ESG壓力下，合成生物技術(shù)正在改變香精香料行業(yè)

作者：李圣蓉

出品：元?dú)赓Y本

核心內(nèi)容

1、香精巨頭們紛紛與生物技術(shù)公司合作，生產(chǎn)更多創(chuàng)新和可持續(xù)的成分。

2、天然原材料供給減少、農(nóng)業(yè)供應(yīng)鏈不穩(wěn)定、動(dòng)物原材料飽受詬病，香精行業(yè)從天然（化學(xué)）提取走向合成。

3、生物合成在效率、“天然”和可持續(xù)性上優(yōu)于基于石油的化學(xué)合成，但如何解決成本問(wèn)題仍受質(zhì)疑。

近一段時(shí)間國(guó)際巨頭紛紛通過(guò)合作和收購(gòu)布局香精領(lǐng)域的合成生物開(kāi)發(fā)。

2021年8月，國(guó)際香精香料巨頭奇華頓（GIVN.SW）宣布與領(lǐng)先合成生物公司Ginkgo Bioworks（DNA.US），“通過(guò)發(fā)酵生產(chǎn)更多創(chuàng)新和可持續(xù)的成分”。這不是奇華頓第一次布局生物科技，在此之前，奇華頓和MIT教授創(chuàng)立的生物制造公司Manus Bio已展開(kāi)多年合作，2020年收購(gòu)了法國(guó)生物科技公司Alderys。

2010年，芬美意和可再生化學(xué)品公司Amyris展開(kāi)合作，開(kāi)發(fā)三種香精香料成分。2016年，日本高砂香料收購(gòu)Centre Ingredient Technology。2019年，巴斯夫(BASFY.US)收購(gòu)了荷蘭生物技術(shù)企業(yè)Isobionics；同年與生物科技公司Conagen簽署了合作協(xié)議，生產(chǎn)天然發(fā)酵香蘭素。2021年，帝斯曼（DSM）收購(gòu)美國(guó)生物技術(shù)公司Amyris的香精和香水業(yè)務(wù)。

來(lái)源：奇華頓

芬美意很早就看到了合成生物在香精領(lǐng)域的應(yīng)用前景，但20年前的價(jià)格過(guò)于高昂，技術(shù)進(jìn)步令芬美意看到了可行性。負(fù)責(zé)研究業(yè)務(wù)的高級(jí)副總裁Sarah Reisinger指出，芬美意堅(jiān)持布局生物技術(shù)的原因，在于生產(chǎn)特定產(chǎn)品時(shí)酶驚人的高效率，以及能夠使用基于植物的碳和可持續(xù)工藝來(lái)制造難以從自然中獲取的產(chǎn)品。

奇華頓的合作目標(biāo)包括制造“自然界中只有極少量的產(chǎn)品”以及開(kāi)發(fā)天然和可持續(xù)的材料”。巴斯夫則表示，生物技術(shù)可滿(mǎn)足對(duì)天然成分不斷增長(zhǎng)的需求，同時(shí)避免了采購(gòu)植物性物質(zhì)的陷阱。

Allied Market Research的一份報(bào)告顯示，2019年全球香料成分市場(chǎng)價(jià)值136億美元，預(yù)計(jì)到2027年將達(dá)到161億美元，2020年至2027年復(fù)合年增長(zhǎng)率為3.8%。對(duì)環(huán)保、天然和定制香水的需求增加以及更高的生活水平，是預(yù)測(cè)期內(nèi)推動(dòng)市場(chǎng)增長(zhǎng)的關(guān)鍵因素。

香精行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)：動(dòng)物福利與環(huán)境生態(tài)壓力

天然香精的原料主要來(lái)自動(dòng)物和植物。

麝香是典型的動(dòng)物成分。在成為瀕危物種之前，為了生產(chǎn)一公斤麝香成分，有140頭麝被殺。隨著消費(fèi)者對(duì)“零殘忍”的要求不斷提升，疊加各國(guó)與動(dòng)物保護(hù)有關(guān)的禁令，香精公司已逐漸放棄了天然麝香。

