代糖行业之三元生物研究报告：无糖小巨人，技术筑壁垒

1. 三元生物：赤藓糖醇行业小巨人，深耕代糖行业

1.1 深耕赤藓糖醇积累优势，横向丰富产品种类

山东三元生物科技股份有限公司创立于 2007 年，于 2015 年在新三板成功挂牌，位于山东省滨州工业园，占 地 100 亩，拥有各类先进生产设备 230 台套。公司是以“发酵法生产赤藓糖醇项目”为依托成立的一家集科 研、生产、销售为一体的生物高新技术企业，致力于赤藓糖醇的生产化及新型多功能糖的研究和开发。

公司在巩固赤藓糖醇行业优势地位的基础上，顺应市场应用变动趋势，推出罗汉果复配糖、甜菊糖复配糖、 三氯蔗糖复配糖等新品种，同时积极推动新型甜味剂产品的研发试制工作，以更丰富的产品种类满足消费者 差异化的需求。

公司主要产品为赤藓糖醇和罗汉果复配糖。赤藓糖醇为公司的核心主营产品，2018-2020 年均营收占比分别 为 95.5%/63.2%/79.9%，2021 年由于持续增长的海外采购量叠加剧增的国内需求量，赤藓糖醇的销量出现 爆发式增长，营收占比达到 93.2%，产销率高达 101.33%；2021H1，公司赤藓糖醇产能利用率已超过 90%， 计划进一步扩张产能。

2018 年，公司与美国莎罗雅公司建立罗汉果复配糖采购的合作关系，经过一年左右的业务磨合、渠道调整和 复配产品加工能力的提升，公司的罗汉果复配糖收入在 2019 年大幅增长，2020 年起受新冠疫情的冲击莎罗 雅采购量减少，但单价及毛利率呈稳定趋势。

在下游市场需求旺盛产品以及公司产能持续扩充的双重推动下，公司的营业收入呈现爆发式增长，2019 及 2020 年营收增速都维持在 64%左右，且持续呈上升趋势。2021 上半年，公司实现营业收入 7.87 亿元，实现 归母净利润 2.43 亿元，均超过 2020 全年体量。

公司毛利率、净利率稳中有升。2021 年 Q1-Q3 公司毛利率达到 44.27%，较 2020 年提升 2.0pct；净利率达到 33.76%，较 2020 年提升 4.06pct。分产品看，赤藓糖醇需求增长强劲，毛利率呈相同的上扬趋势，2021Q1-Q3 毛利率达到 44.04%。

公司研发、管理费用稳定，销售费用率较低。公司研发费用率稳定于 4%左右，持续进行研发投入以优化提升 工艺水平，2020-2021 年营收大幅提升，使得研发费用率有所降低，但仍处于稳定投入状态。公司业务种类 相对专一，客户集中度较高，因此销售费用总体较少；2020 年来赤藓糖醇市场需求旺盛，公司销售压力较低， 销售费用保持在较低水平，且受新收入准则的影响，运输费用归为成本也减少了部分销售费用支出。财务费 用率波动主要为汇兑收益或损失。

1.2 外销为主导渠道，内销增速可观

欧美国家“减糖”意识起步较早，下游无糖甜味剂市场需求量更大，公司产品前期主要用于出口，以国外销 售为主，国内销售为辅。但是近年来国内无糖市场逐渐被唤醒，内需增长强劲，元气森林、农夫山泉等国内 饮料企业需求增速较快，加之外需受疫情冲击力度更大，内外销占比呈逐年上升趋势，2021 年上半年内销与 外销营收占比基本持平。

公司产品在国外销售区域主要集中在北美、欧洲和大洋洲等地，随着日韩无糖市场的兴起，亚洲销量逐年上 升。公司国内销售主要面向华东、华北和华南地区客户，该等区域经济发达，产业密集，下游企业或终端用 户数量较多，对公司产品的需求较为旺盛。

2020 年以来，公司内销占比逐渐上升，主要由于国内下游无糖饮料行业爆发带来需求增量所致。相比起内 销，外销容易受海关政策、汇率风险、国际形势等外生因素影响，公司将更加积极开发国内市场，与元气森 林等国内知名客户继续加强合作。

