化妆品和食品健康已经成为合成生物学产业化应用的成功赛道之一，合成生物学为美丽健康消费品带来了巨大的创新潜力，不仅是对传统原料的替代和补充，还能为产品赋予更多的功能和优势。
在化妆品领域，原料已经成为越来越重要的创新来源，科技驱动的特点已经得到充分展现。与一般护肤品相比，开发功能性护肤品需要更多的研发能力、技术创新和专利积累，从而进入门槛较高。从头部品牌到新锐品牌，各方都在不断增加研发投入，引发了一场激烈的科技竞赛。
在食品领域，合成生物学为研发赋能，为大规模食品生产建立新方法，开发多种功能的天然稀有产物、生产食品添加剂和食品原料，研发风味、质构、形态可控的食品产品，实现更安全、更营养和更可持续的食品获得方式。
DeepTech 联合中科欣扬正式发布《2023 合成生物驱动美丽健康消费品产业报告》——选取合成生物学在美丽健康消费品领域的进展情况，以「生物活性原料」为核心，梳理关键原料与关键环节的技术进展及解决方案，挖掘未来三年具有核心竞争力的产业趋势。
科技赋能——合成生物成为美丽健康创新加速器
碳中和背景下，生物制造成为传统生产方式的转型升级之路，传统的能源利用来自化石燃料的燃烧及大化工体系的合成，生产及利用过程普遍伴随高能耗和高碳排，全球主要温室气体浓度逐年上升。
合成生物学是继“DNA 双螺旋发现”和“人类基因组计划”两次生物科技革命之后，引领世界的“第三次生物科技革命”。合成生物学技术是对传统生产方式的补充和颠覆，在医药、食品、农业、能源、化工等领域展现出了巨大的应用潜力。
图丨与传统的化学合成相比，合成生物制造的优势（来源：DeepTech）合成生物赋能化妆品：功能原料迎来爆发式创新
随着科技的进步以及消费者对于美妆、个护产品成分及功效的要求，化妆品原料进入了发酵智造、生物制造的时代，而合成生物学则为稀缺、复杂成分的生产以及新原料的开发带来了无限可能。
化妆品巨头加码新兴科技，合成生物独占重头，化妆品市场所独有的创新周期较快、消费者需求导向的特点，已经吸引了越来越多的生物科技参与者进入化妆品领域，同时越来越多的美妆巨头也涌入了源头创新。近年由化妆品公司主导设立的投资机构，通过投资和孵化寻找新的业务增长点，均偏向于创新技术与科技属性。
表丨全球代表性化妆品头部企业投资案例（按时间排序；来源：公开信息、DeepTech）食品健康审批监管仍然严格，政策支持与推进明显
合成生物成为未来新食品创新路径，合成生物学为研发赋能，为大规模食品生产建立新方法，开发多种功能的替代蛋白、合成天然稀有产物、提供微生物油脂、生产食品添加剂和食品原料，研发风味、质构、形态可控的食品产品，实现更安全、更营养和更可持续的食品获得方式。
图丨合成生物学赋能食品应用领域（来源：公开信息、DeepTech）中国市场准入政策积极：
2017 年起卫健委开始允许转基因酶制剂新品种的审批，此后“食品用酶制剂新品种”监管与审批进入常规化
2021 年卫健委开放“其他转基因食品添加剂的申报和审批工作”通道
2022 年《“十四五”生物经济发展规划》提出发展合成生物学技术，探索研发人造蛋白等新型食品
2023 年 4 月发放首张基因编辑农业育种安全证书
2023 年 8 月第六次发布营养强化剂“2’-岩藻糖基乳糖（2’-FL）”食品添加剂新品种征求意见
全球都在快速布局合成生物学的发展应用，新食品领域是合成生物学增长最快速的领域之一，其中最受产业界关注的名词是“新型”和“功能”。国外近年融资主要为替代蛋白与油脂，如微生物油脂、细胞培养肉、细胞培养脂肪等；我国则侧重于功能食品原料产品和新型食品添加剂等。
表丨中国代表性合成生物食品领域融资（按融资时间排序；来源：公开信息、DeepTech）
