2024年氨基酸行業(yè)專題報告：助益糧食安全-借力合成生物

2024年氨基酸行業(yè)專題報告：助益糧食安全_借力合成生物氨基酸：構(gòu)建蛋白質(zhì)的基礎(chǔ)物質(zhì)，品類豐富、規(guī)模持續(xù)增長氨基酸是分子內(nèi)含有氨基和羧基的一類有機(jī)化合物，是構(gòu)建生物體蛋白質(zhì)的基礎(chǔ)物質(zhì)，氨基酸/蛋白質(zhì)幾乎參與生物體內(nèi)的每個化學(xué)反應(yīng)，被機(jī)體用于制造抗體蛋白、血紅蛋白、酶和激素等，以維持和調(diào)節(jié)新陳代謝。按照人體是否可自主合成，氨基酸分為必需氨基酸和非必需氨基酸兩類，其中必需氨基酸主要包括賴氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸、纈氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、異亮氨酸和亮氨酸，由于機(jī)體無法自主合成或者合成效率無法滿足正常代謝需要，必須通過外界攝取的方式補充，非必需氨基酸主要包括谷氨酸、甘氨酸、脯氨酸、丙氨酸等。按照市場規(guī)模和是否為蛋白類氨基酸分類，則可分為大品種氨基酸、中小品種氨基酸和非蛋白類氨基酸及衍生物，其中大品種氨基酸主要系賴氨酸、谷氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸和甘氨酸，目前全球需求規(guī)模在百萬噸及以上，小品種氨基酸包括纈氨酸、色氨酸、丙氨酸、精氨酸和異亮氨酸等，由于生產(chǎn)成本和價格相對偏高等因素，目前全球需求規(guī)模相對較小，非蛋白類氨基酸及衍生物則主要包括鳥氨酸、瓜氨酸等。據(jù)ImarcGroup和PolarisMarketResearch，2023年全球氨基酸需求量預(yù)計超過1100萬噸，市場規(guī)模近300億美元，受益于下游養(yǎng)殖、醫(yī)藥等需求增長，近年全球氨基酸需求保持增長態(tài)勢，且預(yù)計2025年全球氨基酸需求量和市場規(guī)模將分別增長至約1260萬噸和344億美元，24-25年CAGR分別約4.7%和7.5%。由于氨基酸的主要終端為構(gòu)建生物體的蛋白質(zhì)，目前已規(guī)?；瘧?yīng)用的品種，如賴氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸和纈氨酸等，其直接下游主要是用作養(yǎng)殖領(lǐng)域，少量用于醫(yī)藥和食品添加劑等領(lǐng)域，氨基酸主要通過養(yǎng)殖、醫(yī)藥和食品添加劑等用途，最終取向主要被人體所吸收。由于氨基酸對維持和調(diào)節(jié)生長代謝的必要性，近年在養(yǎng)殖領(lǐng)域用于替代豆粕等需求持續(xù)增長，全球諸多企業(yè)均積極布局。國內(nèi)方面，代表企業(yè)包括梅花生物、星湖科技、阜豐集團(tuán)和華恒生物等，歐美企業(yè)如德國贏創(chuàng)等，日韓企業(yè)主要包括日本味之素和韓國希杰等。糧食安全背景下，氨基酸用于豆粕減量替代需求持續(xù)增長低蛋白日糧飼料持續(xù)推廣，助力解決大豆結(jié)構(gòu)性短缺問題氨基酸在飼料中添加能更好地發(fā)揮飼料功效，可提升養(yǎng)殖效率，同時具備節(jié)約蛋白資源、提升氮利用效率和環(huán)保等功能，目前全球用量較大的品類主要包括賴氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸和纈氨酸等品種。更為關(guān)鍵的是，部分氨基酸是動物生長過程中的必需氨基酸，但不能由動物體自身合成（也稱為限制性氨基酸），必須依靠飼料添加的方式提供動物生長所需的營養(yǎng)，例如仔豬生長過程的第1-5類限制性氨基酸分別為賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸、色氨酸、纈氨酸，蛋雞生長過程的第1-4類限制性氨基酸為蛋氨酸、賴氨酸、色氨酸、蘇氨酸。據(jù)博亞和訊，22年國內(nèi)養(yǎng)殖業(yè)飼料消費量約4.54億噸，19-22年CAGR約4%，受益于人均肉禽蛋消費量提升等因素，預(yù)計至25年將提升至4.96億噸左右，23-25年CAGR約3%。從飼料消費結(jié)構(gòu)來看，18-22年能量/蛋白飼料消費平均占比約69%/25%，且較為穩(wěn)定，其中22年分別為3.2/1.2億噸，占比70/26%。我國能量飼料以玉米、小麥為主，21年國內(nèi)玉米類能量飼料消費量1.7億噸，約占能量飼料消費量的55%，而蛋白飼料則以豆粕為主，21年豆粕類蛋白飼料消費量約6900萬噸，占蛋白飼料的比重達(dá)60%。由于氣候條件和土壤狀況等原因，我國用作能量飼料的玉米自給率高，而用作蛋白飼料的豆粕的原料大豆進(jìn)口依賴度居高不下。據(jù)匯易網(wǎng)，13-23年國內(nèi)大豆進(jìn)口依賴度維持80%以上。由于大豆進(jìn)口依賴度高，我國飼料原料的結(jié)構(gòu)性短缺成為亟待解決的重要課題。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織，2019年全球玉米和大豆進(jìn)口區(qū)域分布中，中國占全球玉米進(jìn)口貿(mào)易量比重約5%，而大豆進(jìn)口貿(mào)易量則占全球比重達(dá)62%。另據(jù)海關(guān)總署，2023年國內(nèi)大豆進(jìn)口來源中，轉(zhuǎn)基因大豆主要來自巴西和美國進(jìn)口，占比分別約70%和27%，非轉(zhuǎn)基因大豆主要來自俄羅斯，占比約76%。為應(yīng)對外部供應(yīng)的不確定性和保障糧食安全，同時促進(jìn)養(yǎng)殖行業(yè)降本增效等需求，近年來我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部不斷推進(jìn)豆粕減量替代工作，推廣低蛋白質(zhì)日糧飼料技術(shù)。據(jù)中國畜牧獸醫(yī)報，2022年我國飼用豆粕在飼料消耗中的占比已下降至14.5%（較2017年減少3.3pct），相當(dāng)于節(jié)省豆粕1400萬噸（折合大豆約1800萬噸）。2023年4月，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布《飼用豆粕減量替代三年行動方案》，進(jìn)一步明確豆粕減量替代的目標(biāo)和路徑，23-25年飼料中豆粕用量占比每年需下降0.5pct以上，至25年需下降至13%以下，由于豆粕中氨基酸含量占比較高，豆粕使用量的下降將促進(jìn)飼料氨基酸需求的增長。參考研究23年11月6日的研報《氨基酸景氣向上，平臺化驅(qū)動成長》測算，假設(shè)23/24/25年豆粕占飼料用量比重逐年降0.5pct，分別為14.0%/13.5%/13.0%，將有望驅(qū)動賴氨酸/蘇氨酸/纈氨酸/異亮氨酸/色氨酸/蛋氨酸等氨基酸產(chǎn)品的需求持續(xù)增長，6種氨基酸產(chǎn)品23-25年的理論需求量合計每年將新增近10萬噸，且若未來豆粕實際用量占比每年下降超過0.5pct，或者考慮雜粕用量亦可由氨基酸部分替代等因素，豆粕減量替代對氨基酸實際需求增量帶動將更顯著。但階段性而言，由于小品種氨基酸成本高企等因素，一定程度上制約氨基酸對豆粕替代的進(jìn)程。轉(zhuǎn)基因玉米單產(chǎn)有望提升，或驅(qū)動氨基酸成本下降、推升替代豆粕性價比氨基酸替代豆粕的關(guān)鍵要素之一：全球主要糧食產(chǎn)區(qū)玉米種植土地利用效率顯著高于大豆據(jù)美國農(nóng)業(yè)部，全球主要玉米和大豆產(chǎn)區(qū)15/16年度-23/24年度的玉米畝產(chǎn)普遍高于大豆，其中阿根廷、中國和美國玉米畝產(chǎn)多數(shù)是大豆的2-4倍，玉米具備更高的種植效率，而目前全球工業(yè)化生產(chǎn)的氨基酸，均主要通過玉米為原材料發(fā)酵獲得，因此玉米和大豆種植效率的差異，是支撐氨基酸替代豆粕可行性的關(guān)鍵要素之一。