（报告出品方/分析师：国海证券 杨仁文 李永磊 陈云）

生物经济时代踏浪而来

三次生物技术革命，引领科技产业颠覆性变革

第一次生物技术革命以沃森、克里克发现DNA双螺旋结构为标志，生物学研究进入分子时代。

第二次生物技术革命以人类基因组计划的完成为标志，探秘基因组学拉开帷幕。

第三次生物技术革命以对生物体进行有目标的设计、改造，乃至重新合成为标志，创建赋予超越自然功能的人造生命体系， 在社会生产生活各个方面均有着巨大潜力和应用前景。

生物经济时代踏浪而来

人类社会已经历了从狩猎与采集经济、农业经济、工业经济到信息经济的更替，当前正处在信息经济的成熟阶段与生物经济 的成长阶段。

以DNA双螺旋结构发现、人类基因组破译为标志，生物经济发展已迈过孕育阶段。预计在不久的将来，以包括 健康医疗等在内的生物基产品和服务的普遍而廉价应用为标志，人类经济社会将进入真正的生物经济时代。

生物技术囊括与人类自身和社会发展相关的各领域

随着计算、数据分析、机器学习、人工智能以及生物工程的发展，生物技术不断进步，取得了一系列重要进展和重大突 破，加速向应用领域演进。

目前，生物技术已囊括与人类自身和社会发展相关的各领域，如医药健康、农业、食品、能 源、环境、制造业、国家安全等。

多因素推动行业快速发展，生物技术空间巨大

在环境、技术、经济、政策和投资等多重因素推动下，生物经济行业迅速发展。

根据国家发展改革委印发的《“十四五”生物 经济发展规划》，“十四五”时期生物经济总量规模迈上新台阶。国家发改委创新驱动发展中心主任解读，到2025年，我国生 物经济总量有望达22万亿元，其中核心产业总量超过7.5万亿元。

攻坚国产替代，关注黄金赛道 “卖水人”

生物技术催生底层生命科学工具市场

基因工程、细胞工程、微生物工程等底层是对细胞、 酶 、 病毒等生物的改造及筛选，都需要用到底层通用工具。

未来， 生物科技驱动的万亿级新兴市场将催生出庞大的底层生命科学工具需求。

关注生命科学工具国产替代

作为生物技术产业的底层支撑，生命科学工具类似于芯片技术在半导体行业的基础地位。据华经产业研究院，我国科研 试剂、实验耗材长期被外资龙头主导，国产化率仅约10%。

但通过我国企业的不断努力，目前本土生命科学工具正在逐 步壮大，已逐步摆脱完全依赖进口的状态，尤其经历2020年新冠检测的洗礼，在部分赛道已展现出弯道超车的良好态势。

科研试剂是新技术发展的基石

科研试剂是科学研究和新技术发展的支撑，呈现出品种门类多、 单位用量小、涉及范围广、技术含量高、更新速度快、 质量标准严等特点。

随着科学技术的快速发展，传统化学试剂已经不能满足科研需要，又产生出众多新的试剂品类，如 色谱级、电子级、标准物质等化学试剂及重组蛋白、抗体等生物试剂。

繁多的种类、复杂多样的生产技术以及较高的品 牌认可度构成了科研试剂行业的高壁垒。

我国试剂行业技术相对落后

科研试剂市场按性质不同可分为化学试剂和生物试剂，其中化学试剂又可分为通用试剂和高端试剂。通用试剂用量大、 价格低、获取难度较小，高端试剂品种多、用量小、品质高、价格贵、获取难度较大。

我国试剂行业起步较晚，生产技术、应用技术以及生产工艺均与国外存在一定差距。据《我国科研试剂产业发展战略研 究》（周培才等，2022年11月），目前，全球试剂品种已达20万种，经常流通的试剂品种约5万种；我国常用试剂2万 余种，但国内能自主研发生产的试剂品种不足7000种，且其中中低端产品占多数，中高端科研试剂产品严重欠缺。