重塑创新——合成生物在美丽健康领域的科技创新
核心菌株：从复杂中理性解析，开发底盘微生物
底盘细胞在合成生物学中扮演着重要的角色。它们是代谢反应发生的宿主细胞，通过将合成的功能化元件、线路和途径等系统置入其中，以达到理性设计的目的。然而由于细胞的复杂性，人工置入的生物元件、线路或系统往往会受到细胞内原有代谢与调控途径的影响，不同底盘细胞具有不同的合成生物潜力。
表丨不同底盘细胞合成生物潜力对比（来源：公开信息、DeepTech）研发基石：合成生物使能平台
在合成生物技术的发展中，遗传工具的逐步丰富、大量实验数据的积累和菌株资源的挖掘，无论在微生物学基础理论研究还是工业生物应用都发挥着重要的作用。
图丨智能计算合成生物学使能平台（来源：中科欣扬）加速技术：自动化智能化助力合成生物快速研发
高通量自动化和 AI 技术正在引领生命科学领域的变革。实验室自动化的发展将传统的实验过程转化为由自动化设备和机器人执行的操作，从而显著提高实验操作的效率、准确性和可重复性；AI 技术可以加速和重构合成生物学全流程。
图丨多平台融合赋能研发（来源：中科欣扬）
图丨AI+ 合成生物关键环节方案（来源：智峪生科）高铸壁垒：以稀有限定资源积累构筑竞争先发优势
合成生物是一个厚积薄发的赛道，并不能一蹴而就，需要长期的积累和深度资源挖掘。合成生物的研究需要各类微生物资源和元件资源，壁垒在于稀缺的资源，特别是难以获得的菌株资源。构筑特色微生物资源实体库，可以在元件挖掘、酶的选育、菌株筛选方面均获得独占优势和先发优势。
图丨全球极端环境微生物资源库（来源：中科欣扬）原料图谱：合成生物赋能美丽健康原料研发
合成生物一改过去化妆品功效原料的植物提取、动物提取、化学合成的手段，以微生物为细胞工厂，为化妆品行业带来更加可持续、高效、绿色的研发手段。
表丨合成生物驱动美丽健康原料部分图谱（来源：公开信息、DeepTech）美丽健康明星原料——麦角硫因
麦角硫因是一种天然稀有的氨基酸，通常由细菌和真菌生物合成，是人体天然存在的细胞保护剂和抗氧化剂，但人体自身并不能合成，需从外界摄入。具有抗光老化和减缓皮肤衰老功能，防止自由基对细胞的损伤，可用于抗衰老等功能性食品等。
表丨麦角硫因技术迭代进程（来源：公开信息、学术文献、DeepTech）美丽健康明星原料——依克多因
依克多因是极端微生物为了在极端环境下生存而自身合成的独特活性物质，常作为生物保护剂用来帮助微生物维持自身的生命活动。具有平衡细胞渗透压且对细胞代谢无不良影响的特点。依克多因的功能属性，使其较多应用在化妆品中。但已被发现是食物中的天然成分，因而已有食品领域相关研究，依克多因在食品行业的应用潜力巨大。
表丨依克多因技术迭代进程（来源：公开信息、学术文献、DeepTech）美丽健康明星原料—— SOD
由于 SOD 可以清除多余的超氧自由基，故在化妆品中可以起到防晒、抗衰老、消炎的作用。在医药中也有研究可以用于治疗肠道类疾病。在食品健康中可以用作抗氧化剂、抗衰老营养补充剂等。
表丨 SOD 在多种宿主细胞中实现表达（来源：公开信息、学术文献、DeepTech）美丽健康明星原料——胶原蛋白
胶原蛋白作为最丰富的动物蛋白，至今为止共发现28中类型，包括纤维性胶原蛋白、网状胶原蛋白、珠状丝状胶原蛋白、锚定纤维蛋白、膜蛋白以及多重蛋白胶原蛋白。其中纤维性胶原蛋白中Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型胶原蛋白占人体胶原蛋白的 80%-90%。
表丨胶原蛋白行业部分公司技术布局（来源：公开信息、DeepTech）美丽健康明星原料—— HMOs
