华恒生物研究报告:敢为人先_合成生物学领跑者.docx
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1、华恒生物研究报告:敢为人先_合成生物学领跑者一、敢为人先,创业过程披荆斩棘(一)合成生物学浪潮将至,公司进入快速成长期MIT出版的Technology Review在2004年将合成生物学选为将改变世界的十大技 术之一;科学杂志2010年将合成生物学位列为十大科学突破第2名;麦肯锡2013 年将合成生物学评为能够引起人类生活以及全球经济发生革命性进展的颠覆性科技; 世界经济合作与发展组织(OECD)2014年发布合成生物学政策新议题的报告 认为合成生物学领域前景广阔,建议各国政府把握机遇,以创新方式推动代表未来 生物技术革命的合成生物学的发展; 国家发展改革委也于2022年5月印发“十四五”
2、生物经济发展规划。安徽华恒生物科技股份有限公司(以下简称为“华恒生物” 或“公司”)就是在合成生物学浪潮下诞生和发展,公司成立于2005年,主要产品 为生物基产品,包括氨基酸系列产品(包括L-丙氨酸、DL-丙氨酸、-丙氨酸、缬氨 酸等)、维生素(D-泛酸钙)、医美原料(-熊果苷)等,并广泛布局新产品,应用 领域涉及日化、医药及保健品、食品添加剂、饲料等。公司创始人兼实控人郭恒华直接持有公司19.84%的股份,同时通过恒润华业和三和 投资分别间接控制公司3.17%和6.67%的股份。此外,江苏高投、兴和投资、马鞍山 基石、首席科学家张学礼分别直接持股6.94%、5.55%、4.78%、3.40%
3、。华恒生物业绩进入快速释放期。公司2021年全年营收9.54亿元,同比+95.81%;归 母净利润1.68亿元,同比+38.92%;扣非后归母净利润1.45亿元,同比+50.20%。2021 四季度营收3.33亿元,同比+162.81%;归母净利润0.66亿元,同比+84.12%;扣非 后归母净利润0.55亿元,同比+136.39%。2022年一季度报告期内营收2.70亿元,同 比+63.81%;归母净利润0.55亿元,同比+77.68%;扣非后归母净利润0.54亿元,同 比+88.20%。(二)管理团队背景多元,创业过程披荆斩棘公司管理层实力雄厚,是企业长远发展的核心动力。公司核心团队背景多
4、元,董事 长兼创始人郭恒华有丰富的化工行业大型企业管理经验,首席科学家张学礼在国内 外知名机构长期从事科研工作,董秘樊义在多个跨国公司关键岗位工作,副总经理 毛建文在海外深耕日化领域几十年。公司通过自主组建研发团队、聘请专家及与研 究机构合作等方式,形成了优势互补、分工明确、新老结合的创新型人才梯队。具体 而言,公司汇集了张学礼为首席科学家的一批高水平研发和技术创新人员,同时与 中科院微生物研究所、中科院上海生命科学研究院、中科院天工所等科研机构建立 了密切的合作关系。创业过程一路披荆斩棘。公司先后成立了秦皇岛华恒、合肥华恒、巴彦淖尔华恒等 主要生产基地,参股天工生物等。实现了丙氨酸系列产品、
5、熊果苷、缬氨酸等核心产 品从无到有、从小到大、从大到强的突破。目前秦皇岛华恒为公司丙氨酸系列产品 生产基地,巴彦淖尔华恒为缬氨酸系列产品生产基地,合肥华恒为熊果苷等产品生产基地。天工生物实控人为中国科学院天津工业生物技术研究所(以下简称“天津 工业生物所”)。根据天津工业生物所网站披露,截至2021年12月,天津工业生物 所共有研发队伍866人,其中在职职工441人,研究生425人;研究员85%来自海外。 承担了各类科研项目约700项,在生物医药、化工产业、纺织、发酵等领域。(三)员工持股落地,激励制度日趋完善公司以三和投资作为核心员工的持股平台,较早实现部分核心人员的激励。三和投 资成立于2
