合成生物学正在重新构想食品的未来，赛道开始变得拥挤。
文字：托尼
20世纪中叶，DNA双螺旋结构的发现代表了第一次生物技术革命； 20世纪末，人类基因组测序的出现代表了第二次生物技术革命； 21世纪初，以细胞修饰为基础的合成生物学正在引领第三次生物技术革命，人们对生物的认知和探索进入了一个更加细分、精准和系统的时代。
01 合成生物学：设计和重建生物体
一般来说，合成生物学使用工具方法来创建或“重新设计”自然界中现有的生物部件或系统，对其进行编程以使其具有特定的功能，是一种多学科的新兴技术。传统生物学的研究是“自上而下”的，而合成生物学的研究则侧重于生物体最基本的元素，通过“自下而上”的概念构造新物质，利用各种细菌生产人们想要的东西。各种你想要的东西。
微生物细胞工厂的建设是合成生物学产业化的关键环节，本质是在细胞层面进行设计，实现新物质的生产。此外，合成生物学的基本特征是“多学科性”，这使得其下游应用呈现出跨学科、多元化的发展趋势，横跨生物医药、农业、生物燃料、化工原料、食品饮料、环境等多种消费领域。场景。
02从宏观到微观，合成生物学市场快速崛起
合成生物学的概念可以追溯到1910年。2000年美国科学家研制出的基因开关标志着合成生物学真正成为了市场参与者。 2021年是合成生物学市场发展的关键一年。经过20多年的发展，合成生物学背后的技术流程不断更新迭代，正在成为市场革命的颠覆者。
Transparency Market Research 发布的市场数据显示，2018 年全球合成生物学市场规模达到 49.6 亿美元，预计 2027 年将突破 400 亿美元，年复合增长率为26.3%，这个数字后面代表着高增长的技术驱动创新。
从技术本身到环境政策，合成生物学市场正在迅速崛起。
技术流程本身，从早期的科学研究到应用转化再到商业化，近年来，合成生物学在很多领域都在走向产业化阶段。同时，该技术本身比传统工艺更加节能环保，符合当前全球提倡“碳中和”背景下的绿色智能制造理念。
在国家政策方面，2014年，英国和美国相关部门将合成生物学列为“关键技术之一”，我国很多政策文件都提到了这项技术。 2021年12月农村农业部印发的《全国农业和农村科技发展“十四五”规划》指出，要突破合成生物技术，建设高效细胞工厂和人工合成生物系统。
资本市场担忧。 2021年，多家生物合成企业将登陆资本市场，包括美国银杏生物登陆纽交所、国内华恒生物登陆科创板等，直接推动资本市场关注这项技术。
03合成生物学正在塑造食品的未来
气候变化、人口增长和农田塌陷等因素正在影响人类饮食，而合成生物制造的食品正在改变人们对食品的看法，并推动该领域的快速发展。在功能性食品领域，合成生物学具有越来越大的潜力，如利用微生物（如酵母、细菌或酶）发酵特定的食物分子，以及生产肉类、奶制品等动物性食品甚至母乳，这个过程完全不需要动物参与。
在特定应用中，合成生物学家首先通过识别负责某些所需品质的基因序列来改变食物，例如牛肉的牛肉味或糖的甜味。然后在实验室中对其进行鉴定、化学再生并放入酵母或细菌细胞中。然后将这些蛋白质以发酵形式生产出来，作为食品或纤维成分用于产品配方中。
对于特定的原料，目前的生产方式大多依赖于长种植周期和低产量的提取工艺，并且在大多数情况下，植物中活性化合物的浓度相对较低，导致市场价格高。同时，原材料易受气候环境和季节影响，整个生产供应链的稳定性不强。合成生物学技术的出现对原材料的可持续性、供应链安全、环境保护等方面发挥着重要作用。
04食品营养领域全球合成生物学市场的“玩家”
从食品原料开发到细胞培养肉再到替代蛋白质，合成生物学在食品营养领域的应用逐年增加。在全球合成生物学的赛道布局中，主要有两类公司，一类是只提供技术支持的研发平台公司，另一类是之前从基因测序到菌株筛选全产业链的公司阶段到最终产品落地。