母乳低聚糖（HMOs）是母乳中天然存在的一类营养物质，目前 HMOs 已在 100 余个国家和地区批准或上市，主要应用于婴幼儿配方食品、特殊医学用途食品等食品中。
表丨全球 HMOs 管理政策（来源：公开信息、DeepTech）
表丨中国部分布局 HMOs 的合成生物企业（来源：公开信息、DeepTech）美丽健康明星原料——功能蛋白/替代蛋白
替代蛋白作为蛋白补充产品逐步走入大众的视野，消费者往往出于对营养和健康的需求，对其有着越来越多的兴趣和包容性，包括乳清蛋白、酪蛋白、卵蛋白、微生物蛋白、菌丝蛋白等。当前市场已有以酵母为原料的蛋白粉作为蛋白补充剂。
里氏木霉是一类丝状真菌，是美国 FDA 认证的食品安全级的工业生产菌株。里氏木霉在生产条件下通常不产生真菌毒素或抗生素，因此在工业和食品领域的应用相对安全，是潜在的功能蛋白/替代蛋白的生产用菌株。
图丨部分里氏木霉已实现的表达产物（来源：公开信息、DeepTech）版图拓展：解决应用场景短板，深度挖掘面向终端的研究
美丽健康的产业链长，各方需求多，使得一个活性原料的成功不仅仅依赖于原料的源头研发和生产，还需要在上游原料的基础上进行改进和复配，以解决活性成分在终端产品应用过程中可能出现的一系列问题和痛点。以应用研究为新产导向，可以更快打通利用合成生物学技术开发原料到应用场景拓展的快车道，尤其是在涉及产品功效验证和原料选择方面。一方面，大型头部品牌可以投入大量资源来进行原料测试，并拥有庞大的研发团队，但小型/初创品牌可能面临着有限的资金和技术资源限制无法开展大量的自主研究。另一方面，中国化妆品行业原料供应商也在积极探索国产原料和产品，与国际巨头之间尚存差距。
表丨上海部分美妆研发中心（按首字母排序，来源：公开信息、DeepTech）
引领产业——产业价值链及核心能力壁垒
考虑到生产规模、准入门槛、开发难度、市场需求等综合因素，美丽健康已成为合成生物重要的产业化抓手，具有规模可控、化妆品准入门槛较低、产品开发容错率较高、下游需求明确且存量市场与增量市场并重的特点。同时合成生物也可以满足品牌商对功效活性成分的核心关注点，包括安全/合规、功效应用、稳定性、成本/效率、差异化。
图丨合成生物美丽健康产业链图谱（来源：公开信息、DeepTech）未来产业趋势
「形成多层次产业储备」“选品”被认为是合成生物学所面临的重要挑战之一，但从选品到研发的成功，往往需要经历较长的时间周期，盲目地采用“跟随性”选品策略，将造成产业扎堆和利润率下降的问题。作为美丽健康核心原料，从 me too 向 first in class 转变需要形成多层次的产业储备。合成生物能做什么是研发阶段需要解决的问题，同时并不是所有的研发都能走向产业化，早期的研发更像是为选品做储备，当储备有足够的“半成品”时，再根据市场的变化，将储备的产品推向市场。故而选品不仅仅需要“向外看”，更多的是需要“向内看”，解决生产工艺、质量控制、成本效益等一系列挑战，才能被认为是选品的成功。
「以市场为导向，多元化产品管线布局」根据市场需求和趋势，广泛开发和推出多样化的产品，以满足多样化应用需求。需要具备跨领域和跨行业的知识技能，与其他行业领域进行合作和整合，实现合成生物技术在不同领域的应用。
「构建“产学研用”生态圈，关键在于用的突破」新原料在推向市场的初期，往往存在供需不匹配的问题，这就需要将原料推向开发和在配方中的应用，可以采取原料定制、合作开发等方式为原料找到更多应用场景。
「监管与审批仍然严格」合成生物学在食品领域的商业应用尚未获得完全政策的支持，合成生物技术涉及基因编辑及转基因，故监管除食品安全外，还需基于转基因监管审查生物安全问题，从而形成多部门协同并管的现状。