1.3 股权结构稳定，高管持股有助公司发展

公司股权结构稳定，实控人聂在建先生目前持股 45.94%。公司创始人、董事长聂在建先生有着四十余年丰 富的生产管理经验，并且具备电子专业背景，为其从事生物发酵相关生产设备的设计、调试打下了坚实的专 业基础。 同时，高管团队如总工程师李德春、总经理程保华等持股利于稳定核心团队，激发团队活力，提高公司运营 效率。

2. 下游需求强劲，代糖行业乘风而起

2.1 代糖：低热量/无热量且具备甜味的蔗糖替代品

健康风潮下，“代糖”走入大众视野。糖能带给人愉悦感，是人体能量的重要来源，随着人们生活水平的提 高，直接和间接摄入的添加糖日益增加；但是由于生活节奏和劳作方式的改变，体力劳动和运动量相对下降， 使得人体无法及时消耗摄入的糖分。 多余糖分无法及时消耗不但会导致肥胖，还可能增加 II 型糖尿病和心血管疾病的风险。同时，糖也会促使 口腔内的细菌发酵，引起蛀牙。随着居民健康意识的提高，减糖但不减甜的甜味剂，即“代糖”，逐渐被应 用到越来越多的领域。

甜味剂具备蔗糖相似甜味，但热量极低/无热量；近年来，天然甜味剂受追捧。甜味剂是指能赋予食品、饮料 甜味、但不含热量或热量极低，不参与人体代谢的食品添加剂。 甜味剂按其来源可分为天然甜味剂和人工合成甜味剂，按甜度可以分为高倍甜味剂和低倍甜味剂。天然甜味 剂是指自然界存在于各种生物体中天然合成的一种成分，加工提取而得的产品，传统天然甜味剂主要为赤藓 糖醇、麦芽糖醇、甜菊苷、罗汉果苷等；人工合成甜味剂是指非生物天然合成而是由人工经化学处理得到的 产物，如安赛蜜、阿斯巴甜、纽甜、三氯蔗糖等。由于原料天然、健康的特性，近年来天然甜味剂更受到下 游厂商与终端消费者的追捧。

2.2 健康趋势推动代糖行业发展

多国将降糖提升到国家强制管控层面，逐步制定和颁布针对高糖领域食品的征税政策。挪威最早于 1922 年 设立糖税，在糖税政策下，挪威人均含糖饮品消耗量从九十年代最高达 93 升/年，快速下降至 2018 年人均 47 升/每年。到目前为止，全球有数十个对含糖饮料征税的国家和地区，包括爱尔兰、法国、南非、菲律宾、 匈牙利、挪威、智利，以及美国的伯克利、加利福尼亚和费城等。

减糖、减盐、减脂成为我国食品饮料行业的结构性趋势。近年来，随着高糖高能量饮食的过多摄入，我国居 民糖尿病、肥胖及龋齿比率不断上升。《健康中国饮料食品减糖行动白皮书（2021）》指出全球 60%的糖尿 病人口生活在亚洲；近 20 年来，中国年轻人糖尿病患病率增长了 4 倍。《2021IDF 全球糖尿病地图（第 10 版）》显示，中国是世界糖尿病病人最多的国家。2011 年~2021 年），我国糖尿病患者人数由 9000 万增加 至 1.4 亿，增幅达 56%。

对此，国务院办公厅先后发布了《国民营养计划（2017-2030 年）》、《健康中国行动（2019－2030 年）》， 提出积极推进“三减三健”（即减盐、减油、减糖，健康口腔、健康体重、健康骨骼）的全民健康生活方式， 提倡到 2030 年人均每日添加糖摄入量不高于 25g。 在国家引导及国民自身健康意识提升的影响下，“减糖”浪潮推动各大企业争相出新，食品饮料行业掀起低 糖/无糖消费热潮。既有甜味又不含糖的“代糖”成了食品饮料行业的“香饽饽”，代糖市场也因此迅速崛起。（报告来源：未来智库）