以下为全球合成生物学食品营养赛道部分代表公司（按时间顺序排列），信息来自公开资料及公司官网。
图：全球合成生物学食品营养赛道的部分公司
05Geltor，纯素胶原蛋白
总部位于美国的 Geltor 成立于 2015 年，开发了一个“生物设计技术平台”，该平台使用生物学、医学和计算机科学等工具对微生物进行编程。产品采用受控、可持续的发酵过程生产，不含任何动物成分。目前公司的主要原料是胶原蛋白，可用于膳食补充剂、食品饮料、外用护肤品配方中。
PrimaColl® 生产工艺
来源：Geltor
PrimaColl® 是一种用于食品和饮料的高纯度生物活性胶原蛋白。研究发现，该成分与 21 型胶原蛋白的生物活性氨基酸核心相匹配，富含甘氨酸和脯氨酸，并采用零动物投入制成。该原料于2019年首次上市销售。近日，含有该原料的食品饮料已完成商业化生产规模，整体生产规模和效率得到提升。
同样成立于 2015 年，但美国的 Tierra Biosciences 专注于构建合成生物学技术平台。
06Tierra Biosciences，无细胞表达技术
Tierra Biosciences 拥有专有的无细胞表达技术，可通过自动化和人工智能学习平台实现完全离体组合蛋白质合成。相比之下，细胞壁限制了成分进出细胞的能力，这会导致很多不可预测性和可能的毒性。
在具体应用过程中，所使用的大肠杆菌菌株与传统发酵所使用的菌株基本相同。根本区别在于，在发酵中，细胞是活的并结合在一起，而在无细胞过程中，使用的是细胞固有的分子和化合物，而不是活细胞。目前公司已与美国Debut Biotech合作。
Tierra Biosciences AI 智能平台
图片来源：Tierra Biosciences
最近，公司推出了首个合成生物学蛋白质工程在线蛋白质订购平台，将高通量蛋白质制造与电子商务的简单性相结合，使订购定制蛋白质变得前所未有的简单。
2015年，全球多家合成生物学公司相继成立，专注于中国合成生物学技术应用的“中科新阳”也是其中的代表之一。
07信阳，不断探索合成生物学的应用边界
Acrosser成立于2015年，是一家合成生物学创新智能企业，致力于为全球各行业提供新的生产方式和解决方案。它在合成生物学行业追求独特的核心。二合一多行业“π”战略。目前在研管线产品较多，涉及食品、化妆品、农业、环保等领域。
中科跨越合成生物学赋能平台
来源：中科穿越者
中科星阳引进自动化工程平台（SIYO-AI）和抗脆弱生物平台（SIYO-AF），以高通量、低成本完成“设计-建造-测试”的工程闭环多周期研发，不断提升工程菌转化效率，加速合成生物学产业化应用，率先实现合成生物学从0-1的产业闭环。
除了商业化的公司外，一些公司正凭借自身的技术优势积极布局合成生物学赛道。
08家必优，加大合成生物产业研发力度
在现有研发平台的基础上，佳必优正在积极布局合成生物学，建立合成生物学实验室，并启动多项具有前瞻性技术和市场潜力的研究项目。佳必优基于合成生物学平台加速人乳寡糖（HMOs）、1,3-二油酸酯-2-棕榈酸甘油三酯、虾青素、番茄红素、γ-PGA、α-熊果胶等新产品的研发全产品线和产业链，为新产品的拓展和开发提供有力支撑，巩固在人类营养、动物营养和功能性护理原料领域的地位。
佳必优合成生物布局
来源：家必优
同时，公司还与中科院、农科院、天津大学、浙江大学等开展合成生物学及其上下游产业技术的交流与合作。连接国内外，立足武汉，打造全球合成生物产业生态高地。
合成生物学在国内市场刚刚兴起，特别是在食品配料和功能性营养领域，在这个过程中存在着很多市场机会。