全球轉(zhuǎn)基因作物持續(xù)推廣，國內(nèi)滲透率仍較低上世紀(jì)90年代以來，隨著轉(zhuǎn)基因作物在美國的大面積推廣，全球轉(zhuǎn)基因作物的商業(yè)化進(jìn)程逐步開啟。1996年至2013年，全球轉(zhuǎn)基因作物推廣國家數(shù)量的增加及單個國家的滲透率提升帶動轉(zhuǎn)基因作物種植面積持續(xù)保持高速擴(kuò)張；據(jù)ISAAA，截至2013年，全球轉(zhuǎn)基因作物的種植面積約26.3億畝；2013年以來，歐盟、俄羅斯等國家/地區(qū)對待轉(zhuǎn)基因作物的種植限制較多，導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因作物拓展新市場的難度提高，而固有市場的滲透率已至高位，轉(zhuǎn)基因作物的種植面積增長放緩，2013年至2021年間的復(fù)合增速約1.38%。截至2021年，全球轉(zhuǎn)基因作物總種植面積達(dá)到約29.3億畝。據(jù)ISAAA，2019年種植轉(zhuǎn)基因作物的29個國家/地區(qū)中，12個為美洲國家/地區(qū)、占比約41%。從種植面積看，2019年美洲國家/地區(qū)的轉(zhuǎn)基因作物種植面積約占全球的88.12%，其次為亞洲國家/地區(qū)（面積占比約10.2%）。2019年，全球有7個國家的轉(zhuǎn)基因作物種植面積超過4500萬畝，其中排名前三的美國、巴西和阿根廷均為美洲國家。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織，2019年全球玉米種植面積約29.5億畝，其中中國、美國、巴西、印度和歐盟是前五大種植國家/地區(qū)。由于中國尚未開始轉(zhuǎn)基因玉米的大規(guī)模商業(yè)化種植，而歐盟內(nèi)部對轉(zhuǎn)基因作物分歧眾多、實際種植面積偏低，因此轉(zhuǎn)基因玉米在全球的推廣主力仍是美洲國家。美國、巴西和阿根廷三大轉(zhuǎn)基因推廣國家的玉米種植面積約占全球的29%，而轉(zhuǎn)基因玉米在三個國家的種植滲透率在2019年已超過80%左右，加上加拿大、菲律賓、南非、歐盟和越南均有一定比例的轉(zhuǎn)基因玉米種植，全球的轉(zhuǎn)基因玉米種植面積約9.14億畝、種植滲透率約31%。大豆方面，據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織，2019年全球大豆種植面積約18.5億畝。其中，前十大種植國中，巴西、美國、阿根廷、巴拉圭、加拿大和玻利維亞均為美洲國家、有著高比例的轉(zhuǎn)基因大豆種植（美國和阿根廷的轉(zhuǎn)基因大豆?jié)B透率約100%，巴西約96%），而五個國家大豆的合計種植面積約占全球的74%，加上烏拉圭、墨西哥和南非也有一定數(shù)量的轉(zhuǎn)基因大豆種植，帶動轉(zhuǎn)基因大豆在全球的滲透率高達(dá)74%左右。轉(zhuǎn)基因作物推廣可帶動糧食單產(chǎn)顯著提升據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織，截至2020年，美巴阿三國玉米的十年移動平均單產(chǎn)約499公斤/畝，其中阿根廷玉米的十年移動平均單產(chǎn)約462公斤/畝，均高于歐盟（443公斤/畝）和中國（401公斤/畝）。1996年以來，南美三國和美國分別保持了12%左右和21%左右的玉米收獲面積占比。單產(chǎn)提升和成本優(yōu)勢的帶動下，巴西和阿根廷的玉米產(chǎn)量占比和出口占比均有提升。轉(zhuǎn)基因作物的優(yōu)勢在于：1）增產(chǎn)，據(jù)GrahamBrooks，1996年~2020年，轉(zhuǎn)基因抗蟲性狀為玉米、棉花等作物帶來了明顯的增產(chǎn)效果，不同國家增產(chǎn)幅度不一、多在7%~30%的范圍內(nèi)。從美國部分農(nóng)場的調(diào)查數(shù)據(jù)來看，轉(zhuǎn)基因大豆的單產(chǎn)在1998年~2016年期間平均較非轉(zhuǎn)基因大豆提升約29%，轉(zhuǎn)基因玉米的單產(chǎn)在2000年~2014年期間平均較非轉(zhuǎn)基因玉米提升約19%；2）增加二季作物種植。例如轉(zhuǎn)基因耐除草劑（HT）大豆的種植使阿根廷、巴拉圭等南美國家可更多地采用免耕和減耕技術(shù)、縮短生產(chǎn)周期，可種植二季大豆。國內(nèi)轉(zhuǎn)基因種子有望推廣，玉米種植效率提升或進(jìn)一步推升氨基酸性價比1999年，國家科技部、財政部聯(lián)合啟動“國家轉(zhuǎn)基因植物研究與產(chǎn)業(yè)化專項”。2008年，國家正式啟動轉(zhuǎn)基因重大專項、并投入了200多億資金，目標(biāo)是獲得一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)和重要應(yīng)用價值的功能基因，培育一批抗病蟲、抗逆、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效的重大轉(zhuǎn)基因動植物新品種，提高農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物研究和產(chǎn)業(yè)化整體水平。此外，我國在十三五規(guī)劃（2016年~2020年）和十四五規(guī)劃（2021年~2025年）中提出“加速推動基因組學(xué)等生物技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用，推進(jìn)生物育種等新一代生物技術(shù)產(chǎn)品和服務(wù)的規(guī)?；l(fā)展”的綱要。經(jīng)過多年的研究和儲備，我國的轉(zhuǎn)基因作物研究已躋身世界領(lǐng)先水平。根據(jù)國家知識產(chǎn)權(quán)局在2022年的統(tǒng)計，我國的轉(zhuǎn)基因玉米專利申請數(shù)量自2017年起明顯增加、與世界范圍內(nèi)專利申請數(shù)量的差距顯著縮?。?990年至2021年，中國申請人在世界范圍內(nèi)提交了2006件專利，申請數(shù)量占比約達(dá)24%、僅次于美國。糧食安全的戰(zhàn)略重要性、及草地貪夜蛾蟲害在國內(nèi)的傳播也使得轉(zhuǎn)基因種子的商業(yè)化放開更為必要和緊迫。參考農(nóng)業(yè)2023年3月31日發(fā)布的研報《技術(shù)紅利再現(xiàn),農(nóng)業(yè)重塑可期》，2019年以來，國內(nèi)轉(zhuǎn)基因玉米和大豆種植用安全證書獲批數(shù)目不斷增加，“預(yù)計2024年將是玉米和大豆在中國的生物育種產(chǎn)業(yè)化元年”，同時轉(zhuǎn)基因玉米的安全證書獲批數(shù)目顯著多于大豆，我們認(rèn)為未來在轉(zhuǎn)基因種子有望推廣的背景下，尤其未來轉(zhuǎn)基因玉米種子推廣有望帶動國內(nèi)玉米畝產(chǎn)的提升，進(jìn)而助力氨基酸生產(chǎn)成本的下降，推升氨基酸替代豆粕的性價比。