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饲料没有酶行吗?

发布者:管理员 发布时间:2015-06-11 作者:Admin 来源: 中国科学报 点击量:

  随着畜牧业的发展,饲料中添加抗生素在抗病、促生长的同时,也会带来细菌耐药性,如果使用不当,还会造成畜产品中的药物残留超标。目前,许多国家都在努力加大饲料添加剂的管理,西欧、日本、美国等国家相继颁布了一系列法律,在饲料中禁止或限制使用抗生素等药物类饲料添加剂。

  无疑,天然、绿色、无污染、无残留成为21世纪世界畜牧业发展的主题。在饲料添加剂中,酶制剂是由微生物发酵产生的天然、绿色、无污染、无残留的生物制品。自从1975年美国饲料工业首次把酶制剂作为添加剂应用于配合饲料中并取得显着效果后,饲用酶制剂日益受到世界养殖业的重视。

  “我国养殖规模居世界首位,但饲料用粮短缺、养殖环境污染及动物产品安全等问题制约着我国养殖业的健康可持续发展。”中国农业科学院饲料所副所长、研究员姚斌表示。

  从养殖业源头做起

  在畜禽饲养中,随着玉米供给量的缺口越来越大,养殖户逐渐利用小麦、大麦和燕麦等饲料原料代替玉米来饲养家禽。据介绍,当这类原料在家禽日粮中用量过多时,会造成饲料利用率差、家禽生产性能不佳以及环境污染等问题。

  据了解,几乎在所有的谷物饲料中,绝大部分磷酸盐以植酸形式存在(肌醇六磷酸) ,比如小麦、大麦、玉米、高粱等其中植酸磷占总磷比例达到60~80。由于单胃动物消化道中缺乏植酸酶,大部分植酸磷被排出体外,不仅浪费磷源,且造成污染环境。添加植酸酶可替代饲料配方中50~70的磷酸氢钙,向环境排泄的磷相应减少,在环境保护中发挥重要作用。

  “饲料用酶制剂是一类应用效果极为显着的新型绿色饲料添加剂,可显着提高饲料利用效率、降低氮磷等物质的排放及减少药物性添加剂的使用,从而节约饲料粮、保障环境和动物产品安全。”姚斌认为,饲料用酶制剂是从养殖业源头——饲料层面解决上述问题的有效途径。

  事实上,欧美发达国家于上世纪90年代开始推广应用饲料用酶制剂并进入我国市场,但其特殊的性能要求及高昂的成本等瓶颈问题始终未能有效解决,极大限制了其普及应用。

  我国畜牧界1992 年成立了全国饲料安全与生物技术专业委员会,当时称全国饲料毒物与抗营养因子专业委员会。该委员会一项重要的工作是致力于研究开发推动酶制剂在饲料工业中应用。1993年全国饲料工业办公室与中国发酵工业协会于江苏无锡联合召开酶制剂用于饲料工业研讨会。为了推动酶制剂在饲料工业的应用,农业部将酶制剂列入饲料添加剂品种目录。

  中国农科院饲料所1994年成立了中国饲料研究领域第一个饲料酶工程研究室,姚斌及其研究团队以酶的分子生物学和基因工程研究及产业化开发为突破口,带动饲料生物资源的前期开发和应用技术研究。

  将高新技术用到传统饲料行业

  据介绍,动物饲料主要分为谷物类及粕类,植物细胞壁的存在影响了养分的消化吸收,猪、禽等自然分泌的酶无法分解细胞壁。

  姚斌团队在国内率先开展将基因工程等高新技术应用到传统饲料行业这一开拓性的研究工作中去,针对阻碍饲料用酶规模应用的两大瓶颈性问题——酶的性能和生产成本,确立了从酶的分子生物学基础性科学问题入手系统性解决问题的研究思路。

  目前很多企业实现了饲料酶制剂的工业化,获得了较高酶活力的菌株,但在粗放的工业条件下(如高温、高压、重金属离子、氧化剂和极端pH值等),天然酶常会遭到破坏,使酶的生产和使用受到极大限制。

  据了解,目前工业上直接利用酶制剂时还存在一些缺点,如稳定性差、使用率低、不能在有机溶剂中使用、寿命不长等,造成了使用酶的成本升高。其中,酶的稳定性是现阶段酶应用中的一大难题。

  姚斌团队通过酶基因资源的高效挖掘、酶的催化和构效机制研究及进一步的分子改良来解决知识产权问题和酶的性能问题,通过酶蛋白高效表达的机制研究来解决生产成本问题。

  国内外学者研究和企业应用表明,酶制剂用于饲料,可以扩大饲料原料的来源,提高饲料原料的营养价值,比如通过降解单胃动物几乎不能利用的一些多糖,从而提高了日粮的代谢能值,对粗蛋白的消化率亦有较明显的提高。

  “在植酸酶技术的基础上取得整体性突破,形成了比较完整的饲料用酶酶种生产的产业链。”姚斌介绍,除植酸酶外,他们的团队还开展其他饲料用木聚糖酶、β-甘露聚糖酶、β-葡聚糖酶、α-半乳糖苷酶、葡萄糖氧化酶、果胶酶等多种酶资源的改良与利用研究。

  成果更看重落地

  近年来,科研团队获得了具有自主知识产权和应用价值的新型饲料用酶基因百余个,创新了酶蛋白分子改良技术体系,创建了表达量达到10~50g/L级的高效表达技术体系,突破了发达国家在饲料用酶资源方面的专利壁垒,使我国在饲料用酶基因资源的争夺上处于国际制高点。

  随着姚斌团队的不断努力,他们逐步构建并完善了饲料用酶制剂高效生产和综合配套应用技术,实现了饲料用酶制剂的低成本产业化生产与推广应用,打破了国际大公司的垄断,并使我国饲料用酶迅速发展成为具有国际竞争力及社会、经济和生态效益显着的新兴产业。

  据介绍,该项目技术成果得到了很好的推广应用。近3年已累计生产销售单酶及复合酶产品20余万吨,在全国31个省区上千家饲料及养殖企业推广应用,并出口欧美等20余个国家。产品已广泛应用于国内的猪、鸡、水产等动物饲料,并节约饲料粮5000万吨、磷资源1000万吨,减少养殖业磷氮等有机物排放1300万吨。

  据了解,由于姚斌研究团队成功地将研究成果转化到实际生产中去,目前植酸酶的国内市场价格明显下降,1995年国外公司进入中国时的价格是目前价格的24倍,添加成本是当前的近70倍。利用饲料用酶技术生产的植酸酶产品占据了国内植酸酶市场份额的90以上,60以上的产品实现出口,国外产品基本退出中国市场。

  此外,该技术的广泛应用每年可节约饲料原料磷酸氢钙20万吨以上,节省饲料成本约9亿元以上,并使动物粪便中排出的磷污染减少了约30万吨,实现了经济效益、社会效益、生态效益“三赢”。

 


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