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专访蔚蓝生物丨助力「催化」碳中和,牵手农业巨头ADM,酶制剂企业将如何发展

  •   来源:生辉  作者:白州  发布日期:2021-11-20     
 因疫情推迟了一年后,《联合国气候变化框架公约》第26次缔约方会议(COP26)于近期拉开帷幕。与此同时,我国于近日发布了两项关于碳达峰碳中和的工作意见和行动方案,提出了推进碳达峰碳中和工作的指导思想、工作原则、主要目标和任务举措。

在全球范围内,“碳中和”已经成为了刻不容缓的事业。

作为一个工业经济不断发展、农业发展历史悠久的发展中国家,我国想要实现“碳中和”和“净零碳排放”,主要着力点将聚焦在工业和农业这两大传统产业的技术革新上。

在生物技术日新月异的今天,部分传统企业依靠坚持不懈的技术积累,深耕于酶制剂产业领域并且不断拓宽航道,或将成为我国碳中和事业的有利帮手。

近年来,国内酶制剂行业已经涌现出了溢多利、蔚蓝生物等龙头企业。其中,青岛蔚蓝生物股份有限公司(以下简称蔚蓝生物,603739.SH)作为在酶制剂、微生态制剂领域的研发强势企业,通过不断技术革新与产业化升级,在近年来获得了长足发展。

该公司不仅前瞻性地布局了抗生素替代产品管线,更建设了基于VLAND-PCP(基于饲料酶应用大数据系统的精准定制平台)的多元化酶产品定制解决方案,其业务已覆盖酶制剂、微生态制剂、动物疫苗、动物保健等各个领域。2019年,蔚蓝生物于A股主板上市。

日前,生辉Synbio对蔚蓝生物酶制剂技术中心首席科学家、山东省泰山学者王华明博士,以及营养与健康技术中心首席科学家、山东省泰山产业领军人才段治博士进行了专访。

 

|王华明博士(左)和段治博士(右)(来源:受访人提供)

01

从高产走向健康,绿色农业成发展趋势

农业对于全球气候环境的影响广泛而深刻,主要是由于农业生产是温室气体排放的重要来源。

11月8日,联合国粮农组织在COP26气候峰会中发布报告称,过去30年,全球农业和粮食生产产生的温室气体排放量增加了17%。另一方面,据此前联合国科学机构政府间气候变化专门委员会(IPCC)的统计数据显示,从2007年至2016年间,农业和粮食系统的排放量占全球总排放量的25%至30%。

农业部门产生的碳排放贯穿于生产、能源和投入品使用、以及废弃物处理的全过程中。其中,饲养的家禽、牲畜是农业碳排放的主要贡献者。

 

如果能够有效提高饲料的消化利用率,促进动物生长,在提高饲养效率的同时也是解决禽畜排放问题的一条捷径。而酶制剂作为一类生物催化剂,具有催化效率高、专一性强、作用条件温和、降低能耗、减少化学污染等特点,或将成为农业发展的有效助力。

立足于解决农业发展相关问题,蔚蓝生物于2005年落地青岛。

“蔚蓝生物最开始是一个农牧类型企业,以饲料酶为主打产品。”王华明介绍,使用饲料酶可同时有效解决农业养殖中饲料安全、饲料原料缺乏和养殖污染三大问题。不仅降低下游养殖企业成本,且有力推动我国养殖业向资源节约型和环境友好型的方向发展。

 

(来源:蔚蓝生物)

经过多年发展,我国的饲料酶产业如火如荼,已经基本完成进口替代。随着国内酶制剂的研发水平和发酵工艺不断提高,其生产成本持续降低,饲料酶市场进入了同质化竞争阶段,扩展产品范围成为趋势所在。

当前,利用生物技术研发和工业化生产的各类酶制剂,其应用领域已经遍布食品、纺织、饲料、造纸、医药以及能源开发、环境保护等各个方面。但是,大部分工业领域所使用的酶制剂长期被国外公司垄断。

“对于企业来说,市场是关键。”王华明表示,“目前,我国的工业酶发展较为落后;食品酶则占据着全球最大的市场,研究和生产的难度更高;而生物催化用酶是近年来的新方向。这些领域目前仍以进口品牌为主,存在很大的替代市场缺口。并且,应用酶制剂有利于实现节能减排、可持续发展的人类共同福祉,将成为企业的发展趋势。”

基于早期积累的菌种与酶分子数据为基础,结合不断扩展的市场需求,蔚蓝生物逐渐扩展其产品应用范围。目前,已建立起包括饲料酶、工业酶、食品酶和生物催化用酶在内的四大产品板块。

同时,建立在广泛的工业化菌种数据库的基础之上,蔚蓝生物还同时发展出微生态制剂、营养保健等产品领域。

 

图丨产品涉及领域(来源:蔚蓝生物)

“酶制剂应用无处不在,”王华明介绍,“在现代工农业领域中,酶制剂的使用为减少能量消耗,提高生产效率提供了有效方案。同时,近年来以微生物组发酵技术为主,基于各类新型生物制剂协助传统行业转型升级、打造绿色产业将是未来发展的重点。”

近年来,可持续农业、再生农业等话题持续发酵,分别基于生产流程、土壤环境等不同的角度试图寻找环境问题的解决之道。在此过程中,离不开新型生物制剂的使用。

与此同时,广泛覆盖了禽畜微生态、植物微生态、环境微生态等领域的微生态制剂,能够利用微生物组恢复土壤肥力、修复水域污染,有助于改善种植与养殖环境,实现作物与环境的循环、健康发展。