合成生物藍(lán)海漸至，引領(lǐng)氨基酸行業(yè)降本及需求擴(kuò)張合成生物：開啟化合物生物合成新篇章，產(chǎn)業(yè)和政策引領(lǐng)下藍(lán)海將至合成生物技術(shù)以細(xì)胞代謝/酶催化替代傳統(tǒng)化工過程，提供了化合物合成的新路徑，集中解決了物質(zhì)合成的三個重要問題：（1）生產(chǎn)過程利于碳中和，通過微生物/酶催化以CO2、生物質(zhì)、工業(yè)副產(chǎn)物等為底物，減少化石燃料使用，具備顯著的環(huán)保和循環(huán)經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢；（2）降低生產(chǎn)成本，生物發(fā)酵/酶催化的反應(yīng)環(huán)境，通常溫度、壓力等條件更加溫和，有助于節(jié)能降耗；（3）實現(xiàn)特殊結(jié)構(gòu)和功能化合物的從頭合成，依托微生物代謝途徑，有望獲得傳統(tǒng)化工過程難以合成的產(chǎn)物，且可通過遺傳、代謝等途徑的分析、計算和重新設(shè)計，預(yù)測、編碼以及重頭合成指導(dǎo)新物質(zhì)生產(chǎn)的全新DNA，實現(xiàn)新物質(zhì)、新基因的創(chuàng)造。隨著產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步，合成生物制造近年來被世界主要經(jīng)濟(jì)體持續(xù)高度關(guān)注并加快部署。世界經(jīng)合組織（OECD）預(yù)測至2030年，將有35%的化學(xué)品和其它工業(yè)產(chǎn)品來自生物制造，生物制造在生物經(jīng)濟(jì)中的貢獻(xiàn)率將達(dá)到39%，超過生物農(nóng)業(yè)（36%）和生物醫(yī)藥（25%），且將有25%的有機(jī)化學(xué)品和20%的化石燃料由生物基化學(xué)品取代。據(jù)Syntheticbiology，2009年以來，合成生物行業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展期，諸多傳統(tǒng)化工和新興企業(yè)均展開了合成生物領(lǐng)域的布局，合成生物技術(shù)企業(yè)全球融資規(guī)模不斷擴(kuò)張，2021年創(chuàng)下約180億美元的融資金額紀(jì)錄。近年來合成生物產(chǎn)業(yè)各細(xì)分市場維持高增速水平，據(jù)CBInsights預(yù)計，2020-2024年合成生物學(xué)市場規(guī)模年復(fù)合增長率將達(dá)到28.8%，2024年全球合成生物學(xué)市場規(guī)模有望達(dá)到約189億美元。合成生物兩大核心要素：基因編輯+工程化能力合成生物學(xué)技術(shù)體系中，DNA合成、生物元件的開發(fā)是基礎(chǔ)，其中低成本高效DNA合成以及基因編輯技術(shù)是最核心的使能技術(shù)。過去數(shù)年，DNA合成技術(shù)在合成長度、合成通量等方面不斷進(jìn)步，目前寡核苷酸鏈合成通量可達(dá)到百萬條級，合成成本降低約3個數(shù)量級?；蚓庉嫾夹g(shù)方面，2012年開始科學(xué)家利用CRISPR/Cas可編程和精準(zhǔn)切割等特點陸續(xù)發(fā)展了一系列基因組編輯工具，由于其方便、快捷、高效、成本低、難度小等特點，為動植物和微生物基因組編輯提供了強(qiáng)有力的工具，2020年諾貝爾化學(xué)獎專門授予了從事CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)研究的兩位科學(xué)家，CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)被認(rèn)為是21世紀(jì)以來生物技術(shù)方面最重要的突破，有效地促進(jìn)了合成生物學(xué)的發(fā)展。從未來趨勢看，高效低成本DNA合成技術(shù)依然是驅(qū)動合成生物技術(shù)進(jìn)步的重要因素。柱式寡核苷酸化學(xué)合成仍是目前多種商用自動化DNA合成儀采用的主要方法，但存在反應(yīng)效率較低、高純度的引物合成困難等問題；芯片合成技術(shù)可一定程度上實現(xiàn)更高通量、低成本的DNA合成，但由于合成過程在非常小的芯片位點上完成，合成通量進(jìn)一步提升較為困難。近年來，生物酶催化的DNA合成技術(shù)成為新的熱門研究領(lǐng)域，其中基于TdT末端轉(zhuǎn)移酶的理論模型認(rèn)為，利用TdT末端轉(zhuǎn)移酶堿基聚合反應(yīng)，能夠?qū)崿F(xiàn)不依賴于模板的長片段人工DNA的合成。目前包括美國、法國、英國等在內(nèi)的多個國家的企業(yè)已專注于酶法DNA技術(shù)開發(fā)，酶法合成技術(shù)進(jìn)步有望在未來繼續(xù)引領(lǐng)DNA合成及合成生物技術(shù)的發(fā)展?；诨蚓庉嫼虳NA合成的能力，對于大腸桿菌等特定菌種體內(nèi)、特定化合物代謝路徑（基因片段）的改造和調(diào)控，則是合成生物技術(shù)實現(xiàn)高轉(zhuǎn)化率、高選擇性和低成本生產(chǎn)特定化合物的關(guān)鍵要素。以華恒生物的丙氨酸為例，通過將L-丙氨酸脫氫酶基因引入大腸桿菌，L-丙氨酸脫氫酶能夠?qū)⒈徂D(zhuǎn)化為L-丙氨酸，同時消耗一個NADH（還原型輔酶I）；為阻止葡萄糖代謝過程中轉(zhuǎn)化為其他產(chǎn)物，需設(shè)計敲除丙酮酸競爭途徑基因，包括乳酸脫氫酶基因、丙酮酸甲酸裂解酶基因、乙醇脫氫酶基因、乙酸激酶基因、富馬酸還原酶基因等，同時需敲除L-丙氨酸降解途徑基因（丙氨酸消旋酶），后續(xù)經(jīng)過對初代菌種代謝路徑等的設(shè)計和優(yōu)化，公司發(fā)酵法L-丙氨酸技術(shù)持續(xù)進(jìn)步，據(jù)公司招股說明書，其厭氧發(fā)酵法丙氨酸成本較同行業(yè)酶法等技術(shù)低50%。L-丙氨酸系華恒生物上市前最主要的盈利來源，而上市后L-纈氨酸的成功放量，成為支撐公司業(yè)績持續(xù)增長的重要因素。工程化能力方面，采用先進(jìn)的生物技術(shù)，可以實現(xiàn)好氧發(fā)酵轉(zhuǎn)厭氧發(fā)酵、發(fā)酵食品微生物群落的人工合成、構(gòu)建自養(yǎng)型微生物發(fā)酵工廠、人工合成酶等一系列轉(zhuǎn)變。產(chǎn)品工業(yè)化過程中，由于細(xì)菌發(fā)酵生產(chǎn)過程與傳統(tǒng)化工催化過程不同，菌種生存的原料、氧氣、攪拌速度、溫度和壓力，以及產(chǎn)物分離技術(shù)等，都需要工業(yè)化經(jīng)驗。同時需要借助小試-中試-工業(yè)化涉及各個方面條件的優(yōu)化，反饋至前端的代謝路徑設(shè)計、改造和菌種培育等過程。遠(yuǎn)期而言，合成生物的本質(zhì)是對于生物體內(nèi)基因“轉(zhuǎn)錄-翻譯-加工（DNA-RNA-蛋白質(zhì)）”過程的學(xué)習(xí)、計算和重構(gòu)，理論上借助對DNA結(jié)構(gòu)中A、G、C、T四種堿基的重新組合、設(shè)計和重構(gòu)，同時借助計算機(jī)輔助學(xué)習(xí)和計算，能夠構(gòu)建“設(shè)計-構(gòu)建-測試-學(xué)習(xí)”閉環(huán)，大幅提升物質(zhì)合成的準(zhǔn)確性和效率以及降低成本。隨著理論研究和底層技術(shù)進(jìn)步，全球合成生物領(lǐng)域企業(yè)發(fā)展迅速。從產(chǎn)業(yè)鏈看，上游包括DNA設(shè)計與合成等底層技術(shù)與應(yīng)用支持企業(yè)，如Agilent、Twist、Illumina、華大基因和藍(lán)晶微生物等；中下游涉及不同應(yīng)用領(lǐng)域的過程設(shè)計、產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)企業(yè)，如醫(yī)藥領(lǐng)域Sangamo、Antheia、博雅輯因等，化工領(lǐng)域Zymergen、凱賽生物、華恒生物、梅花生物、阜豐集團(tuán)、星湖科技等；部分企業(yè)則初步具備系統(tǒng)性平臺和產(chǎn)品研發(fā)等綜合能力，如Twist、藍(lán)晶微生物等。