后抗生素時代生物飼料添加劑研發狀況與對策

    飼料成本占到養殖成本的2／3，飼料核心技術是添加劑技術，生物技術又是添加劑技術核心之一。因此，研制能提高動物生產性能且安全無害的添加劑新產品一直是畜牧業和飼料業的優先課題。近年來，中國飼料添加劑產業發生了質的變化，主流產品基本實現了國產化，由進口國轉變為出口國；添加劑主流產品由一系列生物技術新產品組成，包括抗生素替代品、飼料酶制劑、微生態制劑、植物提取物、發酵飼料、轉基因飼用作物等。

    我國飼料酶制劑產業雖起步于20世紀90年代，但20 a來取得了長足發展，作為第一飼料酶的國產轉基因植酸酶從研發、生產、應用到出口貿易都贏得了與國外產品比肩共進的可喜局面Ⅲ；植物提取物是重要的飼料用抗生素替代品之一，植物源性的中草藥是我國具有數千年開發應用歷史的國粹，在植物種質資源、方劑配方、臨床應用方面至今仍具國際優勢，而在機制研究和分離工程方面比較薄弱。中國在飼料添加劑產品方面的相對優勢分別反映了我國技術研發的國際水平、產業發展的實力和悠久厚實的文化特色。

    1 生物飼料添加劑產品的技術研發現狀和方向

    隨著飼料添加劑向高效、安全、環保、多功能方向發展，采用現代生物技術研制對動物具有特定生物學活性和功能的新型安全添加劑(包括飼用活性肽、飼用酶制劑、微生態制劑和植物提取物四大類)，已成為當前生物飼料添加劑技術發展的主要趨勢。

    我國生物飼料技術研發在不少方面取得了長足進步和重要成果，部分品種達國際水平；但是整體水平依然落后，缺乏戰略性和基礎性平臺技術研究，最新分子生物學研究成果應用相對落后，對微生物與基因資源研究不重視，以模仿跟進國際成熟技術為主，原因在于缺乏源頭創新的政策導向，也與立項過于剛性、考察指標硬化、產業化目標短而強有關；知不足而后能進，現就4種添加劑產品的現狀逐一加以分析。

    1．1        飼用酶制劑

    目前，我國登記注冊生產飼料用酶制劑的廠家過百家，為了從飼料應用領域分一杯羹，很多其他專業酶制劑企業紛紛通過二次技術開發迅速進入了門檻不高的飼料酶領域；國內外產品在我國市場勢均力敵，具體表現為國內產品具有價格優勢，外企產品具有質量優勢。國內具有自主知識產權的飼料酶研制源頭創新成果不斷增加，潛力巨大、前景良好。

    國產飼料酶生產應用總體技術水平落后，生產遠未形成適度規模。在此領域如何整合優勢、發揮規模效應也有很大空間和余地。目前．，我國飼料酶年產量約3萬t、產值近2億元，在飼料工業和添加劑預混料產值中分別占0．04％和0．48％；我國加酶配合飼料比例約為10％，如按70％配合飼料添加0．2％酶制劑計算，則飼料酶潛在需求為10．29萬t，尚有7．29萬t增長空間[2]。

    目前，產酶微生物基因工程技術與傳統育種技術并存，部分酶種達到國際水平。現代生物技術是飼用酶研究的主流技術，提高產量、降低成本、改進酶應用中關于質與量兩方面的限制因子，既是傳統難題也是飼用酶今后的主攻方向。相對講，單一飼料酶種的研發乃至產業化終屬于短線項目，在條件具備、能夠厚積薄發有所作為的時候，我們應該有勇氣和智慧問鼎纖維素酶、蛋白酶等飼料酶種和復合酶系等難題，以取得長線項目的國際話語權和一席之地。

    1．2        飼用肽類產品

    目前，國內關于飼用生物活性肽的研究還集中在實驗產品的應用功能與生產性能觀察階段，研制技術主要停留在采用蛋白酶水解粗蛋白資源獲得目標產物的水平上，產物是化學成分、結構信息和功能效果模糊的蛋白質水解混合物，能快速產業化的成果幾乎沒有，因此，國內飼料肽類產業還沒有真正起步。包括食品和醫藥用途在內，迄今真正實現產業化生產的肽類產品只有乳鏈菌肽和谷胱甘肽。乳鏈菌肽多用于乳制品和肉制品的保鮮，而谷胱甘肽是一種具有多種重要生理功能的三肽，臨床上用于肝病、藥物或重金屬中毒的治療，并可與抗癌藥合用。谷胱甘肽在食品、醫藥等領域的應用日益受到人們的重視。