來(lái)自樹(shù)木的天然植物原料也越來(lái)越難獲取。例如沉香，香味來(lái)自一種含有香氣的樹(shù)脂，每100棵沉香樹(shù)，約7棵含有這種樹(shù)脂。因?yàn)闊o(wú)法預(yù)先檢測(cè)，沉香樹(shù)被過(guò)度采伐，該物種在大部分自然范圍內(nèi)處于極度瀕危狀態(tài)。另一個(gè)例子是檀香，檀香樹(shù)需要20年或更長(zhǎng)時(shí)間才能成熟，并且生長(zhǎng)需要特定條件，數(shù)十年的過(guò)度采伐已經(jīng)威脅到天然檀香的生產(chǎn)。

基于種植的原料也面臨挑戰(zhàn)。天氣惡劣、季節(jié)性和收成質(zhì)量不一致等問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致供應(yīng)波動(dòng)。疫情期間，全球檸檬烯價(jià)格飆升。檸檬烯在工業(yè)上被用作食品的風(fēng)味來(lái)源以及化妝品和家用產(chǎn)品，它還是很多醫(yī)藥產(chǎn)品的起始原料、溶劑和脫脂清潔劑。疫情期間清潔產(chǎn)品需求激增，但全球范圍內(nèi)的停產(chǎn)，導(dǎo)致柑橘收獲和加工延遲。

即使在疫情之前，檸檬烯也會(huì)因柑橘綠化（Citrus greening，一種由害蟲(chóng)傳播的細(xì)菌感染）影響，在一年內(nèi)價(jià)格產(chǎn)生倍數(shù)級(jí)別的波動(dòng)。隨著全球氣候變化，不可預(yù)測(cè)的天氣增多，為了穩(wěn)定生產(chǎn)成本，下游公司更愿意使用可靠的合成來(lái)源。

柑橘綠化（來(lái)源：Modern Farmer）

此外，香精原料也一直受到可持續(xù)性方面的質(zhì)疑。一些原材料生長(zhǎng)在可能對(duì)生態(tài)或經(jīng)濟(jì)敏感的地區(qū)，在這些地方，土地使用可能是一個(gè)道德問(wèn)題。以及在欠發(fā)達(dá)原料產(chǎn)地，農(nóng)民的待遇也受到歐美消費(fèi)者的關(guān)注。

天然原料還可能帶來(lái)過(guò)敏。例如，香奈兒5號(hào)的配方正在修訂中，要替換一些源自天然苔蘚的木質(zhì)香調(diào)。因?yàn)闅W盟稱(chēng)它們是過(guò)敏原，并已采取措施進(jìn)行限制。

生物基合成原材料：更「天然」，更可持續(xù)

由于上述問(wèn)題，香精行業(yè)很早就開(kāi)始探索取代天然原材料的方式。但最初并不是使用生物合成，而是化學(xué)合成。據(jù)美國(guó)國(guó)家科學(xué)院估計(jì)，香料中使用的95%的合成成分是由石油合成的。

合成技術(shù)為香精帶來(lái)了許多好處。例如，再現(xiàn)一些不能自然提取的原料的香味；重現(xiàn)一種短暫且非物質(zhì)的氣味，例如海浪的氣味；降低了香精的成本，使香水的使用民主化；由于合成材料的穩(wěn)定性，提高了香水的質(zhì)量和使用壽命；合成受到嚴(yán)格控制，因此含有更少的致敏成分，從而使配方更安全。

但對(duì)天然成分的偏愛(ài)依舊是重要的消費(fèi)趨勢(shì)。

在2017年Harris Poll對(duì)1000多名美國(guó)美容消費(fèi)者進(jìn)行的調(diào)查中，38%的消費(fèi)者更喜歡全天然護(hù)膚產(chǎn)品；19%的購(gòu)物者表示購(gòu)買(mǎi)全天然香水產(chǎn)品對(duì)他們來(lái)說(shuō)很重要，這一比例比2016年增加了4%。當(dāng)產(chǎn)品標(biāo)注使用“天然”香精成分時(shí)，往往可以售賣(mài)更高的價(jià)格。