目前來看，合成生物屬于全球性新興領(lǐng)域，國內(nèi)企業(yè)依托自主研發(fā)及政策支持，有望在早期即具備一定優(yōu)勢，據(jù)CBInsights發(fā)布的2020年全球值得關(guān)注的50家合成生物學(xué)企業(yè)，國內(nèi)企業(yè)占據(jù)9席。合成生物有望助力氨基酸行業(yè)降本，小品種氨基酸規(guī)模化應(yīng)用或逐步開啟雖然合成生物下游應(yīng)用涉及醫(yī)藥、化工、農(nóng)業(yè)、食品和能源環(huán)境等諸多領(lǐng)域，但目前多數(shù)領(lǐng)域技術(shù)壁壘仍較高，或相關(guān)領(lǐng)域產(chǎn)品市場空間較小，企業(yè)布局相關(guān)產(chǎn)品的成長性容易受到產(chǎn)品市場空間上限的限制。我們認(rèn)為在目前全球合成生物產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展初期的階段，企業(yè)針對性地布局一些大單品（現(xiàn)有市場規(guī)模較大或潛在規(guī)模較大），或更有利于打開成長天花板，其中代表性產(chǎn)品即包括（小品種）氨基酸，受益于豆粕減量替代，其中較多品種的（潛在）市場空間有望在百萬噸級以上規(guī)模。據(jù)IEABioenergy，利用生物基化學(xué)品來替代傳統(tǒng)石油化工品，二氧化碳減排效果良好，在監(jiān)測的乙酸、丙烯酸、己內(nèi)酰胺等13種物質(zhì)中，每噸生物基化學(xué)品可減少1.2-5.2t的CO2排放，其中生物基己內(nèi)酰胺單噸二氧化碳減排量可達(dá)到5.2t。據(jù)經(jīng)合組織（OECD）預(yù)計，全球有超過4億美元的化工過程相關(guān)產(chǎn)品，在碳中和背景下，預(yù)計至2030年將至少有20%的石化產(chǎn)品可由生物基產(chǎn)品替代，而2019年替代率不到5%，未來發(fā)展空間較大。通過合成生物技術(shù)生產(chǎn)基礎(chǔ)化工品，若能夠?qū)崿F(xiàn)合成生物法的成本低于甚至顯著低于傳統(tǒng)化學(xué)法，有望帶來相應(yīng)化工品市場規(guī)模的指數(shù)級增長。以PX/PTA及聚酯生產(chǎn)環(huán)節(jié)的發(fā)展為例，過去數(shù)十年產(chǎn)業(yè)鏈整體成本的下滑促使聚酯產(chǎn)品的價格中樞下移，而依靠優(yōu)良的物理化學(xué)特性及可塑性，聚酯產(chǎn)品的應(yīng)用空間亦持續(xù)擴(kuò)大。整體而言，我們認(rèn)為合成生物對于氨基酸行業(yè)而言：一方面，目前合成生物技術(shù)在基因編輯和代謝路徑調(diào)控、工業(yè)化放大、產(chǎn)物分離等方面技術(shù)發(fā)展仍處于相對早期，而多數(shù)產(chǎn)品應(yīng)用于下游領(lǐng)域時，通常要求產(chǎn)品純度較高，但氨基酸和農(nóng)藥等產(chǎn)品相對特殊，由于下游系養(yǎng)殖和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，下游對發(fā)酵副產(chǎn)物的要求往往不如工業(yè)化工品苛刻，例如氨基酸中含有的菌體蛋白和淀粉等雜質(zhì)亦可被動物吸收，因此階段性而言，在合成生物技術(shù)發(fā)展早期，氨基酸、農(nóng)藥等對分離等技術(shù)要求相對更低的板塊或成為合成生物領(lǐng)域更早孕育出工業(yè)化產(chǎn)品的領(lǐng)域。另一方面，對于大品種氨基酸，如賴氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸等，有望依托合成生物技術(shù)進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，助力產(chǎn)品盈利空間進(jìn)一步擴(kuò)張；更重要的是，對于纈氨酸、色氨酸、精氨酸和異亮氨酸等一些小品種的氨基酸，由于傳統(tǒng)化工法或者酶法等生產(chǎn)工藝成本高企，導(dǎo)致產(chǎn)品價格較高，限制了其作為飼料氨基酸配方的使用，導(dǎo)致目前產(chǎn)品市場規(guī)模顯著低于賴氨酸、蘇氨酸和蛋氨酸等成本和價格較低的品種。我們認(rèn)為合成生物技術(shù)為降低氨基酸的生產(chǎn)成本和價格提供了新思路，若行業(yè)企業(yè)通過合成生物技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)品更低成本的生產(chǎn)，未來有望驅(qū)動纈氨酸、色氨酸、精氨酸和異亮氨酸等小品種氨基酸需求的快速擴(kuò)張，進(jìn)而打開市場增長的天花板。大品種氨基酸：供需有望共振，盈利中樞或上行氨基酸出口占比較高，海外需求較好支撐產(chǎn)品景氣根據(jù)我們的測算，18-22年國內(nèi)賴氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸直接出口占比均值分別約為32%、62%和22%，相較于多種化工品而言（參考研究于2023年7月16日發(fā)布的研報《出口需求或成為本輪化工復(fù)蘇的基礎(chǔ)》），大品種氨基酸屬于直接出口占比相對較高的品種，主要系海外養(yǎng)殖體系相對國內(nèi)而言更為成熟，對于低蛋白日糧飼料技術(shù)的使用亦更為廣泛，因此階段性而言，出口端景氣也成為支撐氨基酸需求的重要因素之一。據(jù)海關(guān)總署，23年國內(nèi)賴氨酸、蘇氨酸出口量96萬噸和57萬噸，同比均增長4%左右，而24Q1分別出口約28萬噸和18.5萬噸，同比分別增長約32%和45%，海外需求整體保持強(qiáng)勁。從出口去向來看，23年中國賴氨酸、蘇氨酸出口相對分散，包括歐美、日韓和東南亞等多個國家和地區(qū)均從中國進(jìn)口賴氨酸和蘇氨酸。蛋氨酸方面，由于國內(nèi)企業(yè)布局相對較晚等因素，早期國內(nèi)蛋氨酸以進(jìn)口為主，而近年伴隨新和成、安迪蘇等企業(yè)逐步實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，進(jìn)口依存度逐漸下滑，出口則整體保持增長，24Q1國內(nèi)出口已超過進(jìn)口。豬周期有望反轉(zhuǎn)，未來豬價有望回升驅(qū)動存欄復(fù)蘇并帶動氨基酸需求參考農(nóng)業(yè)2024年4月21日發(fā)布的研報《淡季將盡，豬股投資該關(guān)注什么？》，“2023年-24Q1國內(nèi)能繁母豬和生豬存欄持續(xù)去化，……，考慮到以往周期能繁母豬產(chǎn)能修復(fù)通常滯后于豬價低點16-21個月、滯后于行業(yè)持續(xù)盈利3-9個月，且本輪周期資金壓力遠(yuǎn)超以往周期，結(jié)合我們預(yù)計24Q1上市公司或延續(xù)虧損、資產(chǎn)負(fù)債表難以得到修復(fù)或?qū)е露鄶?shù)公司尤其經(jīng)營不善的主體的產(chǎn)能大概率延續(xù)調(diào)減等，我們認(rèn)為后續(xù)能繁母豬產(chǎn)能或有望持續(xù)去化，進(jìn)而驅(qū)動本輪周期豬價的反轉(zhuǎn)高度及持續(xù)性超預(yù)期”，階段性而言，國內(nèi)氨基酸下游養(yǎng)殖領(lǐng)域仍處于持續(xù)去欄周期，內(nèi)需相對偏弱，但未來伴隨存欄去化完畢，豬價有望回升并驅(qū)動存欄恢復(fù)，進(jìn)而帶動氨基酸需求回升。