    而以新藥研究為主要目標的基于化學合成水平和分子生物學水平的基礎研究才剛開始，具有探索性，這些工作是奠定飼料肽類產品技術的重要基礎，它代表未來飼用肽類產品技術研發的發展方向，值得及早重點投入。

    國家十分重視肽類產品研制，從國家“九五”到“十一五”攻關以及“863”計劃都從戰略高度安排了人用蛋白質(肽)藥物基因工程和飼料用肽類產品研究項目，并取得了較豐富的前期成果，積累了人才、材料和方法。從近10a的實際情況看，課題目標設想過于空泛宏大而不切實際，必然很難落到實處，還不如實事求是夯實必要的基礎更為可靠，那些認為依靠某種抗菌[3]肽產品研究能夠替代傳統的飼料抗生素的想法，既不現實，也缺乏科學依據。

    l.3 飼用微生態制劑(微生物添加劑亦稱益生菌)

    Probiotic和微生態制劑等，主要包括酵母菌、芽孢桿菌、乳酸菌、光合細菌等。目前，開發應用的飼用微生物的品種很多，但出于對菌種安全性的考慮，參考歐盟標準和醫藥法規，我國《飼料添加劑品種目錄(2008)》準予使用的僅有16種。

    我國對飼用微生物研究始于20世紀80年代，目前國內產品以芽孢桿菌、乳酸桿菌、酵母菌為主。以芽孢桿菌為主的復合微生態制劑效果好、應用多。據統計，目前我國微生物添加劑的年產量約1萬t左右，大約是年需求量的10％，遠遠跟不上飼料工業發展的需要。飼料行業寡糖產品以異麥芽寡糖、果寡糖為主；研究技術主要是依靠特定酶分解植物性多糖原料或轉移合成中間底物獲得目標產品，普遍存在目標產物檢測難、寡糖生產關鍵酶產酶水平低、后續分離技術不過關、應用配套研究不深不全、產品質量和應用效果不穩定等。得益于功能性食品產業最近l0多a的發展，微生態產品研發方法、技術、成果甚至產品可直接移植到飼料產業，飼料領域的很多方面，如畜牧業，其生產實踐已走在了理論研究和專業法規的前面，而監督管理工作還相對滯后。

    微生物添加劑技術的發展趨勢主要集中在：(1)加強飼用微生物資源的開發與利用，引進國外優良菌種資源，加強菌種資源特別是極端環境特殊微生物資源的搜集；(2)關注益生菌存活機理研究，細菌附、定植機制的研究以及益生作用的微生態學和分子生物學原理研究等；(3)建立飼料用微生物標準實驗室，開展產品的安全性評價研究；(4)研究建立實驗性動物模型、明確飼用微生態制劑的作用機理；(5)建立高密度發酵方法，提高我國飼用微生物的發酵工藝和產品后加工工藝水平，以及飼用微生物添加劑加工、保存和使用水平；(6)加強產品質量標準建設，強化監管，尤其應對生產中的菌種、活菌含量、保質期標準和商品標簽規范等制定出可操作和便于檢查的細則，規范微生物產品的研制、生產、營銷和使用，應盡快制訂和完善針對這類特殊生物制劑的專門法規，改變行政監管落后于生產實踐的被動局面。

 

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    1.4植物提取物(中草藥)產品

    中草藥屬純天然物質，有促進動物生長、增強其體質、促進新陳代謝、提高生產性能、抗應激和防治疾病等作用，因而受到我國畜牧工作者的重視，通過大量試驗，驗證了中草藥作為飼料添加劑的各種功效。我國現有中草藥材13 000多種，常用的有5 000多種，其中已有200余種用于中草藥飼料添加劑151。我國中草藥品種、數量和種植規模均處于世界領先地位。

    中草藥飼料添加劑在應用中存在不穩定的問題，原因在于動物生長條件、組方和生產工藝等方面存在差異。市場上中草藥飼料添加劑產品質量良莠不齊，存在的問題主要有：(1)中草藥配伍和作用機理還不十分明晰，中草藥并非完全無毒副作用，使用不當，也會有毒副反應甚至致命。另外，由于復方中草藥功效成分復雜，其中某種成分與其他飼料添加劑可能存在拮抗作用。因此，在使用前要先經過安全試驗，這方面工作相當薄弱。(2)中草藥飼料添加劑產品大多粗糙，系經簡單加工的中草藥混合物，用量大、起效慢、質量差，很難適應畜牧業規模化、集約化、現代化生產的需要。(3)缺乏中草藥飼料產品的行業或國家標準，中草藥配方五花八門，缺乏科學性，質量檢測無據可依，存在很大隨意性。

    中草藥飼料添加劑在飼料工業應該具有廣闊的應用前景。隨著我國畜牧業由傳統粗放型向現代化集約型生產經營的轉變，以及對動物性食品品質要求的13益提高，以具有防病保健、促進生長、無耐藥性、無毒副作用、無殘留等特點的中草藥飼料添加劑替代飼料抗生素是發展的必然趨勢。