6、014年9月29日,首席科学家张学礼、董事张冬竹、董事史云中、董事樊义、 核心技术人员唐思青与刘洋通过直接持股以及三和投资等间接持股方式,为公司的 未来发展打下了坚实的基础。部分核心人员通过2021年3月成立的华恒生物家园 1 号参加公司IPO战略配售,提高间接持股比例。员工持股计划定下高增长目标,进一步完善公司激励机制。公司于2021年11月16日 公告2021年限制性股票激励计划(草案),向30名激励对象授予权益总计102.10 万股,对利润和营收定下高增长目标。本次员工持股扩大了公司持股人员的范围, 包括刘树鹏、刘志成、刘磊、邓杰勇、韩成秀等多位参与公司核心项目、掌握关键技 术的技术人员
7、。二、生物合成学进入发展黄金期,华恒生物身处万亿增量市场(一)政策加速出台,“碳达峰碳中和”催生巨量市场华恒生物目标布局的营养品、新材料等业务均为合成生物学的优势领域。2020年9月 22日,在第75届联合国大会上提出我国将提高国家自主贡献力度,采 取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060 年前实现碳中和。相较于石油基产品,生物基产品从原料来源、制造、使用处理中均 能大幅削减碳排放。据IEA Bioenergy数据,生物合成技术成熟后,以玉米、纤维素、 甘蔗做原料通过生物合成方法生产生物基化学品减排幅度平均可达50%以上。因为合成生物学在诸多方面的优势,
8、各国政府也在积极推动相关产业发展。海外包 括美国、欧盟、日本等国家或地区均有引导、扶持合成生物学的文件相继出台。我 国各省市近年来有均有合成生物学相关的政策布局,比如上海市上海市重点领域 (科技创新类)“十四五”紧缺人才开发目录,提出在发布的紧缺人才目录中,生命 科学领域人才十分紧缺。包括,代谢组学研究人才、微生物菌群和健康评估研究人 才、合成科学和生命创制研究人才、细菌学研究人才等。国家发展改革委于2022年 5月印发“十四五”生物经济发展规划,提出推动生物技术和信息技术融合创 新,加快发展生物材料等产业,顺应“追求产能产效”转向“坚持生态优先”的新 趋势,发展面向绿色低碳的生物质替代应用。
9、华恒生物坚持“以可再生生物资源替代不可再生石化资源,以绿色清洁的生物制造 工艺替代高能耗高污染的石化工艺”的发展路径,应用生物制造技术工艺,替代了 传统化学合成工艺的重污染生产方式,实现发酵过程二氧化碳零放排,符合碳达峰 碳中和的节能减排和绿色环保的发展理念。全球管理咨询公司麦肯锡在2020年评论 总结,未来 10-20 年,4 万亿美元的经济价值将由合成生物主导,原则上全球60%的 产品可以采用生物法进行生产。以华恒生物所采用的厌氧发酵法生产丙氨酸为例,其原材料为葡萄糖;而传统的酶 法丙氨酸生产采用L-天冬氨酸为原料,上游为石油化工。因此,和酶法工艺相比,公 司的厌氧发酵技术每生产1摩尔L-
10、丙氨酸可减少1摩尔二氧化碳排放量。假定碳排放 权交易体系下碳价为100元/吨,则厌氧发酵法将比酶法减少碳排放成本。(二)技术全面进步,华恒生物发展搭上科技浪潮在现代生物学和系统科学的基础上,合成生物学迅猛发展,融入工程学思想跻身多 学科交叉研究领域。生物合成通过设计构建、调试优化的工程学循环,全面革新生 物技术,向现代工业、农业、环保、医药等多领域渗透,为解决人类发展面临的资 源、环境、健康、能源等若干重大问题提供解决方案。以合成生物学最基础的基因测序为例,过去20年基因测序的效率大幅提升、成本大 幅降低,为合成生物学产业创造了良好的发展基础。第二代测序技术发展出来之后, 基因测序成本开始实现