高端化学试剂和生物试剂几乎进入巨头垄断时代

目前，全球的科学服务行业已形成了行业巨头赛默飞世尔科技、丹纳赫、默克等知名企业为主的竞争格局。

巨头们在品 牌声誉、产品质量等方面均具有较强优势，产品多达几十万种，横跨科研试剂、实验耗材及仪器设备领域，年收入过百 亿美元，几乎垄断整个市场。

我国试剂行业以中小型企业为主，仅能专注于生产科研试剂中的某一类产品，缺少一站式整合能力，利润空间极为有限。

据《国内实验试剂供应链现状、问题与对策》 （刘海龙等，2018年11月），我国的高端科研试剂产品，包括高端化学试 剂以及生物试剂基本被国外巨头垄断，占我国90%的市场份额。

我国科研试剂行业处于快速成长期

根据Wise guy，全球实验室试剂市场规模预计将从2017 年的183亿美元增加到2025年的298亿美元，年复合增长 率为 6.3%。

我国已进入创新驱动发展的关键时期，研发投入持续加大，2017至2022年，据国家统计局，我国研发经费支出复合 增速高达11.9%。

在海量投入支撑下，未来3~5年，预计 我国科研试剂增速仍将维持10%以上。据弗若斯特沙利文 统计预测，2022年，我国仅生物试剂科研领域市场规模已 达217亿元，并将以16.4%的复合增速增长至2026年的 398亿元。

实验耗材目前以一次性塑料耗材为主

实验室耗材的种类繁多，制造材料包括塑料、玻璃、橡胶、金属等，其中，一次性塑料耗材因原料品种多样且价格低廉、便于 一次性使用、易于表面改性等优势，目前应用最为广泛。

从下游分类看，细胞培养类耗材、分子生物学实验耗材及微生物学实 验耗材性能要求较为苛刻，如透光率、洁净度、精度等，同时针对不同应用还需满足不同需求，如表面超疏水、超亲水、温敏 可逆超亲水等，具备较高技术含量，属于耗材中的高值产品。

高分子材料的改性和加工是核心技术

一次性塑料实验室耗材主要由高分子材料制成，高分子材料的改性技术与加工技术是该行业的关键技术。改性技术能使其在不 同的应用场景具备某些特定性能；加工技术，如注塑、挤出成型技术的精密程度决定了生产环节的产品质量与生产效率。

从趋势上看，早期玻璃材质因光洁、易消毒、理化性质稳定等特点为实验耗材主要原料，后由于技术的发展和大家对传染病的 认识提高，逐渐被一次性塑料耗材所取代。随着应用场景的拓展及对相应产品理化性能、生物性能要求的提升，未来普通高分 子材料将逐步向医用级别高分子材料、可生物降解材料等更高生物安全标准的材料转向。

截至2020年底，我国一次性实验耗材市场90%以上被国外垄断

欧美发达国家生命科学研究及其相关生物实验耗材产业已有一百多年的发展历史，耗材产品精密且生产技术成熟，有长期的品 牌优势。我国一次性塑料生物实验室耗材市场相对欧美国家起步较晚，目前基本被进口产品垄断。

国际龙头企业，如赛默飞世 尔科技、艾本德、艾万拓、康宁等长期占据主导地位，据凯实生物招股说明书，截至2020年底，进口品牌仍占据约90%以上 的市场份额。

目前国产改性塑料能满足大部分低端和部分中端耗材的需求，随着国产厂家研发和创新能力的不断提升，已有少数企业的产品 品质达到国际先进水平，国有品牌有望逐步实现进口替代。

我国实验室耗材市场快速增长

据弗若斯特沙利文，全球一次性塑料生物实验耗材市场规模自2016年以5.9%的复合增速稳定增长至2020年的125.1亿美元。 受全球医疗器械商品化和产业化环境优化驱动，预计2020-2025年将以7.0%的增速持续增长，至2025年将达175.9亿美元。