與基于石油的合成香精不同，生物基合成可以復(fù)刻天然成分，打上“天然”的標(biāo)簽。

紐約時(shí)報(bào)的一篇文章提到，在美國(guó)，從轉(zhuǎn)基因酵母中提取的產(chǎn)品不要求標(biāo)注為“GMO”（轉(zhuǎn)基因），這是因?yàn)楣こ探湍副徽J(rèn)為是一種加工技術(shù)，而不是調(diào)味劑/香料產(chǎn)品的來(lái)源。根據(jù)美國(guó)和歐洲現(xiàn)行法規(guī)，通過(guò)微生物發(fā)酵生產(chǎn)的生物合成產(chǎn)品，被認(rèn)為是“天然”或“基本上等同于”植物衍生產(chǎn)品。相比之下，從石油中提取的化學(xué)合成香精/香料不能貼上“天然”標(biāo)簽。

用來(lái)生產(chǎn)已消失或稀缺的昂貴香料，可以帶來(lái)高額收入。例如，藏紅花是世界上最昂貴的香料之一，歷來(lái)是一種勞動(dòng)密集型作物，也難以大規(guī)模種植。藏紅花醛是制造藏紅花的關(guān)鍵化合物。一家早期合成生物學(xué)公司欽奈實(shí)驗(yàn)室的合成生物學(xué)家，找到了讓大腸桿菌生產(chǎn)藏紅花醛的方法。此外，貴重的檀香中的檀香烯也已成功進(jìn)行基于生物基制造。

天然藏紅花田（來(lái)源：Food Unfolded）

化學(xué)合成帶來(lái)的大量碳足跡，是推動(dòng)生物合成的另一個(gè)原因。前文提到的難以在天然獲取的麝香，后來(lái)主要由化學(xué)合成生產(chǎn)。合成麝香主要分為三大類(lèi)：硝基麝香、多環(huán)麝香化合物和大環(huán)麝香化合物。前兩類(lèi)被用于從化妝品到洗滌劑的多個(gè)領(lǐng)域，由合成石化化合物制成，被認(rèn)為對(duì)環(huán)境和人體有傷害。合成生物公司Conagen正在基于植物提取，使用微生物發(fā)酵來(lái)生產(chǎn)大環(huán)麝香化合物。

對(duì)于基于碳生產(chǎn)的成分，合成生物技術(shù)也可以通過(guò)利用可再生碳、提高合成中的碳效率、最大化可生物降解碳、增加每種碳的氣味影響等方式，來(lái)減少生產(chǎn)過(guò)程中的碳足跡。

更可持續(xù)的供應(yīng)鏈？

2020年，超過(guò)100家香精香料公司簽署了由國(guó)際香精協(xié)會(huì)（IFRA）和國(guó)際香精工業(yè)組織（IOFI）指定的可持續(xù)發(fā)展憲章。該憲章強(qiáng)調(diào)了五個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域：負(fù)責(zé)任的采購(gòu)、減少環(huán)境足跡、員工福祉、產(chǎn)品安全以及透明度和合作伙伴關(guān)系。

在可持續(xù)性方面，供應(yīng)鏈的透明和監(jiān)管到位，往往是品牌對(duì)消費(fèi)者關(guān)切的最好回應(yīng)。但香水供應(yīng)鏈的復(fù)雜性使得品牌難以實(shí)現(xiàn)全程監(jiān)控，許多品牌因此逃避了從瀕危物種和森林砍伐，到農(nóng)業(yè)社區(qū)開(kāi)發(fā)等問(wèn)題的責(zé)任。