11、断崖式下降,即超摩尔定律现象。对于基因编辑,科学家们 手中的工具也越来越多,比如2020年诺贝尔化学奖获得者德国马克斯普朗克病原 学研究所的Emmanuelle Charpentier博士以及美国加州大学伯克利分校的Jennifer A. Doudna博士在基因编辑领域发现的CRISPR / Cas9基因剪刀。华恒生物的丙氨酸通过合成生物学的方法,突破传统的化学合成路线。传统的丙氨 酸是由“石油-丁烷-顺酐-马来酸-天冬氨酸-丙氨酸”路径实现人工合成,目前仍然为 同业内才用的方法。在合成生物学技术全面进步的背景下,公司采用了基因测序、 DNA片段编辑等一系列手段,创造性的实现了全球首例采用微生
12、物厌氧发酵生产丙氨酸,华恒生物“葡萄糖-丙酮酸-丙氨酸”的微生物代谢路径较传统的“油头”路径 是全面的创新。(三)投融资规模创新高,为华恒生物快速发展提供良好融资环境华恒生物处于发展快速期,行业新公司、融资数量快速增长为公司融资、外延发展 提供了宝贵的发展机遇。合成生物技术作为“第三次生物科技革命”的重要载体, 资本看好、投融资旺盛。合成生物技术产业化进展迅速、市场规模的持续扩大吸引 各大资本争相涌入,投资主要集中在医疗健康、可再生能源、可降解塑料、生物合成 化学品等领域。据Synbiobeta数据, 2021全年合成生物学初创公司共吸引近180亿 美金投资,领域分布在农业、化工、食品营养、材
13、料、医药健康等领域。传统植物源化学品、石化产品、新材料、新燃料等都可通过合成生物技术实现人工 合成。碳中和背景下,合成生物产业化得到加速发展。新型的合成生物领域公司众 多,代表性研发公司包括Amyris、Ginkgo Bioworks、Intellia Therapeutics、Synlogic、 凯赛生物、蓝晶微生物等国内外企业。各企业的研发方向各有侧重,涵盖领域广,合 成生物学或将带动新一轮的科技革命浪潮。(报告来源:未来智库)三、华恒生物是打通合成生物学全产业链的稀缺标的(一)上游:敢为人先,构建发酵和酶法两大平台公司深耕自主研发,同步推进产学研合,构建了发酵法和酶法生产的两大关键技术
14、平台。公司掌握了一系列关键技术和核心菌种,如L-丙氨酸(生物发酵)、L-缬氨酸 (生物发酵)、DL-丙氨酸(酶催化)、-丙氨酸(酶催化)、D-泛酸钙(酶催化)、 -熊果苷(酶催化)等,在厌氧发酵法生产L-丙氨酸、L-缬氨酸等关键核心技术上更 是取得突破,成为全球首个采用厌氧发酵菌种生产相关产品的企业。生物发酵自成立以来,公司不断致力于氨基酸及其衍生物系列产品的研发、生产和销售,逐 步实现了L-丙氨酸、DL-丙氨酸、-丙氨酸、-熊果苷、D-泛酸钙的产业化规模化生 产。对于L-缬氨酸的生产,公司也同样采用厌氧发酵法生产技术,在关键技术、工艺 流程、生产设备等方面与公司核心产品L-丙氨酸有很多相似之
15、处。因此,公司可以将L-丙氨酸的工业化生产过程复制到L-缬氨酸的生产当中,利用建立起来的智能发酵 控制、菌株创制、产品分离纯化等技术优势和生产经验,形成产品间的协同开发。公司丙氨酸系列产品业务以L-丙氨酸产品为主,同时涵盖DL-丙氨酸和-丙氨酸。通 过多年的技术研发和实践积累,公司丙氨酸产品的生产彰显出显著的技术优势,为 公司在丙氨酸行业中的领先地位奠定了坚实的基础。对于L-丙氨酸,公司开发出酶法 和厌氧发酵法两种生产工艺,随着厌氧发酵工艺的不断成熟,厌氧发酵法生产L-丙氨 酸的产量占比较高。对于DL-丙氨酸、-丙氨酸产品,公司采用酶法工艺生产,以常 温常压的温和反应条件替代了传统化学合成法,
16、在能耗节约、成本降低等方面更具 优势。华恒生物在工业菌种创制、发酵过程智能控制、高效后提取等方面具有完整的技术 领先优势,技术和生产经验壁垒已然形成。选择合适的 “底盘”微生物可大大提高产 量和显著降低生产成本,目前用于生产合成生物材料的微生物数量只是自然界中的 一小部分。公司拥有世界领先的厌氧发酵法生产L-丙氨酸技术,具有以下显著优点: 以葡萄糖为原料,在生产过程中减少了石化资源的使用;发酵过程不排放CO2,环境 友好;发酵不需要空气,避免了母液污染的风险。酶催化酶催化法同发酵法一样,也是利用工业生物技术生成丙氨酸产品的前沿工艺。具体 来说,酶催化法生产工艺在酶蛋白的作用下,降低化学反应所需