据弗若斯特沙利文，我国一次性塑料生物实验耗材市场规模从2016年的57.0亿元快速增长至2020年的109.7亿元，复合增速 高达17.8%。随着生物技术、科研投入的加速成长，未来我国对一次性塑料生物实验耗材的需求将不断扩大。预计在2020年 至2025年将以20.1%的复合增速持续增长至274.6亿元。

微球材料被《科技日报》总结为我国的35项卡脖子技术之一

微球材料是生物医药和体外诊断试剂的关键性原材料，据新思界产业研究中心发布的《2022-2026年高性能微球材料行 业深度市场调研及投资策略建议报告》，2021年全球高性能微球材料市场规模达到210.36亿元，而供给端，由于较高的 技术壁垒，全球TOP10市场份额达到82.7%，高度集中。

磁珠是一种技术要求更高的功能性微球，指利用一定的组织包裹铁及铁系氧化物核而形成的，可以被磁铁吸附的同时， 能通过表面被包物吸附（结合）目标物质的小珠子。磁珠不仅对高度稀释的微量样品中的微量物质（如DNA）能够达到 大海捞针的作用，同时还能满足日益追求的高度自动化进程，可广泛应用于细胞分离、免疫分析、酶的固定化、磁控检 测、靶向药物、基因治疗等领域。

色谱填料是分离纯化环节的核心材料之一

色谱技术是目前分离复杂组份最有效的手段之一，而色谱填料则是液相色谱技术的核心关键，对分离纯化的结果和效率 起着至关重要的作用。

据《是什么卡了我们的脖子——微球：民族工业不能承受之轻》（科技日报，2018年6月），单 克隆抗体生产中，下游分离纯化环节成本占据整个生产成本的65%以上。

根据 Markets and Markets数据统计，色谱填料行业2018 年全球市场规模为19.78亿美元，预计2024年将达到 29.93 亿美元。

由于底层技术壁垒高，长期以来主要市场份额与先进技术均被国际知名厂商垄断。

生物技术驱动万亿市场

合成生物学：生物制造产业的核心技术

合成生物学是一门新兴的交叉学科，结合了生物学、化学工程、信息学、计算科学，通过重新设计与改造酶、细胞或合 成途径，使其成为细胞工厂，来模拟生物体细胞内的物质反应以替代传统化学制造。

合成生物制造一般以淀粉、纤维素、 二氧化碳等可再生碳资源为原料，加工及合成化学品、药品、食品、生物能源、生物材料。

具有清洁、高效、可再生等 特点，能够减少工业经济对生态环境的影响，助力医药、食品、能源、材料、农业等行业的低碳转型。

合成生物学具有低成本、低能耗优势

以合成生物学为基础的生物制造是实现碳中和的重要途径，也是突破石化原料瓶颈的重大机遇。合成生物制造从原料端、 生产环节、产物提取三个环节降低能耗。

据《生物制造产业是生物经济重点发展方向》，以1,3-丙二醇为例，生物发酵 法较传统化学法相比，能够节约37%成本、CO2减排63%、能耗降低约30%。

合成生物学产业生态覆盖面庞大

合成生物学本身的发展和增长受益于多种技术的融合，从产业链来看，上游生物体设计企业主要提供底层技术和应用支 持，比如DNA测序/合成/存储、基因编辑、蛋白设计和催化，代表性企业有Twist、Novozyme、Zymergen等；中下游 企业负责应用端的生产和制造，比如化学品、医药、食品等领域，代表性企业有凯赛生物、华恒生物、 BioNTech、嘉 必优等。

合成生物学发展迅速，市场空间广阔

合成生物学及其应用在各个领域不断渗透，并创造了巨大的经济价值。据BCC Research数据，2019 年全球合成生物 学市场规模已达53.20亿美元，预计到2024年可达188.85亿美元，2019-2024年的CAGR 28.8%。

分应用领域看，医疗健康领域主导了合成生物学商业化发展，化工、食品、农业、消费品领域细分市场增速较高。预计 化工领域市场规模将由2019年的11.10亿美元增长至2024年的37.47亿美元，CAGR 27.5%。