「多方合力，推动合成生物食品落地」2022 年中国营养学会发布《母乳低聚糖：功能、法规管理及应用前景》，建议推进有成熟生产能力 HMOs 组分作为营养强化剂使用；2023 年中国食品科学技术学会发布《母乳低聚糖（ HMOs ）的科学共识》，认为 HMOs 的营养必要性、安全性与应用可行性已得到广泛认可，相关生产与应用技术已相对成熟，建议积极推进 HMOs 的审批与应用。有望推动母乳低聚糖的监管政策，此举将成为合成生物在食品领域合规的重要里程碑。
构建核心竞争力是产业参与者取得长期成功的关键
合成生物改变了美丽健康产业从原料成分到生产过程的产业链条，同时合成生物作为新兴产业仍然充满创新和挑战，包括研发核心竞争力、原料的创新性和差异性、创新原料建立完整的科学证据链条，充分的原料溯源、完备的原料功效验证和安全数据等。
「研发仍然是最重要的核心能力」在产业化为市场需求的合成生物当下，长期价值来看，科技型企业尤其是科技型创业企业，研发能力体现在产品的持续迭代和生产效率的最大化。如产品的底盘细胞不断迭代更新、单位产量不断提升、产能逐步增大，依靠的都是较强的研发能力，使企业在市场竞争中保持优势并不断成长。
「充分发挥特色平台的作用」研发平台的建设和升级，是研发能力的重要保障，同时需要建设具有优势的核心平台才能呈现差异化竞争的态势，比如“全球极端环境微生物资源库”已存储来自冰川、热泉、深海等极端环境中分离的海量菌种，具有嗜冷、耐热、耐酸碱、耐盐等特性，为合成生物学开发提供了大量稀有、独特元器件；再如以特色的基于大分子结构的预测、筛选与设计的算法，将人工智能技术应用到合成生物学从研发到放大再到生产的全流程阶段，大幅提高产业落地的效率。
「关注下游的发酵、分离纯化工艺」从产业竞争的中期开始，竞争实质上就转变为了工艺、成本、稳定性和规模的控制，培养基与发酵菌种的适配，简化工艺流程，提升整个生物反应效率，降低成本，提升产品批次间的稳定性，才能实施于大规模生产。
合成生物也正在赋能着更多行业，生物医药领域已建立了由研发到管线的逐渐清晰发展脉络。材料方面包括生物基材料、生物可降解材料等，已形成一定产业链和市场规模。农业领域合成生物加快生物育种、微生物固氮、生物农药、生物饲料、生物兽药等创新研发进程。合成生物学的发展方兴未艾，拥有着不断增长的机会。
本报告所载数据和观点仅反映 DeepTech 于发出此报告日期当日的判断。DeepTech 对报告所载信息的准确性、完整性或可靠性做尽最大努力的追求，但不作任何保证。在任何情况下，本报告中的信息或表述均不构成任何投资等建议，本公司对该报告的数据和观点不承担法律责任。不同时期，DeepTech 可能会发布其它与本报告所载资料、结论不一致的报告。同时 DeepTech 对本报告所载信息，可在不发出通知的情形下做出修改，读者应自行关注。
关于 DeepTech
DeepTech 成立于 2016 年，是一家专注新兴科技的资源赋能与服务机构，以科学、技术、人才为核心，聚焦全球新兴科技要素的自由链接，为产业、政府、高校、科研院所、资本等科技生态的关键角色提供服务，通过科技数据与咨询、出版与影响力、科创资本实验室三大业务板块，推动科学与技术的创新进程。
关于中科欣扬
作为国内最早一批合成生物学企业，中科欣扬构建了“深圳、北京双研发总部+上海应用中心+无锡生产基地”的“产学研用”一体化生态圈，撬动时尚美妆、食品饮料、医药器械、新型农业、生态环保等多产业的生产方式升级，成功将多个前沿科技项目带出实验室，是国内最早完成商业闭环、实现规模营收的合成生物学公司。中科欣扬建立了多管线、多品类、多宿主的研发平台，布局了主要利用大肠杆菌、酿酒酵母、谷氨酸棒杆菌等微生物宿主，生产蛋白质、氨基酸衍生物、聚酮类化合物、萜类化合物和生物碱类等 1 大 4 小多种类生物活性成分。