经测算,今年上半年,蔚蓝生物销售的酶制剂产品在下游客户应用中,累计减少二氧化碳排放量约97万吨。未来,随着国家对于环保标准的提高以及在碳达标及碳中和的中长期计划的要求,将会进一步促进酶制剂的市场需求。

据蔚蓝生物此前发布的2021年半年报显示,在2021年上半年蔚蓝生物实现营收5.49亿元,同比增长27.27%。公司相关负责人表示,基于多种非常规饲料原料的饲料酶方案产品销量大幅增长仍然是公司上半年业绩增长的主要因素。

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深挖底层技术,获国际农业巨头青睐

“如果把酶比作工业技术的芯片,那么用于生产酶的菌种就像是一个个微型的光刻机。”王华明形象地说道,作为一家酶制剂生产企业,通过先进的生物技术手段改造并获得专有菌种是持续发展的必备要求。

随着近年来生物技术的飞速发展,传统发酵工业产生了革命性变化。

“新兴技术对于发酵工业的影响主要体现在表达系统,即工业菌种的研究和改造方面。”王华明表示,“产业化的难点主要在于解决市场需求与成本问题,合成生物学带来了更为便捷的微生物改造手段,使产业优化更直接高效。”

通过发展高通量筛选、代谢工程、基因编辑等核心技术,蔚蓝生物已构建木霉、酵母、黑曲霉、芽孢四大高效蛋白质表达系统及对应的规模化发酵体系,并建立起基于高通量基因筛选大数据模型与蛋白质工程的工业生物技术平台,不仅大幅提高了酶制剂的催化效率并扩展工业应用,并且产能也达到了国际化水平。

经过多年积累,蔚蓝生物在我国酶制剂工业领域占据了一席之地。其深厚的技术与市场优势吸引了来自国内外的合作友商,其中包括与世界五百强企业Archer Daniels Midland Co.(以下简称ADM,NYSE:ADM)、德国赢创工业集团(EVONIK)在酶制剂、益生菌等领域进行深化合作。

日前,ADM与蔚蓝生物共同成立合资企业,将推出针对于人类健康领域的创新解决方案,以满足中国市场对人用益生菌日益增长的需求。该企业预计将于2022年上半年启动,到2023年底投入生产运营。

 

“当今市场对于全面的营养补充和产品需求不断增加。尤其是在中国,人类对益生菌的需求不断增长。解决消化系统健康和免疫功能的补充剂只是其中两个首要任务。”段治表示。

实际上,ADM与蔚蓝生物已有多年良好的合作基础。早在2015年,双方已经基于酶制剂产品开展相关合作;2018年,双方共同挂牌成立了蔚蓝-ADM联合研究中心(中国);今年3月,双方签订青稞植物基产品项目合作协议。

“基于底层技术平台来看,益生菌与酶制剂研究有共通之处。只不过酶制剂是利用微生物的代谢产物,而益生菌则直接使用其活性菌种。”段治表示,早在公司成立初期,动植物微生态制剂管线就与酶制剂产业并行发展,到2018年正式组建营养与健康技术中心,主要研发可用于食品的有自主知识产权的新益生菌菌株和相应菌剂产品。

“与酶制剂管线的主要区别在于,一方面需要优化并鉴定菌株的活性和稳定性,另一方面要严格遵守我国对于食品行业的各项规范要求。通过数据充分的人体细胞、动物模型、人体临床试验来验证益生菌所具备的各项健康功效也是益生菌研发的必要工作。”

据段治介绍,该中心已开发出基于食品领域的改善肠胃消化、抗氧化、防感染、降胆固醇、降血糖等功能的各类自主产权益生菌菌株,以及在护肤品领域已开发出了抗痤疮、延缓皮肤衰老、增强毛囊健康、缓解湿疹等功效的皮肤外用益生菌菌株。

作为全球领先的农业生产和食物原料企业之一,ADM在刚刚过去的十月提出了全球消费趋势第二份年度清单。其中,预测包括全面营养、微生物组健康与可持续性的生物项目等八项细分赛道将成为重点增长的市场领域。

 

(来源:food ingredients first)

近年来,ADM旗下以功能性食品领域为主的Health&Wellness业务不断扩展。而益生菌作为其中的重要板块,更使得ADM豪掷大笔资金收购多家益生菌原料公司,并通过扩建全球范围的生产设施以便提高产能。

根据此前ZION Market Research的数据显示,预计到2025年,全球益生菌产业产值将超过770亿美元,中国市场占比将超过25%,突破千亿人民币。显然,ADM看中了这块蛋糕。

对于ADM来说,与国内龙头企业合作势必加快其进入国内市场的进程;而对于国内企业来讲,国际化的合作也是走出国门的捷径。除此之外,双方在技术方面也将强强联合,产品线互补将带来更大的市场份额。

“紧跟合成生物学技术的不断发展,国内企业研究并打造了自主的工业菌种,不仅实现了以往进口产品的国产替代,并且研发出了许多国外没有的菌株和酶制剂。”谈到未来的技术发展,王华明表示能够改进的地方还有很多,其中高通量筛选技术、更便捷的基因编辑技术发展将能够为酶制剂企业持续赋能。

“当前,针对于蛋白质组序列的分析通量仍有局限,部分地限制了企业针对于菌株的研究工作。如果能够提高测序通量将有助于产业的进一步升级。此外,近年来将高通量筛选与AI技术结合的方式也将为企业带来新的思路。”

参考资料:

https://www.foodingredientsfirst.com/news/adm-forecasts-whole-self-nutrition-microbiome-awareness-and-sustained-plant-based-appetites-to-star-in-2022.html

http://www.vlandgroup.com/about.aspx?BaseInfoCateId=39&CateId=39