分区域来看，全球合成生 物学市场由北美洲和欧洲主导，2019年全球市占率分别58.5%、23.6%，亚太区2019年全球市占率15.1%。

生物基材料：广阔蓝海，即将启航

生物基材料是指是指利用生物质为原料或（和）经由生物制造得到的材料。根据我国“十四五”生物经济发展规划预测， 未来十年石油化工、煤化工产品的35%可被生物制造产品替代。

根据全球经济合作与发展组织发布的“面向2030生物经济 施政纲领”战略报告预测，2030年全球将有大约35％的化学品和其他工业产品来自生物制造，其中20%的石化产品（约 8000亿美元）可由生物基产品替代，然而目前的替代率仍不到5%，较2020年市场提升空间近6000亿美元。在低碳经济驱动 下，万亿元蓝海市场，蓄势待发。

平台化合物具备较高的经济价值

当前生物基材料原料主要为木质素、纤维素、淀粉、多糖和植物油等物质，通过生物合成等方法转化成生物基单体，进一 步加工得到生物基材料产品。

某些重要的单体，如乳酸、丁二酸（琥珀酸）、糠醛、赖氨酸等，兼具产品和原料两种功能， 也称为“平台化合物”。平台化合物可合成一系列颇具市场规模与高附加值的产品，具有较高的经济价值。

全球生物基材料产能稳步提升

在下游需求驱动下，全球生物基材料的产能规模及多样性稳步提升。据石油和化学工业规划院，2020年，全球生物基材料 总产能达到211.1万吨/年，约占全球塑料生产能力的1%(2020年约为3.7亿吨/年）。

预计到2025年，全球生物基材料的生产 能力将达到287.1万吨/年，2020-2025年复合增速达6.3%。其中，生物基可降解材料将维持较高增速，2020年其占全球生物 基材料生产能力的58%以上（122.7万吨/年），预计至2025年占比将提升至62.7%，复合增速高达8.0%。

行业竞争充分，以细分领域龙头为主

从全球范围来看，亚洲是生物基材料重要的生产中心。据《我国生物基材料产业发展对策与建议》（魏珣等，2022年4月）， 2020年，产能占全球生物基材料的46%，其次为欧洲、北美，产能占比分别为25%、17%。

生物基材料行业市场竞争较为充分，企业竞争格局以细分领域的龙头为主。巴斯夫、陶氏、杜邦等化工巨头长期致力于生物 基材料的研发，有力推动了全球生物基材料的商业化进程。

目前，我国生物基材料仍处于起步阶段，但在政策助力下，也出 现了如凯赛生物、华恒生物、海正生材等重点企业，多为细分领域的龙头。

生物基材料市场规模加速提升

随着政策推动，及核心技术的不断突破，生物基材料市场规模加速提升。据Markets and Markets预测，在中国、印度和印 尼等国拉动下，全球生物塑料市场规模将由2021年的741亿元增长到2026年的2057亿元，CAGR达22.7%。据共研网数据， 2021年，我国生物基材料市场规模达199.2亿元，同比增速由2018年的8.6%逐步提升至16.2%。

据《我国生物基材料产业发展对策与建议》（魏珣等，2022年4月），从下游应用看，当前生物基材料主要应用在包装领 域，占全球生物基材料需求的47%，其次为餐饮、纺织及农林业，占比分别为12%、11%和8%。

政策推动下，生物基材料空间广阔

当前生物基材料主要受制于售价较高

对比生物基材料和传统塑料，当前主要的生物基材料如PLA，其性能已于传统塑料不相上下，渗透率提升主要受制于价格 较高。

据降解塑料专委会披露的2021年市场平均成交价格数据，聚乳酸的市场价格在 2.5-2.9 万元/吨，而传统塑料 PE、PS、 PP的市场价格在0.8-1.4 万元/吨。