17、的活化能,从而提 高化学反应的速度。与化学合成法相比,酶法不需要化学合成的高温、高压、强酸、 强碱、大量的有机溶剂和贵重的化学催化剂等条件,只需在常温、常压、接近中性的 水溶液中进行反应。另外,由于酶催化的反应具有极高的专一性,它只催化一种物 质的一种反应,只产生一种产物,再加上反应条件温和,因而反应过程中副反应少, 生产的效率高。通过酶法生产丙氨酸等产品,工艺成熟稳定,产品纯度普遍较高。酶作为一类重要的蛋白质生物大分子, 具有很高的生物催化活性, 且因其高效环保 的特点一直受到人们的广泛关注. 在酶催化过程中, 起关键作用的往往局限在一定 的区域内, 也就是活性中心。 活性中心通常位于酶分子
18、的表面或缝穴处, 虽然所占 整个酶体系的体积比较小, 其结构特征和关键残基的组成直接影响酶的催化活性与 底物选择性. 酶催化通常包括化学和非化学等复杂的多步物理化学过程, 首先, 底 物通过输运通道进入到活性中心, 并与活性中心结合形成稳定的酶-底物复合物, 进 而触发专一的酶促反应, 生成产物, 酶促反应完成后, 产物释放, 酶恢复其活性态结 构。(二)中游:工程放大能力突出,实现低成本、规模化生产华恒生物核心产品丙氨酸、缬氨酸均实现了万吨级别的发酵生产,实现了从实验室 到规模化生产的落地。反观合成生物学行业的其他领先公司,目前大多数企业还处于实验室阶段,距离规模化生产还有一定距离。规模化生
19、产需要克服工程放大、提 纯等一些列难题,同时还需要和传统“油头”或“煤头”路线在成本上竞争。公司同时解决了微生物发酵和酶催化工程放大过程中装置、提纯等一些列难题,并 实现了低成本的生产。在工程放大过程中,从 “克”到“千克”,再到“吨”的放大, 不是一个简单的过程,可能每一个步骤都需要重新摸索和优化。要考虑不同规模下 发酵设备、发酵参数的变化。在发酵液的后处理上,如提取、分离操作工艺,要解决 溶剂消耗大,提取率低等问题。华恒生物实现了诸多原创性突破,如菌体细胞的破 碎方法、助滤剂及其制备方法、新型节能降温干燥器系统、微生物带压接种装置、多 功用外循环釜系统、连续脱色系统、“碱置换离子铵+氨回收
20、”联合控制的料液脱氨 技术等。作为全球规模最大的丙氨酸系列产品生产企业之一,华恒生物丙氨酸系列产品的生 产规模居行业前列。根据中国生物发酵产业协会的数据,2019年全球丙氨酸系列产 品的市场需求量约5万吨,而公司的产量和销量分别达到2.6和2.4万吨,市场占有率 行业领先。基于构建的生物合成平台,公司产品产能利用率持续保持在高位。2017- 2019年,公司丙氨酸的产能利用率分别为71.94%、90.30%和97.00%,产销率分别 为103.34%、96.00%和92.28%,保持在较高的水平。华恒生物万吨级生物发酵制取L-丙氨酸成本优势突出,毛利率领先酶催化工艺。 2017-2019年间,
21、公司发酵法L-丙氨酸的单位成本为9923、8810、7955、7852元/吨, 呈逐年下降的趋势;公司产品毛利率分别为42%、46%、50%、47%,显著高于酶法 丙氨酸的10%、11%、14%、25%(同期单位成本分别为1.79、1.83、1.76、1.59万 元/吨)。(三)下游:大客户资源丰富,应用端广泛布局公司客户主要为所在领域的行业领军企企业。国外方面,公司与巴斯夫、味之素、 德之馨、帝斯曼、伊藤忠等世界化工巨头建立了良好的合作关系;国内方面,公司与 华中药业、诺力昂、天新药业等优秀化工、制药企业建立了长期的业务往来。2019 年,公司前五名客户产生的营业收入占华恒生物总营收的65.
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