大豆/豆粕價格存回升預(yù)期，利好氨基酸需求側(cè)2024年5月以來，國內(nèi)大豆/豆粕現(xiàn)貨價已處于2020年以來的相對低位，我們認(rèn)為對種植的利潤或有所抑制，同時，4月末以來，巴西南部地區(qū)遭遇洪水災(zāi)害，或影響當(dāng)?shù)卮蠖巩a(chǎn)量，USDA五月供需數(shù)據(jù)亦下調(diào)巴西大豆產(chǎn)量預(yù)期，由于巴西是全球最大的大豆產(chǎn)區(qū)（23年產(chǎn)量全球占比約39%），其潛在的大豆減產(chǎn)預(yù)期，疊加天氣等因素擾動，或推升大豆/豆粕價格，糧食安全和豆粕減量替代背景下，亦有望利好賴氨酸/蘇氨酸/蛋氨酸等氨基酸需求回升。賴/蘇氨酸：行業(yè)供給格局優(yōu)化，頭部企業(yè)定價能力提升賴氨酸、蘇氨酸和蛋氨酸是目前養(yǎng)殖領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用的三種主要的大品種氨基酸，而賴氨酸和蘇氨酸生產(chǎn)工藝均主要是發(fā)酵技術(shù)，蛋氨酸目前仍以化工合成為主，因此賴/蘇氨酸在供需格局演變、技術(shù)變化等方面與蛋氨酸有一定差異。據(jù)博亞和訊，2023年全球賴氨酸和蘇氨酸產(chǎn)量分別約346萬噸和95萬噸，11-23年產(chǎn)量復(fù)合增速分別達(dá)到7%和12%，主要受益于飼料領(lǐng)域需求增長。2019年之前全球賴氨酸、蘇氨酸產(chǎn)能無序擴(kuò)張和洗牌階段基本結(jié)束。據(jù)博亞和訊，賴氨酸方面，19年全球產(chǎn)能達(dá)到約453萬噸（12-19年CAGR達(dá)13%），而20-22年由于及海外供應(yīng)鏈問題等因素，部分產(chǎn)能退出，21年底全球產(chǎn)能約386萬噸（較19年減少67萬噸，降幅15%），且23-25年新增產(chǎn)能主要系現(xiàn)有頭部企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)（無新進(jìn)入者，頭部企業(yè)份額繼續(xù)提升）；蘇氨酸方面，18年全球產(chǎn)能約130萬噸（11-18年CAGR超過10%），而19-22年行業(yè)進(jìn)入供給優(yōu)化階段，22年底全球產(chǎn)能縮減至約105萬噸（較18年減少25萬噸，降幅17%），23年僅梅花生物新增投產(chǎn)25萬噸產(chǎn)能，為現(xiàn)有頭部企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)，且行業(yè)經(jīng)過長期洗牌后，19年以來全球產(chǎn)能CR3占比保持80%以上。由于賴氨酸和蘇氨酸行業(yè)經(jīng)過長期的競爭格局優(yōu)化，目前國內(nèi)三家頭部企業(yè)（梅花生物、星湖科技和阜豐集團(tuán)）均具備規(guī)模和成本優(yōu)勢。除產(chǎn)能整體處于行業(yè)領(lǐng)先地位外，成本優(yōu)勢方面，頭部企業(yè)的生產(chǎn)基地主要位于新疆、吉林、內(nèi)蒙古、寧夏和黑龍江等地，系國內(nèi)玉米及煤炭主要產(chǎn)區(qū)，具備顯著的資源和能源成本優(yōu)勢。同時，以梅花生物為例，近年來通過持續(xù)的技術(shù)革新和降本增效，公司動物營養(yǎng)氨基酸板塊加工成本（能源+人工+制造費用合計）占板塊生產(chǎn)成本的比重不斷下降，2023年約為21%，較2017年下降了約13個百分點。我們認(rèn)為行業(yè)經(jīng)過長期的優(yōu)化，頭部企業(yè)經(jīng)過多年時間形成的規(guī)模和成本優(yōu)勢，或成為新進(jìn)入者短期難以突破的壁壘。24年初以來，國內(nèi)方面受養(yǎng)殖去欄及豆粕價格下行影響，我們預(yù)計國內(nèi)24H1氨基酸需求略有承壓，而海外需求較好（參考24Q1出口數(shù)據(jù)）仍有望支撐全球需求，疊加24H2國內(nèi)市場有望受益于豆粕價格上行及養(yǎng)殖企業(yè)盈利回升等因素，我們預(yù)計2024年全球賴氨酸、蘇氨酸需求保持增長（假設(shè)分別為2%和3%，略低于或接近23年需求增速），2025年考慮國內(nèi)養(yǎng)殖復(fù)蘇有望持續(xù)，疊加政策端推動氨基酸替代豆粕有序推進(jìn)，賴氨酸、蘇氨酸全球需求有望保持景氣（假設(shè)分別為5%和6%）。由此我們測算24/25年賴氨酸行業(yè)開工率分別約77%和71%、蘇氨酸行業(yè)開工率分別約79%和84%，其中蘇氨酸行業(yè)供需面有望顯著改善，賴氨酸方面雖然25年行業(yè)開工率或下滑，但考慮25年新增產(chǎn)能主要系梅花生物，為現(xiàn)有龍頭企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)，供給格局保持相對有序，且投產(chǎn)時間或存在一定的不確定性，賴氨酸景氣亦或維持較好水平。由于行業(yè)大規(guī)模擴(kuò)產(chǎn)、企業(yè)無序競爭等因素，除去安全環(huán)保檢查等導(dǎo)致的階段性景氣上行（如2017年）外，11-20年賴氨酸、蘇氨酸行業(yè)景氣整體呈下行態(tài)勢，20年以來伴隨行業(yè)洗牌完畢，以及后需求復(fù)蘇和玉米成本高價等驅(qū)動，賴氨酸、蘇氨酸市場整體迎來景氣改善，雖22H2-23H1因需求走弱和行業(yè)降價去庫存等因素導(dǎo)致價格階段性回落，但23H2以來糧價高位以及庫存去化后需求回升等驅(qū)動下，產(chǎn)品景氣再度迎來上行，24年初以來由于海外需求支撐等，賴氨酸和蘇氨酸價格價差仍保持相對景氣，考慮未來良好的需求前景和競爭格局，我們認(rèn)為賴氨酸和蘇氨酸產(chǎn)品盈利中樞有望得到改善（尤其是蘇氨酸）。蛋氨酸：有望受益于需求回升，關(guān)注生物法技術(shù)進(jìn)展蛋氨酸是動物必需氨基酸中唯一的含硫氨基酸，是禽類和反芻動物的第一限制性氨基酸、豬的第二限制性氨基酸，在飼料中添加蛋氨酸可以促進(jìn)禽畜生長、增加瘦肉量和達(dá)到縮短飼養(yǎng)周期的效果，有效提高蛋白質(zhì)的利用率，據(jù)百川盈孚，2022年國內(nèi)蛋氨酸下游應(yīng)用中，90%用于飼料領(lǐng)域，其余主要是醫(yī)藥領(lǐng)域。據(jù)博亞和訊，2023年全球蛋氨酸需求量約171萬噸，是全球第二大規(guī)模的動物營養(yǎng)類氨基酸（僅次于賴氨酸），且12-23年CAGR達(dá)7%。目前全球蛋氨酸的主流生產(chǎn)工藝為化學(xué)法?；瘜W(xué)法按原料分為丙烯醛法（丙烯醛法又分為海因法和氰醇法）、氨基內(nèi)酯法、丙二酸酯法等，目前全球主要的蛋氨酸生產(chǎn)企業(yè)均以丙烯醛法為基礎(chǔ)，其余方法在產(chǎn)品收率等方面與丙烯醛法有較大差距，已基本廢棄不用。丙烯醛法中，海因法技術(shù)成熟、反應(yīng)收率高、自動化程度高，副產(chǎn)物如硫酸鈉、二氧化碳、氨等均可在工藝過程中循環(huán)，成為國外大多數(shù)蛋氨酸生產(chǎn)廠家普遍采用的生產(chǎn)方法（如贏創(chuàng)、新和成）；氰醇法蛋氨酸能夠生產(chǎn)液體蛋氨酸，以及生產(chǎn)液態(tài)羥基蛋氨酸、蛋氨酸羥基類似物鈣鹽，同時也具備副產(chǎn)物少、收率高等特點，近年來氰醇法工藝生產(chǎn)蛋氨酸的企業(yè)亦逐漸增多（如贏創(chuàng)、安迪蘇和諾偉司等）。蛋氨酸的化學(xué)合成法具有收率高、流程簡單、工業(yè)化程度高等優(yōu)勢，但容易受到上游化工原料價格波動的影響，成本和價格波動較大。