采用非粮原料及改进工艺流程是行业的重点发展方向

生物基材料的发展总体来说短期看政策，长期看成本，成本的下降主要依赖于技术的进步：一方面，从原料端摆脱对粮食 生物质的依赖，核心在于利用创新手段处理粮食以外的生物质原料；另一方面，改进生产的工艺流程，追求高原子经济性 反应和低能耗高效分离是材料合成的永恒目标。

生物食品：人造肉正在改变餐桌

人造肉指人工制造而不是通过养殖动物来提供的肉类， 不仅节能环保，还能解决伴随着人口增长而来的食物短 缺问题。

人造肉分为植物基人造肉和细胞基人造肉：植物基人造肉是利用植物蛋白通过纤维结构化和风味物质 的整合模仿真肉口感；动物基人造肉通常是采用从动物 分离出干细胞或组织，将其增殖分化出类似肌肉的原始 纤维组织而制成。

我国人造肉处于蓝海阶段，市场较为分散

从区域来看，欧美及亚太地区是全球主要的人造肉市场，据 Research and Markets，2020年，欧洲、亚太、北美植物性人造肉 市场规模占全球比重分别为35%、30%、20%。当前美国人造肉企业占据主导地位，据IRR统计，2019年，全球人造肉市场市 占率前四家企业均为美国企业，合计约占全球69%的市场份额。

我国人造肉市场尚处于蓝海阶段，竞争格局较为分散，产品技术能够对标国际先进水平的仅有深圳星期零、北京珍肉等初创 企业。在巨大市场前景吸引下，传统食品巨头也纷纷下场，但目前还处于合作研发的阶段，随着人造肉市场逐渐成熟，或将 重塑竞争格局。

人造肉正处于行业导入期

对于人造肉来说，技术是核心竞争力，当前的人造肉技术还不能模拟多种肉类口味，在感官性能与营养价值等方面仍 有待改善。

特别是细胞肉技术，整个产业尚未形成一个成熟稳定的技术路线，且对中国来说，工艺与欧美相比还存在 较大差距。

另外，当前人造肉的价格也尚不足与吸引普通消费者，消费者习惯短期难以改变，行业监管存在空白等也 是目前人造肉行业存在的问题。

全球植物肉市场规模预计超千亿元

植物基人造肉的研究发展速度较快，已经进入商业化生产阶段，目前，市场上部分知名品牌植物肉产品价格仅略高于 传统养殖肉。据 Markets and Markets，2021年，全球植物肉市场规模已达160亿美元，预计至2025 年可达279亿美元， 年复合增速达15%。而据 Euromonitor 预测，2025年中国植物肉市场规模将达到142亿美元，超过全球市场的一半。

动物基人造肉的成本从2013年国外首次培育出的几十万元一公斤到现在的千元级别，已经实现近百倍的下降。但离规 模化的市场推广还有距离，目前仍处于实验室阶段。

生物医用材料：再生材料大有可为

生物医用材料市场空间广阔

生物医用材料又称生物材料，是一类用于诊断、治疗、修复和替换人体组织、器官或增进其功能的新型高技术材料，是材料 科学、生物技术、临床医学多领域的深度融合。生物医用材料属于医疗器械范畴，2020年，我国生物医用材料市场规模接近 5000亿元，约占医疗器械市场规模的一半。据罗兰贝格，2022年我国医疗器械市场规模预计达9582亿元，2015-2022年复 合增速约17.5%，已跃升为除美国外的全球第二大市场。

全球高端市场呈寡头垄断局面

由于较高的技术、资质和资金壁垒，全球生物医用材料高端市场已形成寡头垄断局面。具备技术优势且已成规模的企业，如 强生、美敦力、美国辛默控股、史塞克、贝朗医疗等跨国公司占据了全球市场的大部分份额。

我国生物医用材料产业市场规模增长迅速，但大部分企业仍处于小规模发展阶段。据成都市科学技术发展战略研究院统计， 目前，我国80% 90%的生物医用材料成果仍处于研发阶段，企业基本生产中、低端产品，70%的高端产品依靠进口。但随着研发能力的不断增强，在心血管支架、封堵器、生物型硬膜补片、骨创伤修复器械等部分生物医用材料方面已实现进口替 代。