    中草藥添加劑的研究趨勢主要在以下幾方面：(1)深入研究中草藥功效成分、各成分間的相互作用、在動物體內的作用機理、組方配伍方式、加工工藝炮制方式等。(2)按照效果明確、成本合算、藥源廣泛、穩定性好、無毒高效、易于控制等配方原則，推進制劑微量化、產品系列化、質量標準化。(3)進行中草藥飼料添加劑生產技術及工藝工程化研究；規范經典的提取、濃縮、分離、干燥、造粒等單元操作過程；同時研究新的生產工藝技術；研究中草藥飼料添加劑的多種劑型；研究新型中草藥飼料添加劑配套生產設備。(4)建立中草藥飼料添加劑的質量標準，利用現代植物化學理論和儀器分析手段，對中草藥有效成分進行提取、分離、鑒定，根據中草藥有效成分分析、試驗動物反應安全性研究等提出明確的理論及其質量控制方法。

    2  我國生物飼料添加劑產品研發的目標與對策

    重視微生物和基因資源研究，鼓勵源頭創新性研究；傾斜支持生物飼料添加劑平臺建設，扶持培養高水平的人才團隊；主攻關鍵產品研制技術，引導生物飼料添加劑技術與產業健康發展。

    2．1 飼用酶制劑

    (1)重視新基因資源發掘、建庫和源頭創新研究。利用我國地域廣闊、生態多樣性與特異性條件，加強新的微生物和基因資源開發研究。(2)建立基礎性平臺技術，解決飼料酶性質的共性問題：應用基因： 程技術、蛋白質工程技術、生化工程技術研究解決飼料酶耐高溫、耐酸性、耐胃蛋白酶水解的共性技術難題。(3)發揮已有優勢重點突破：選擇少數有基礎的重點酶種(營養型、功能型、環保型)，應用基因工程技術提高產酶水平、降低生產和應用成本[6] 。(4)加快相關配套新技術如發酵技術、分離提取技術、保護技術等研究。(5)進行酶技術移植與交叉研究，建立飼料酶應用平臺技術。

    2．2 飼用肽類產品

    (1)高起點高目標定位：國內外飼用肽類產品技術差異不大，根據已有基礎條件選好切人點，有望取得國際水平成果。(2)共性平臺技術建設：建立以生物技術為主的飼用肽類產品的研發共性平臺技術。(3)產肽微生物基因工程菌構建：利用DNA重組等技術，通過生物細胞的發酵或培養直接表達出目的抗菌肽，利用生物工程技術生產活性肽。(4)優化表達和分離純化技術：應采用化學、分子生物學、生物技術等手段研制針對性更強的寡肽產品及其大規模低成本生產技術。

    2．3 飼用微生態制劑

    (1)研究建立利用生物工程技術有針對性篩選、改造動物微生態目標菌群的遺傳基因的共性平臺技術。(2)研究建立動物微生態目標菌群功能性指標測量與評價的無菌動物模型系統I7 。(3)研究優良動物微生態菌種低成本產業化技術和活菌保護技術。(4)突破幾種重要寡糖生產的關鍵酶應用基因工程改造和生產的關鍵技術，實現這些重要寡糖生產酶和相應寡糖的低成本工業化生產技術。(5)明確不同微生態產品之間生物學關系和微生態產品與動物微生態之間的關系。(6)建立國家飼料微生物菌種標準實驗室(中心)和建立飼料微生物菌種鑒定的標準程序。

    2．4 飼用植物提取物產品

    (1)建立植物次生代謝產物的現代分離科學與技術，實驗與工程，設備與工藝體系；(2)強化動物代謝組學和對應的植物提取物研究；(3)建立以藥效成分為核心節點的組合化學與組合方劑學網絡(層次、連接與系統)；(4)建立來源于藥用植物以藥效成分為核心的組合化學庫和組合方劑庫；(5)創新植物提取物藥理學研究，嘗試建立植物提取物有效成分的動物應答代謝網絡。

    2．5 其他建議

    加強和規范轉基因飼料添加劑新產品的安全性評估；重視科學研究人才隊伍建設，尤其是領軍人物的培養；加強生物飼料添加劑質量標準和知識產權建設。

    最后需要指出的是，在致力于替代傳統飼料抗生素的努力中，不可以指望依靠以上單一產品能夠畢其功于一役，往往需要多種產品或措施的交替或配合使用，同時還需要飼養措施甚至產業政策和專業法規的積極配合、跟進與傾斜支持，才能真正使生物飼料添加劑發揮作用，解決飼料中存在的濫用抗生素問題。

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