2.3 国内的代糖下游应用主要集中于饮料领域，无糖饮料空间大增速高

代糖的下游应用领域主要包括饮料、餐桌、个人护理用品、烘焙和医药。我国代糖下游应用目前 80%比例集 中于饮料领域，包括无糖茶、碳酸饮料、气泡水、乳制品等；下游高增速、广空间为我国代糖行业发展提供 充足动能。1）2014 年，中国无糖饮料行业市场规模为 16.6 亿元，在所有饮料中占比仅 0.27%，2019 年中 国无糖饮料行业市场规模为 98.7 亿元，2014-2019 年复合增长率为 42.84%。2）尽管增速很高，我国无糖 饮料在软饮料（剔除包装饮用水）中占比仅 1.25%，剔除蛋白饮料、果汁、咖啡和包装饮料水，我国无糖饮 料占比仅 2%；2021 年无糖饮料市场份额占比仅 4.07%。因此，未来替代含糖饮料的空间仍十分广阔。

根据《健康中国饮料食品减糖行动白皮书（2021）》预测，我国无糖饮料市场规模将在 2027 年达到 276.6 亿元，期间每年均保持两位数增长。 同时，《白皮书》显示，全球糖及甜味剂市场占比为：蔗糖 78%、果葡糖浆 12%、人工甜味剂 9%、其它甜 味剂 1%，2015 年至 2020 年，全球主要地区推出的软饮品类的蔗糖含量呈下降趋势，甜味剂替代糖类的空 间很大。

我国无糖茶及无糖碳酸饮料仍处于爆发初期。我国无糖饮料主要由无糖茶和无糖碳酸饮料组成。2019 年日 本的茶饮料中约 70%是无糖茶饮，澳洲无糖茶饮占比也达到 44.4%。而我国无糖茶占比仅 5.2%，无糖茶饮 料占比仍有很大增长空间。2019 年我国无糖可乐型碳酸饮料销售占比为 3.4%，而欧美国家占比达到 30%以 上，其中英国占比达到 63%，日本也从 2005 年的不到 20%上升至 2019 年的 44.6%，以欧、美、日为例， 我国依然处于无糖碳酸饮料发展初期，相较欧美国家至少还有十倍提升空间。

2.4 赤藓糖醇：“零热量”、良好的安全性、优异的口感

2.4.1 真正的“零糖”、“零热量”

赤藓糖醇进入机体后，由于不能被任何酶系统消化降解（人体内没有代谢赤藓糖醇的酶系），只能通过肾脏 从血液中滤去，并经尿液排出体外，因此不能被人体代谢吸收，不参与糖的代谢也就几乎不会产生热量；代 谢途径与胰岛素无关或很少依赖胰岛素，几乎不会引起血糖的变化，升糖指数（GI）为 0。因此，赤藓糖醇 被普遍认为是“零热量”甜味剂。

赤藓糖醇的甜度仅为蔗糖的 0.7 倍，且价格较高。根据三元生物招股说明书披露，2021H1 公司赤藓糖醇产 品单价约为 1.86 万元/吨；与每千克蔗糖相同甜度的赤藓糖醇，价格大约为 24.8 元，是蔗糖价格的 4 倍，即 甜价比较低。 而人工甜味剂成本低，甜度高，相同价格下，人工高倍甜味剂甜度均在蔗糖的 10 倍以上，人工甜味剂的加 入可以大大降低饮料产品生产成本。 因此，普通产品为了降低生产成本更有动力用高倍甜味剂代替蔗糖，而天然甜味剂赤藓糖醇被更多的使用在 产品升级的过程中，并与其他高倍甜味剂复配。

2.4.2 市场规模：赤藓糖醇未来 5 年市场规模有望达到 35-40 万吨左右

2019 年美国赤藓糖醇消费总量 3.6 万吨，中国赤藓糖醇消费总量 1.1 万吨。得益于元气森林无糖气泡水带动 了无糖饮料的需求，中国赤藓糖醇消费量增速自 18 年来开始明显增加，2018 和 2019 年连续两年需求量同 比增长 90%以上。 假设我国赤藓糖醇 2020-2022 年 3 年复合增速 50%，则 2023 年中国赤藓糖醇消费量便超过美国。 根据沙利文预测，2022 年全球赤藓糖醇总需求量 17.3 万吨，2024 年将达到 23.8 万吨，2020-2024 年 4 年 CAGR 为 22%。赤藓糖醇未来会成为各种无糖饮料的基础配料，未来 5 年赤藓糖醇的市场规模有望达到 35 万吨左右。