近年來生物合成法因綠色環(huán)保等優(yōu)勢也引起了行業(yè)的廣泛關(guān)注，據(jù)博亞和訊，2023年全球蛋氨酸主流企業(yè)中，僅希杰實現(xiàn)了生物發(fā)酵法的工業(yè)化生產(chǎn)，但其利用谷氨酸棒狀桿菌好氧發(fā)酵得到蛋氨酸收率僅約12g/L左右，產(chǎn)物收率仍較低。而據(jù)鄭裕國院士院隊2023年發(fā)布的最新研究成果《High-LevelProductionofL?MethioninebyDynamicDeregulationofMetabolismwithEngineeredNonauxotrophEscherichiacoli》，其研究團(tuán)隊成功實現(xiàn)了添加外源氨基酸發(fā)酵生產(chǎn)L-蛋氨酸的技術(shù)，在小試階段可在5L的生物反應(yīng)器中達(dá)到約17.74g/L的收率。另據(jù)華恒生物2023年10月公告，公司擬與關(guān)聯(lián)方優(yōu)澤生物共同投資設(shè)立優(yōu)華生物，注冊資本為1000萬元，其中公司擬認(rèn)繳出資400萬元，合資公司成立后，優(yōu)華生物將實施高絲族氨基酸相關(guān)產(chǎn)品的中試平臺建設(shè)，未來有望助力生物發(fā)酵法蛋氨酸的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用和推廣。味精：調(diào)味品需求有望增長，行業(yè)競爭格局良好味精，也稱谷氨酸鈉，系谷氨酸產(chǎn)品的衍生物，主要用于調(diào)味品領(lǐng)域（非動物營養(yǎng)類氨基酸）。目前全球主要的調(diào)味品包括味精（谷氨酸鈉）、呈味核苷酸二鈉（I+G）等，I+G是一種核苷酸類食品增鮮劑，由5’-肌苷酸二鈉（IMP）和5’-鳥苷酸二鈉（GMP）按1:1混合而成，與味精混合使用時鮮味當(dāng)量增加，是方便調(diào)味、雞精等的主要呈味成分之一。據(jù)博亞和訊，20-22年國內(nèi)味精產(chǎn)量、消費量、出口量平均約275/202/72萬噸左右，整體較為穩(wěn)定且具備需求剛性。據(jù)，22年國內(nèi)調(diào)味品規(guī)模5133億元，18-22年CAGR10%，23年有望同比+5%至5364億元，據(jù)艾媒咨詢，22年國內(nèi)預(yù)制菜規(guī)模4196億元，26年有望增至1.07萬億元，CAGR達(dá)26%，預(yù)制菜和復(fù)合調(diào)味品需求的增長有望帶動味精消費量的提升，據(jù)MordorIntelligence，23-25年全球味精市場銷售額規(guī)模仍有望保持5%左右復(fù)合增速。我國是全球味精的主要供給來源，據(jù)IHS，21年國內(nèi)味精產(chǎn)量占全球比重約80%，而國內(nèi)味精行業(yè)經(jīng)過長期的格局優(yōu)化，據(jù)博亞和訊，16-23年國內(nèi)味精企業(yè)產(chǎn)能CR3均在70%以上，且行業(yè)已少有擴(kuò)產(chǎn)，截至23年底阜豐/梅花/伊品的味精產(chǎn)能分別133/100/42萬噸，占總產(chǎn)能比重85%，寡頭競爭格局穩(wěn)固。受益于需求穩(wěn)中向好及競爭格局穩(wěn)定等因素，味精價格價差有望保持相對穩(wěn)定且存在一定提升空間。小品種氨基酸：借力合成生物技術(shù)降本，需求有望非線性擴(kuò)大纈氨酸：快速成長為全球體量第四的動物營養(yǎng)氨基酸L-纈氨酸是哺乳動物的必需氨基酸之一，可應(yīng)用于飼料、醫(yī)藥、食品行業(yè)，目前飼料是主要下游。近年來，我國對畜牧養(yǎng)殖行業(yè)氮、磷等排放要求嚴(yán)格，同時對養(yǎng)殖效率和健康免疫力要求提升。生物法L-纈氨酸在環(huán)保和調(diào)節(jié)日糧氨基酸平衡等方面優(yōu)勢顯著，應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大。據(jù)中國發(fā)酵產(chǎn)業(yè)協(xié)會，近年全球纈氨酸市場規(guī)模增長迅速，全球需求量從16年0.73萬噸增長至19年3.25萬噸，CAGR達(dá)65%，預(yù)計20-23年期間以約24%的復(fù)合增速增長。纈氨酸目前已成為全球動物營養(yǎng)氨基酸領(lǐng)域需求規(guī)模第四大的品種，其市場規(guī)模的迅速增長，重要因素在于華恒生物、梅花生物等企業(yè)生物發(fā)酵法技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步和成本的不斷下降，使得替代豆粕的性價比不斷提升，下游養(yǎng)殖領(lǐng)域用量持續(xù)增長。據(jù)博亞和訊，纈氨酸市場價格自2016年以來整體呈下降趨勢，23年末市場價格約16.75元/kg，較15年末價格（約52.5元/kg）下降近7成，而23年末纈氨酸的市場價格已低于動物營養(yǎng)氨基酸領(lǐng)域規(guī)模第二大品種蛋氨酸的價格（約21.35元/kg）。我們認(rèn)為由于行業(yè)成本和價格的持續(xù)下降，有望驅(qū)動纈氨酸需求規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)張，未來市場潛力可期。據(jù)博亞和訊、海關(guān)總署，目前我國已成為全球纈氨酸的主要供給方，2023年國內(nèi)產(chǎn)量約8.7萬噸，凈出口約5.7萬噸，自2020年以來呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢，以華恒生物、梅花生物等為代表的國內(nèi)合成生物相關(guān)企業(yè)逐步在全球具備領(lǐng)先優(yōu)勢。異亮氨酸：伴隨成本/價格下降，需求規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大異亮氨酸屬于支鏈氨基酸家族的品類之一，系人體必需氨基酸之一，也是仔豬生長中不可缺少的氨基酸，在飼料中適量添加異亮氨酸能夠提高仔豬的體重和日增重，增加瘦肉率、同時減少脂肪積累，對仔豬的生長發(fā)育和免疫功能都具有明顯的促進(jìn)作用。據(jù)博亞和訊，2022年國內(nèi)異亮氨酸下游約83%用于飼料領(lǐng)域。據(jù)鋼聯(lián)數(shù)據(jù)，中國目前是全球最主要的異亮氨酸生產(chǎn)國，23年產(chǎn)量分別約3萬噸（較21年實現(xiàn)倍增），其中國內(nèi)消耗約1.3萬噸，其余主要用于出口。據(jù)鋼聯(lián)數(shù)據(jù)，23年國內(nèi)異亮氨酸產(chǎn)能約4.1萬噸，其中新疆阜豐產(chǎn)能1.2萬噸，處于行業(yè)領(lǐng)先位置，其余企業(yè)主要包括新疆沂利泓、沈陽希杰、梅花生物和華恒生物等。另據(jù)博亞和訊，23年末異亮氨酸價格約39元/kg，較22年末價格下降約40%，且24年以來整體保持下行態(tài)勢，受益于生物發(fā)酵技術(shù)的進(jìn)步，行業(yè)成本/價格的持續(xù)下降，亦成為異亮氨酸需求規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大的關(guān)鍵因素。另據(jù)華恒生物公告（公告編號2024-005）、星湖科技公告（公告編號臨2024-018），華恒生物擬投資不超過7億元建設(shè)交替年產(chǎn)6萬噸三支鏈氨基酸、色氨酸和年產(chǎn)1萬噸精制氨基酸項目；星湖科技擬投資約37.12億元建設(shè)60萬噸玉米深加工及配套熱電聯(lián)產(chǎn)項目（生產(chǎn)各類小品種氨基酸11.5萬噸/年，其中主要產(chǎn)品為纈氨酸、異亮氨酸、色氨酸、精氨酸），我們認(rèn)為伴隨行業(yè)企業(yè)合成生物技術(shù)進(jìn)步及對異亮氨酸的持續(xù)布局和降本，疊加豆粕替代需求助力下，未來異亮氨酸需求有望持續(xù)擴(kuò)張，成長潛力顯著。