在2021年的一篇文章中，香氛記者兼博主Victoria Frolova詳細(xì)介紹了乳香的困境。乳香可以從北非、西非、印度、阿曼和也門(mén)的乳香樹(shù)中提取，是許多當(dāng)?shù)厝宋ㄒ坏氖杖雭?lái)源。不斷增長(zhǎng)的需求和武裝沖突使過(guò)度采伐變得困難。環(huán)保人士預(yù)測(cè)，50%的野生乳香林可能會(huì)在數(shù)年內(nèi)消失。但當(dāng)Frolova采訪(fǎng)幾家含有乳香的香水品牌時(shí)，發(fā)現(xiàn)其中有些品牌并不知道這種成分瀕臨滅絕，而另一些則相信供應(yīng)商會(huì)“追蹤其材料的來(lái)源”，不知道成分的確切來(lái)源。

基于生物合成，可以更好地打造品牌可持續(xù)形象，避免密集開(kāi)發(fā)某些受保護(hù)的原材料或?yàn)l臨滅絕的動(dòng)物來(lái)保護(hù)物種，也允許追溯整個(gè)供應(yīng)鏈條以實(shí)現(xiàn)透明和監(jiān)管。

但就生物合成是否等于可持續(xù)這一點(diǎn)，也有不同的看法。Synbiowatch機(jī)構(gòu)認(rèn)為，關(guān)于生物燃料和生物能源的爭(zhēng)論表明，植物糖化學(xué)和水密集型農(nóng)業(yè)是不可持續(xù)的。除了化學(xué)污染對(duì)生態(tài)的重大影響外，這些原料工業(yè)還與破壞性的林業(yè)作業(yè)、土地掠奪和土地清理有關(guān)。另外，合成生物學(xué)過(guò)程，本身可能會(huì)產(chǎn)生難以控制的意外污染物、毒素或過(guò)敏原。

商業(yè)化路徑：供需缺口切入，生物發(fā)酵技術(shù)降低成本

合成生物對(duì)香精供應(yīng)鏈，帶來(lái)了更均勻、更連續(xù)的高價(jià)值原材料不間斷地的潛力。換句話(huà)說(shuō)，公司將不受氣候、天氣、作物歉收、價(jià)格和政治波動(dòng)，或從偏遠(yuǎn)地區(qū)的農(nóng)民和其他供應(yīng)商那里采購(gòu)原材料的物流復(fù)雜性的影響。選擇合成生物取代自然生產(chǎn)是一種長(zhǎng)線(xiàn)趨勢(shì)。

合成生物技術(shù)高昂的開(kāi)發(fā)和制造成本則是被質(zhì)疑是否能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的最主要因素。除了不斷提升技術(shù)以降低成本之外，在香精市場(chǎng)，早期入局的合成生物公司通過(guò)本就存在巨大供需缺口的成分、稀缺貴重香料或傳統(tǒng)方法不具備成本優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品入手。

香草是存在巨大供需缺口的例子，天然香草產(chǎn)量較小并不斷下降。從天然香草豆中提取的其他芳香和受歡迎的成分，如香草醛，每公斤的成本約為1500美元。合成生物公司Evolva香蘭素的合成生產(chǎn)改為使用轉(zhuǎn)基因酵母菌株的發(fā)酵，將成本大幅降低至每公斤約10-20美元。因此，目前絕大多數(shù)市場(chǎng)香草提取物現(xiàn)在依賴(lài)于生物技術(shù)提取，而不是香草豆來(lái)源。Evolva每年市場(chǎng)生產(chǎn)價(jià)值高達(dá)5億美元的合成香草精。

來(lái)源：Evolva

從自然界僅存微含量的香味來(lái)源中提取的傳統(tǒng)自然方法，往往不具備成本優(yōu)勢(shì)。荷蘭生物技術(shù)公司Isobionics是從橙子和葡萄柚香氣的成分起步，避免了與老牌公司的直接正面競(jìng)爭(zhēng)。Isobionics指出，用傳統(tǒng)方法從橙子和柚子皮和果汁中生產(chǎn)類(lèi)異戊二烯既昂貴又費(fèi)力。例如，被廣泛用于香水、個(gè)人護(hù)理和家庭清潔等市場(chǎng)的nootkatone成分，每生產(chǎn)一公斤需要消耗約40萬(wàn)個(gè)葡萄柚；每公斤Valencene成分的生產(chǎn)需要250萬(wàn)公斤橙子。