中科院“人工淀粉”火爆碳中和背景下的合成生物学

9月23日，中国科学院召开本年度首场新闻发布会，介绍该院天津工业生物技术研究所在人工合成淀粉方面取得的重要进展。

该所研究人员提出了一种颠覆性的淀粉制备方法，不依赖植物光合作用，以二氧化碳、电解产生的氢气为原料，成功生产出淀粉，在国际上首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成，使淀粉生产从传统农业种植模式向工业车间生产模式转变成为可能，并为二氧化碳原料合成复杂分子提供了新技术路线。

中科院表示，人工合成淀粉目前尚处于实验室阶段，离实际应用还有相当长的距离。

资料显示，人工合成淀粉属于合成生物学，后者是面向未来的行业，是实现可持续发展和碳中和目标的重要基石。

合成生物学是什么？为什么可以“蹭上”大热概念碳中和？

合成生物学也被称为“工程生物学”，它是从最基本的要素开始，一步步构建生物大分子、生物部件与细胞等零部件，进而组装成有各类用途的人造生命系统。

以合成生物学“造物”，本质是利用一系列的生化反应合成目标化学品，这一生产过程通常在常温常压下进行，反应安全，条件简单，且副产物少，原材料以生物质为主，具有数量巨大、价格低廉、可实现碳循环等特点，故这一人类造物的新方式有望在“碳中和”背景下发展为绿色制造的主流路径之一。

以人工合成淀粉为例，淀粉主要由玉米等农作物通过自然光合作用固定二氧化碳生产，合成与积累涉及约60步代谢反应以及复杂的生理调控，理论能量转化效率仅为2%左右。农作物种植通常需较长周期，并使用大量土地、淡水等资源和肥料、农药等农业生产资料。

但如果未来人工合成淀粉的成本能够降低至与农业种植相比具有经济可行性，将可能节约90%以上的耕地和淡水资源，同时减少农药、化肥等对环境的负面影响，提高人类粮食安全水平，促进碳中和的生物经济发展，推动形成可持续的生物基社会。 这对实现粮食可持续生产，二氧化碳转化利用，应对气候变化和粮食危机等国际难题有重大意义。

应用前景广阔 或催生千亿美元市场

根据麦肯锡的数据，原则上全球60%的产品可以采用生物法进行生产。在许多结构复杂的产品上，合成生物学已经成为主流生产方式。

举例来看，合成生物学能利用大肠杆菌生产大宗化工材料，摆脱石油原料的束缚；酵母菌生产青蒿酸和稀有人参皂苷，降低成本，促进新药研发；工程菌不“误伤”正常细胞，专一攻击癌细胞；创制载有人工基因组的“人造细胞”，探究生命进化之路；利用DNA储存数据信息并开发生物计算机……作为科学界的新生力量，合成生物学进展迅速，并已在化工、能源、材料、农业、医药、环境和健康等领域展现出广阔的应用前景。

东方证券分析师倪吉此前发布研报称，受益于基因测序、编辑、合成等技术的突破，合成生物学可能已经跨过了行业发展的奇点，后续的发展速度有望远超过去的线性增长，在原料选择、产品广度、生产成本上都可能出现飞跃式的提升。预计未来10-20年与材料、化学品和能源相关的合成生物学市场将拥有2000-3000亿美元的空间。

产业资本对该领域的投资也已经进入高速增长期，根据SynbioBeta的统计，2020年全球合成生物学企业融资高达78亿美元，再创新高。

已有A股上市公司提前布局

东方证券分析师倪吉表示，仅看化学品与材料领域的合成生物学企业，它们可大致分为三类：

1.生物体设计与自动化平台型公司，这类公司通过构建合成生物学底层的软件、硬件和解决方案，再将业务拓展至应用层面。A股上市公司中，凯赛生物是合成生物学领域为数不多的生物制造产业链一体化公司。新日恒力具有第三代生物法技术，新建生物基材料项目投产在即，且有望再添生物基材料技术储备。

2.提供赋能技术型公司，这类公司提供基因合成、基因测序和基因编辑等服务。

3.产品层应用公司，这类公司利用工程菌生产化学品。科创板公司华恒生物目前已布局生物基产品包括丙氨酸、缬氨酸、泛酸钙、熊果苷、亮氨酸等，客户包括BASF、诺力昂、味之素、德之馨、帝斯曼等世界化工巨头，正在搭建酶催化和生物发酵的合成生物学平台。