色氨酸：技術(shù)壁壘較高，合成生物技術(shù)有望助力進(jìn)口替代色氨酸也是人類和動物生長必需的八種氨基酸之一，在飼料中添加L-色氨酸可促進(jìn)動物體體重增加，色氨酸可參與體內(nèi)脂肪代謝、降低動物肝臟脂肪含量，可提高禽畜肉類的瘦肉比例，還可以降低禽畜發(fā)生攻擊性行為的可能性。據(jù)鋼聯(lián)數(shù)據(jù)，23年國內(nèi)色氨酸需求量約3.8萬噸（較21年增長約70%），由于色氨酸技術(shù)壁壘較高，23年國內(nèi)進(jìn)口量仍有2.1萬噸左右，進(jìn)口依賴度達(dá)55%左右。據(jù)鋼聯(lián)數(shù)據(jù)，23年國內(nèi)色氨酸產(chǎn)能約3.6萬噸，主要企業(yè)包括新疆阜豐和金象生化等，海外方面，希杰在技術(shù)和規(guī)模等方面處于領(lǐng)先位置，23年希杰產(chǎn)能約5.4萬噸，占全球產(chǎn)能比重接近50%。價格方面，由于較高的技術(shù)壁壘，色氨酸價格仍處于較高水平（15-23年多數(shù)處于40元/kg以上水平），一定程度上限制了其在養(yǎng)殖領(lǐng)域的推廣使用。由于色氨酸在養(yǎng)殖領(lǐng)域的重要性，疊加進(jìn)口依賴度較高和行業(yè)盈利水平較好等因素，近年國內(nèi)合成生物企業(yè)亦積極布局色氨酸產(chǎn)品，包括華恒生物擬投資不超過7億元建設(shè)交替年產(chǎn)6萬噸三支鏈氨基酸、色氨酸和年產(chǎn)1萬噸精制氨基酸項目，以及星湖科技擬投資約37.12億元建設(shè)60萬噸玉米深加工及配套熱電聯(lián)產(chǎn)項目（生產(chǎn)各類小品種氨基酸11.5萬噸/年，其中主要產(chǎn)品為纈氨酸、異亮氨酸、色氨酸、精氨酸）等，未來伴隨合成生物技術(shù)助力色氨酸行業(yè)降本，其市場需求亦有望呈現(xiàn)非線性擴(kuò)大。精氨酸：下游應(yīng)用場景豐富，合成生物助力廣闊前景精氨酸是生物體內(nèi)鳥氨酸循環(huán)的組成成分之一，精氨酸可以增加肝臟中精氨酸酶的活性，有助于將血液中氨轉(zhuǎn)變?yōu)槟蛩卮x排出，對治療高氨血癥、肝臟機(jī)能障礙等具有一定效果，且有助于機(jī)體維持正氮平衡。精氨酸下游可以用于生物醫(yī)藥、食品、化妝品和養(yǎng)殖等領(lǐng)域，據(jù)AcumenResearchandResulting發(fā)布的報告《L-ArginineMarketSize-GlobalIndustry,Share,Analysis,TrendsandForecast2023-2032》（ConsumerGoodsandFoodandBeverages，2023年4月），2022年全球精氨酸約45%用于食品和營養(yǎng)品領(lǐng)域，其余主要是醫(yī)藥領(lǐng)域（約23%）和個護(hù)及化妝品領(lǐng)域（約32%）。據(jù)AcumenResearchandResulting，22年全球精氨酸市場規(guī)模約6.8億美元，伴隨下游食品、醫(yī)藥和養(yǎng)殖等領(lǐng)域需求增長，至2026年全球精氨酸市場有望增長至8.4億美元，CAGR約5.4%，據(jù)共研網(wǎng)，22年國內(nèi)精氨酸市場規(guī)模約8.7億元，18-22年CAGR約10%。據(jù)鋼聯(lián)數(shù)據(jù)，中國是全球主要的精氨酸供給國，23年國內(nèi)產(chǎn)能約8.1萬噸，產(chǎn)量約4.8萬噸（較21年增長約86%），出口量約2.95萬噸（較21年增長約150%）。精氨酸生產(chǎn)工藝包括化學(xué)提取法和微生物發(fā)酵法?；瘜W(xué)提取法主要從蛋白質(zhì)產(chǎn)物中直接提取精氨酸，是早期生產(chǎn)精氨酸的主流方法，但化學(xué)提取法通常會引入有毒沉淀劑，且操作過程復(fù)雜、能耗高、產(chǎn)物純度較低，不利于大規(guī)模生產(chǎn)，而國外尤其是歐盟國家強(qiáng)調(diào)精氨酸的非動物來源性（Non-animal），也使得毛發(fā)水解獲取精氨酸等路徑發(fā)展受到限制。微生物發(fā)酵法因環(huán)境友好、反應(yīng)條件溫和、生產(chǎn)過程穩(wěn)定等優(yōu)勢，逐漸在精氨酸生產(chǎn)中占據(jù)主導(dǎo)地位，但目前主流企業(yè)仍以百噸級或千噸級產(chǎn)能為主。據(jù)《赤峰華恒合成生物科技有限公司生物法交替年產(chǎn)2.5萬噸纈氨酸、精氨酸及年產(chǎn)1000噸肌醇建設(shè)項目環(huán)境影響報告》（2023年12月），公司通過生物發(fā)酵法擬建成1.25萬噸/年精氨酸產(chǎn)能，未來有望助力精氨酸的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。國內(nèi)主要氨基酸生產(chǎn)企業(yè)概述梅花生物：全球賴/蘇氨酸龍頭，積極布局小品種氨基酸打造第二成長曲線梅花生物深耕“氨基酸+”戰(zhàn)略，自成立以來不斷布局新產(chǎn)品、新業(yè)務(wù)，目前已形成動物營養(yǎng)氨基酸（賴氨酸、蘇氨酸、纈氨酸等）、鮮味劑（味精、呈味核苷酸二鈉等）、醫(yī)藥氨基酸（谷氨酰胺、脯氨酸、亮氨酸等）、大原料副產(chǎn)品（玉米胚芽、蛋白粉、淀粉副產(chǎn)品等）等全方位業(yè)務(wù)布局。公司擁有內(nèi)蒙古通遼、新疆五家渠、吉林白城三大生產(chǎn)基地和廊坊、上海兩大研發(fā)中心。據(jù)23年年報，公司賴氨酸/味精的年產(chǎn)能均達(dá)百萬噸級，蘇氨酸年產(chǎn)能達(dá)55萬噸，其中賴氨酸、蘇氨酸產(chǎn)能均居全球首位，味精產(chǎn)能居全球第2，且黃原膠、海藻糖、腺苷等多種膠體多糖和醫(yī)藥氨基酸等產(chǎn)品規(guī)模亦居全球前列。主要產(chǎn)品及產(chǎn)能方面：1）動物營養(yǎng)氨基酸：23年末賴氨酸新疆/吉林基地年產(chǎn)能30/70萬噸，蘇氨酸內(nèi)蒙古/新疆基地年產(chǎn)能共30萬噸，且新增25萬噸/年生產(chǎn)線23年內(nèi)試車投產(chǎn)；2）食品味覺性狀優(yōu)化產(chǎn)品，包括味精、呈味核苷酸二鈉（I+G）等，23年末河北/內(nèi)蒙古/吉林基地味精年產(chǎn)能15/60/25萬噸；3）醫(yī)用氨基酸，包括醫(yī)藥級纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、脯氨酸、谷氨酰胺、肌苷、鳥苷等，主要用作保健品和醫(yī)藥領(lǐng)域，23年末谷氨酰胺/異亮氨酸年產(chǎn)能均為3000噸；4）大原料副產(chǎn)品：包括菌體蛋白、玉米胚芽、淀粉副產(chǎn)品等，23年產(chǎn)能100萬噸/年；5）其他產(chǎn)品：包括黃原膠、普魯蘭多糖、維生素B2等，23年末黃原膠年產(chǎn)能7.8萬噸，居全球第2。2010年重組上市以來，公司氨基酸、味精等規(guī)模不斷擴(kuò)張，疊加22-23年主營產(chǎn)品景氣度提升，23年營收/歸母凈利潤278/32億元，11-23年CAGR均高于10%。24Q1公司營收/歸母凈利潤分別65/7.5億元，同比-7%/-6%（環(huán)比-10%/-26%），雖24Q1賴氨酸、蘇氨酸和味精景氣較好，但黃原膠價格下跌較多對單季度盈利有所拖累。