2.4.3 竞争格局与产能供给：赤藓糖醇产能投放迅速、集中度高

我国是甜味剂（代糖）的主要生产国及出口国，其中，阿斯巴甜、安赛蜜、三氯蔗糖和赤藓糖醇在中国甜味 剂产量及销售额中占据了重要部分。 按照产量来看，根据沙利文数据，我国赤藓糖醇产量从 2015 年的 1.8 万吨增长到 2019 年的 5.1 万吨（智研 咨询为 4.62 万吨），以 29.9%的年均复合增长率成为产量增速最高的甜味剂。2020 年中国赤藓糖醇产量再 上台阶，根据智研咨询报告，2020 年中国赤藓糖醇产量约为 8.0 万吨，同比增长 73%。

2018 年来，随着赤藓糖醇进入大众视野，饮料厂商对赤藓糖醇的需求猛增，且由于赤藓糖醇毛利率较高，而 传统淀粉糖企业产品毛利率较低，使得赤藓糖醇新老玩家开始迅速新增产能。三元生物、诸城东晓、保龄宝 等赤藓糖醇老厂商先后实施产能扩张，以丰原药业、玉锋集团、浙江华康等为代表的新投资者已筹划或实施 新建赤藓糖醇产能计划。据我们对国内主要厂家的跟踪，截止 2021 年，预计国内主要赤藓糖醇生产厂家合 计产能 17.5 万吨，计划新增产能 30 万吨，未来 3-5 年内我国赤藓糖醇设计产能将达到 47.5 万吨。

根据我们前文分析，目前国内赤藓糖醇产能大约 17.5 万吨左右，未来 3-5 年新增产能 30 万吨左右。以 80% 的产能利用率计算，未来五年产量可达 38 万吨。根据沙利文预测，2024 年赤藓糖醇需求量为 23.8 万吨。 我们进一步推演，预测 2026 年需求量约为 35 万吨左右，产能和需求基本匹配，产能也有超过需求的可能。 从竞争格局来看，赤藓糖醇的产业集中度高，CR3 达到 74%，CR5 则接近 95%。根据沙利文研究数据，2019 年三元生物的赤藓糖醇产量占国内赤藓糖醇总产量的 54.9%，占全球总产量的 32.94%，为全球赤藓糖醇行 业产量最大的企业。第二大赤藓糖醇生产且是美国的嘉吉公司，占全球产量的 23%，保龄宝赤藓糖醇产量占 全球产量的 18%。

2.5 公司新品储备-阿洛酮糖：具备防龋齿、降血糖等功能的新型代糖

根据招股说明书，公司在有机赤藓糖醇、莱鲍迪苷 M 产品、阿洛酮糖等方面都进行了深入研发，并取得了一 定的关键技术储备，为下一步新产品的推出打下了坚实基础。其中，阿洛酮糖作为经美国 FDA 批准并在海 外得到广泛应用的产品，我们看好该品类的发展，且看好公司该产品的发展前景。

阿洛酮糖属于天然甜味剂，热量极低且安全、口感柔和。阿洛酮糖是自然界中天然存在但含量极少的一种稀 有单糖，其甜味及口感与蔗糖相当类似或接近，但其热量却远低于蔗糖（每克阿洛酮糖热量值约为 0.2-0.4 卡，每克蔗糖热量 3.89 卡），对于肥胖以及糖尿病患者是一种理想的蔗糖代替物，且具有安全、口感柔和细 致、甜味温和细致的特征，食用期间与之后都没有不良口感。

对比一般甜味剂，阿洛酮糖具备防龋齿、抑制血糖升高、提供饱腹感等特殊功效。由于不会降低口腔中的 pH 值，不会增加患龋齿的风险，阿洛酮糖具有非致龋性。此外，阿洛酮糖有助于控制血糖，抑制血糖水平升高， 改善糖尿病；阿洛酮糖是 α 葡糖苷酶、α 淀粉酶、麦芽糖酶和蔗糖酶等的弱抑制剂，可以抑制淀粉和二糖在 胃肠道中代谢；因此，阿洛酮糖具备潜在的抗高血糖效果。同时，阿洛酮糖通过释放 GLP-1（胰高血糖素样 肽-1），GLP-1 通过血流到达大脑，它作用于这些大脑区域的受体，从而最终导致食欲下降，饱腹感增强， 从而对减肥人士也有一定帮助。