生物医用材料正在向促进组织再生的再生生物材料演化

生物医用材料的发展已经从早期单纯的惰性支撑体，演变成可以促进组织再生的生物活性材料。早期促进组织再生的能力源 于材料中添加的活性物质而非材料本身。

第三代生物医用材料将生物活性材料与可降解材料这两个独立的概念结合，在其基 础上进行分子修饰，与细胞整合素结合，诱导细胞增殖、分化， 以及细胞外基质的合成与组装，从而启动机体的再生系统。

生物农业：中国正在进入分子育种时代

植物分子育种是指不经过有性生殖过程，将外源基因导入植物体内，诱发可进行遗传的变异，以此来选育带有目的性状的优 良品种的育种技术。

分子育种方法简便、变异范围广并且能够显著缩短育种周期，随着我国转基因工程植株在大田的释放和 推广，植物分子育种技术已成为植物育种发展的重要方向。

国际上将育种分为4个经典阶段，当前部分发达国家已经逐步进入育种4.0时代，而我国仍处于以杂交育种和分子技术辅助选 育为主的“2.0时代”到“3.0时代”之间。

未来，随着基因编辑等技术监管的宽松、基因测序技术的进步，我国分子育种产 业化进程将会进一步加快，进一步催生对底层生命科学工具的需求。

生物育种降本增效，打开成长空间

生物育种产业化种植可显著降低玉米、小麦、大豆等作物的生产成本，提升单产水平和增加农民收入。以中美数据为例， 2020年我国的玉米和大豆单产不足美国的60%，在2010年到2020年间的差距继续被拉大。

据联合国，截至2022年11月15日，全球人口已经达到80亿大关。据联合国粮农组织测算，预计2025年，全球人口将达到 100亿，仅靠传统育种已无法满足不断增长的人口对于食物的需求，生物育种的产业化进程加速。

据IHS Market， 2021年， 全球商业种子市场较2020年增长7.1%至472.42亿美元，其中转基因种子销售总额增长了11.6%，达到约218亿美元，占商 业种子市场销售额的46%。

据IDTechEx Research，预计全球生物技术种子市场规模将由2020年的282亿美元大幅增长 57%至2031年的443亿美元。

全球种业高度集中

全球范围看，传统种业通过收购并购已经完成了头部整合，据观研天下，前五大企业垄断了全球一半以上的市场份额。据先 正达集团中国的研究统计，拜耳、科迪华和先正达集团等大型跨国种业巨头每年研发投入至少10%的营业额，领先优势不断 加深。

其中，科迪华在玉米领域拥有全球1/4的分子育种专利、掌握了60%以上的种质资源。拜耳和先正达的转基因育种技术 全球领先，具有强大竞争力。

当前，我国育种以科研机构为主，据亿欧咨询发布的《2022年中国农业分子育种行业发展白皮书》，中国有超过90%的科研 成果未实现产业化。

在以科研机构为主的模式下，我国种企规模小，且格局分散，2021年，前五大企业市占率仅约12%。

风险提示

行业政策变化超预期：当前，生物技术行业与国家发展方向高度契合，但若行业政策发生大幅变 化，则可能对行业下游需求，及业内企业决策等产生不利影响。

新技术研发不及预期：生物技术属于多学科交叉的前沿技术，众多技术仍处于研发阶段，若新技 术研发不及预计，则可能对其应用产生不利影响。

国产替代不达预期：当前，生物技术众多领域，如底层生命科学工具，生物医用材料等，仍由国 外企业垄断，若国产替代不及预期，则可能对企业的销售不利。

国际形势变化超预期：若国际形势变化超预期，则可能对生物技术相关领域上游供应、下游需求 及相关技术支持等产生不利影响。

下游需求不及预期：生物技术诸多领域，如生物基材料等，属于替换需求，如需求不达预期，则 可能对企业销售产生不利影响。

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报告选自【远瞻智库】