分板塊看，鮮味劑、飼料氨基酸、大原料副產(chǎn)品為公司營收和毛利的主要來源，18-23年三個板塊營收占比合計均高于80%，其中23年分別88/103/49億元，占比32%/37%/18%。20-22年由于需求復(fù)蘇及產(chǎn)品提價等，毛利率、凈利率、ROE和ROIC等中樞整體上行，23年以來由于黃原膠、氨基酸景氣有所回落，各項指標(biāo)中樞有所下移。公司自2010年重組上市以來，除2011年外，常年保持較高的現(xiàn)金分紅水平，其中12-21年分紅率均超過50%，18-23年平均分紅率約49%（按累計分紅額/累計歸母凈利潤）。同時，基于對公司長期發(fā)展的信心和維護(hù)公司價值，公司19-23年均推出股份回購方案。公司自2010年即前瞻性布局合成生物學(xué)研發(fā)，經(jīng)過十余年深耕，目前已形成廊坊、上海兩大研發(fā)中心，據(jù)公司22年年報，公司已組建專職研發(fā)團(tuán)隊300余人，其中合成生物學(xué)工程師150人，長于計算機(jī)輔助菌種設(shè)計與氨基酸生產(chǎn)底盤細(xì)胞基因組編輯，具備月構(gòu)建2000株工程菌的能力，并與上海工業(yè)生物技術(shù)研究中心、中國科學(xué)院微生物所、江南大學(xué)等國內(nèi)一流高校及科研院所建立密切聯(lián)系，目前已構(gòu)筑了大腸桿菌、谷氨酸棒桿菌、枯草芽孢桿菌等底盤菌開發(fā)平臺以及基于酶生物轉(zhuǎn)化的技術(shù)平臺，為未來生產(chǎn)更多產(chǎn)品提供可能。據(jù)公司年報，截至2021年公司獲授權(quán)或申請合成生物相關(guān)專利70余項，2022年內(nèi)授權(quán)發(fā)明專利27篇/新申請12篇，2023年公司新增發(fā)明專利11項/授權(quán)8項。依托合成生物產(chǎn)業(yè)化平臺，未來纈氨酸/異亮氨酸等小品種氨基酸、三贊膠等膠體類產(chǎn)品、谷氨酰胺/支鏈氨基酸等醫(yī)藥氨基酸、脯氨酸/核苷等醫(yī)藥中間體、普魯蘭多糖等膠囊類產(chǎn)品不斷豐富，并拓展至新產(chǎn)品業(yè)務(wù)領(lǐng)域，有望逐步成為合成生物學(xué)領(lǐng)域領(lǐng)軍企業(yè)，打造第二成長曲線。星湖科技：食品及飼料添加劑行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)，加碼布局小品種氨基酸星湖科技前身可追溯于1964年創(chuàng)建的肇慶地區(qū)微生物廠，1981年更名為廣東肇慶市味精廠，1992年作為全省首批八家股份制試點企業(yè)之一完成改組，成立之初公司主要產(chǎn)品為味精和肌苷等。1994年公司于上交所上市，開始拓展氨基酸等產(chǎn)品，并于2005年開始陸續(xù)投產(chǎn)賴氨酸、蘇氨酸等。同時，公司也在持續(xù)技改呈味核苷酸二鈉降低成本。2022年，公司與伊品生物完成重組拓展食品及飼料添加劑板塊，并切入生物基新材料，2023年，公司1萬噸/年尼龍聚合項目投產(chǎn)。2024年公司加碼小品種氨基酸，包括纈氨酸、異亮氨酸、色氨酸、精氨酸等。主要產(chǎn)品及產(chǎn)能方面：1）食品添加劑：23年末味精年產(chǎn)能42萬噸，呈味核苷酸二鈉（I+G）年產(chǎn)能1.2萬噸；2）飼料添加劑：賴氨酸/蘇氨酸/纈氨酸/精氨酸年產(chǎn)能分別為80/26.8/1.8/0.8萬噸，公司擬新建60萬噸玉米深加工產(chǎn)線，生產(chǎn)各類小品種氨基酸11.5萬噸/年，包括纈氨酸、異亮氨酸、色氨酸、精氨酸等；3）有機(jī)肥料：肥料年產(chǎn)能37萬噸；4）其他：副產(chǎn)品產(chǎn)能86萬噸/年。公司主要生產(chǎn)基地位于寧夏銀川市、內(nèi)蒙古赤峰市、黑龍江大慶市和綏化市，均系國內(nèi)玉米主產(chǎn)區(qū)。23年公司營業(yè)收入/歸母凈利潤分別為174/6.8億元，同比-1%/+11%。公司2022年以來營業(yè)收入增長較快，主要系2022年11月伊品生物納入合并范圍。24Q1公司營業(yè)收入/歸母凈利潤分別為42/2.5億元，同比+1%/+109%。分板塊看，公司飼料添加劑、食品添加劑、有機(jī)肥料、醫(yī)藥中間體、生化原料藥及制劑、其他業(yè)務(wù)板塊23年實現(xiàn)營收分別113/49/3.3/2.0/1.4/4.8億元，同比-2%/+3%/+3%/-20%/-7%/+17%，毛利為14/6.5/1.1/0.3/0.4/2.3億元，同比-35%/-6%/+6%/-35%/+10%/+201%。23年公司飼料添加劑、食品添加劑、有機(jī)肥料、醫(yī)藥中間體、生化原料藥及制劑、其他業(yè)務(wù)板塊毛利率分別12%/13%/34%/14%/30%/47%，同比-6.2/-1.2/+0.9/-3.2/+4.6/+28.6pct。23年公司毛利率/凈利率分別14%/4%，同比-3.6/-2.8pct。此外，2023年公司分紅率達(dá)93%。公司近年亦著力打造合成生物平臺，積極布局纈氨酸、異亮氨酸、色氨酸、精氨酸等小品種氨基酸，同時生物基尼龍材料等亦不斷延伸，通過前沿領(lǐng)域不斷拓展新品類，未來有望逐步打造成為合成生物學(xué)領(lǐng)域具備競爭力的企業(yè)之一。阜豐集團(tuán)：味精/黃原膠全球龍頭，分紅率保持較高水平阜豐集團(tuán)是一家全球領(lǐng)先的通過生物發(fā)酵生產(chǎn)各種氨基酸及其衍生制品和生物膠體的企業(yè)。公司自成立以來，不斷布局新產(chǎn)品并提高老產(chǎn)品產(chǎn)能，目前形成食品添加劑（味精、淀粉甜味劑、谷氨酸等）、動物營養(yǎng)（玉米提煉產(chǎn)品、蘇氨酸、賴氨酸）、高檔氨基酸（色氨酸、纈氨酸、亮氨酸等）、膠體（黃原膠、威蘭膠等）、其他（肥料、合成氨、藥品等）五個分部，擁有龍江、呼倫貝爾、內(nèi)蒙古、新疆、寶雞等多個生產(chǎn)基地。據(jù)23年報，2023年公司味精產(chǎn)能133萬噸/年，淀粉甜味劑72萬噸/年，蘇氨酸24.3萬噸/年，賴氨酸28萬噸/年，黃原膠8萬噸/年，其中味精、黃原膠產(chǎn)能居全球首位，其他產(chǎn)品產(chǎn)能亦居全球前列。主要產(chǎn)品及產(chǎn)能方面：1）食品添加劑：23年末味精年產(chǎn)能133萬噸，在建產(chǎn)能40萬噸，23年產(chǎn)能全球第一，淀粉甜味劑產(chǎn)能為72萬噸；2）動物營養(yǎng)：23年末蘇氨酸/賴氨酸產(chǎn)能24.3/28萬噸，海外基地存擴(kuò)產(chǎn)計劃，據(jù)鋼聯(lián)數(shù)據(jù)，公司23年色氨酸/纈氨酸/精氨酸/異亮氨酸年產(chǎn)能分別為1/3/0.5/1.2萬噸；3）膠體：23年末黃原膠產(chǎn)能8萬噸，目前產(chǎn)能全球第一。公司擁有多個生產(chǎn)基地，負(fù)責(zé)不同產(chǎn)品的生產(chǎn)銷售。黑龍江生產(chǎn)基地負(fù)責(zé)蘇氨酸、賴氨酸、淀粉甜味劑等生產(chǎn)；呼倫貝爾生產(chǎn)基地負(fù)責(zé)味精、蘇氨酸、淀粉甜味劑等生產(chǎn)；內(nèi)蒙古生產(chǎn)基地負(fù)責(zé)味精、黃原膠等生產(chǎn)。自07年上市以來，味精、氨基酸等規(guī)模擴(kuò)張，疊加22-23年主營產(chǎn)品景氣，23年營收/歸母凈利281/31億元，yoy+2%/-19%，08-23年CAGR16%/30%。食品添加劑/動物營養(yǎng)/高檔氨基酸/膠體/其他23年營收135/89/20/28/8億元，yoy+1%/-7%/+64%/+26%/-30%，毛利22/15/8/17/1億元，yoy-17%/-43%/+103%/+37%/-69%。2023年公司食品添加劑、動物營養(yǎng)、高檔氨基酸、膠體、其他業(yè)務(wù)