另外，农林科学领域国际 Top 期刊《Journal of Agricultural and Food Chemistry》刊登的动物研究发现，阿 洛酮糖可以通过保护胰腺 β 细胞来抑制血糖升高、增加胰岛素敏感性并降低患 2 型糖尿病的风险。

随着美国食品药品监督管理局批准将阿洛酮糖从“总糖”中删除，应用阿洛酮糖作为蔗糖替代甜味剂的食品 及饮料可以被标注为“无糖”、“低糖”。2019 年，美国 FDA 根据新的研究成果，修改其在 2016 年的规 定，宣布阿洛酮糖可以不在“添加糖”、“总糖”营养标签中标注，因此在这两项类目中不计算其添加量。该变化 为阿洛酮糖在食品中，特别是无糖、少糖产品中大量应用奠定了政策基础。

阿洛酮糖已在多国批准应用，在我国获批可期。截止 2021 年，全球已经有多个国家将阿洛酮糖授权为食品 安全可用成分，包括日本、墨西哥、新加坡、韩国和美国。在欧洲市场，数家食品化工企业如 Cosun Beet Company、宜瑞安、松谷化学和 Samyang Corporation 等，于 2021 年成立联盟 Allulose Novel Food Consortium(ANFC)，以推动欧盟和英国市场对阿洛酮糖的批准，以及在营养标签上的声明。 此外，在 2021 年 8 月，我国卫健委已经受理了 D-阿洛酮糖作为新食品原料的申请，鉴于国外对阿洛酮糖安 全性的长期研究以及更多国家地区对其应用的批准，我国的阿洛酮糖食品级应用也有望通过审批。

根据 Future marketing sights 预测，2020 年底，全球阿洛酮糖市场将达到 2.1 亿美元，其中 55%用于食品， 37%用于饮料，其他还有少部分用于医药。预计 2030 年，阿洛酮糖全球市场将达到 4.5 亿美元，预计将以 9.1%的复合年增长率增长，北美地区将占到一半以上的市场。随着全球各国对阿洛酮糖法规的完善，相信这 种新型甜味剂将成为代糖领域注目的新星。

3. 公司核心竞争力：技术积淀锻造成本领先，优质客户铸就销售城墙

前文我们研究了代糖行业，认为行业符合健康减糖新趋势，需求强劲、具备充足发展动能；赤藓糖醇和阿洛 酮糖作为新型天然代糖，具备广阔的发展空间及高增速。 三元生物主营业务即为以赤藓糖醇为主的代糖产品的研发、生产及销售，在赤藓糖醇赛道中占据着全球份额 第一的位置，并储备了阿洛酮糖等新品。我们认为，叠加公司技术研发优势、下游客户储备优势，公司在行 业中具有优秀的核心竞争力。（报告来源：未来智库）

3.1 深耕天然发酵工艺，技术领先并不断投入研发

3.1.1 工艺优势：各环节综合积淀锻造成本领先

赤藓糖醇产品的生产为发酵工艺，主要流程为将以葡萄糖为主的发酵原料，接入专用菌株进行发酵后，经净 化提取获取成品。赤藓糖醇及复配糖生产中主要工序均在密闭容器或管道内完成。

赤藓糖醇生产过程中，发酵菌株质量、发酵培养基配方、发酵工艺控制是影响产品质量和转化效率的最重要 因素，公司工艺、技术、设备均处于行业前列。

根据公司招股说明书以及各企业环评报告数据分析，公司生产工艺各项指标领先行业： （1）发酵菌株、提取工艺方面，公司在菌株和提取环节均有专利授权的专用菌株及工艺，并且公司在消化 吸收已有专利菌株及技术的基础上，持续进行优化改良，发酵菌株和提取工艺仍不断提升； （2）发酵设备方面，发酵罐是核心发酵设备，发酵罐的体积可以集中体现企业发酵设备水平和发酵过程控 制工艺水平，行业使用的发酵罐体积从早期的 120M3、180M3 逐步发展到 300M3、400M3，目前公司主要 使用的发酵罐体积为 800M3，处于行业前列； （3）发酵工艺方面，各家公司均基于生产实践逐步改良发酵培养基配方以提高发酵转化率，从专利申请披 露数据看，公司改良配方对应的发酵转化率处于行业前列； （4）发酵收率方面，从公开数据看目前公司发酵综合收率处于行业前列。

技术积淀锻造成本领先，赤藓糖醇产品成本低、盈利能力高。在工艺、技术、设备等的积累与沉淀的作用下， 公司 2020 年赤藓糖醇毛利率达到 42.16%，大幅高于同行业企业保龄宝财务报表披露的赤藓糖醇毛利率 （15.27%）。根据公司招股说明书分析，主要有以下几点原因：1）能源能力来源：2019 年及之前公司自产 蒸汽电力节约了部分成本；2）固定资产投资强度：保龄宝的业务线较多，部分产线承担 OEM 产品，固定资 产投资强度较大在折旧上体现；3）葡萄糖来源：公司葡萄糖为外购，保龄宝以自产为主，2018 年以来葡萄糖与玉米的价差较小，不能完全覆盖葡萄糖加工成本，因此外购葡萄糖阶段性占优；4）材料及能源单耗： 公司生产设备能耗、工艺配方、自动化水平等方面不断优化，材料及能源单耗较同行更低。

3.1.2 持续投入研发，阿洛酮糖等新品蓄势待发

在技术优势明显的情况下，公司依然积极投入研发，研发费用率居于行业前列。目前已经储备了新产品阿洛 酮糖、莱鲍迪苷 M；以及持续储备了赤藓糖醇的工艺改进技术，公司有望继续提升赤藓糖醇生产效率，优化 成本。

截至 2021 年 6 月 30 日，根据公司招股说明书披露，公司主要在研项目达 11 项，具体情况如下；丰富的在 研项目奠基了公司未来的技术领先与新产品方向。

3.1.3 成立技术研发子公司，加强高校合作，战略储备人才及前沿研发

为强化产业技术供给，促进科技成果转移转化和优化产业布局，公司设计技术研发子公司。公司 3 月 7 日发 布公告，为进一步优化科研力量布局，强化产业技术供给，促进科技成果转移转化，推动科技创新和经济社 会发展深度融合，以自有资金 500 万元人民币在天津投资设立全资子公司三元生物工程研究（天津）有限责 任公司，并于近日完成了工商注册登记手续并取得了中国（天津）自有贸易试验区市场监督管理局核发的营 业执照。

本次投资设立全资子公司，是顺应当前国内外代糖市场的新变化，是基于公司未来发展战略规划、强化产业 技术供给，促进科技成果转移转化和优化产业布局的需要。 子公司的设立，将有利于公司优化当前产品结构体系和完善服务功能，在研发新代糖产品及相应技术开发等 方面能有效补充公司现有业务及提高核心技术竞争力，建立开放式科研平台，创新合作机制，激发科研人员 活力，以达到更好地匹配下游客户的需求。

“产学研”一体，加强高校院所合作。为充分根据发酵工业不同环节研发特点，公司实施“内外结合、各取 所长”的研发策略，积极同国内知名发酵研究专业机构开展研发合作；与上海交通大学、中国科学院天津生 物技术研究所等知名研究机构建立了良好的互动研发合作关系。公司专注于赤藓糖醇产品生产，在持续推进 发酵相关菌株、技术、设备等的改进工作中，公司坚持“产学研”相结合的模式，积极与外部高校或研究机 构开展合作。

3.2 产品质量得到认可，不断开拓国内外优质客户

海外客户稳定增长，国内无糖饮料引爆需求放量。近年来，公司紧跟赤藓糖醇市场需求变动，积极开拓新的 客户群体，客户群体不断扩大，公司已经成为莎罗雅、美国 ADM、美国 TIH、元气森林、完美中国、Merisant、 HALO TOP、Bai、农夫山泉等国内外知名食品及饮料企业的直接或间接供应商。2018 年至 2020 年，公司 前五名客户贡献销售收入从 1.32 亿元增长到 3.75 亿元，增长率达到 183.20%，2021 年 1-6 月前五名客户 贡献销售收入为 40,428.12 万元，公司核心客户采购量增长较快。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）