1、五大生物饲料添加剂产品的国内外技术研发情况随着饲料添加剂向高效、安全、环保、多功能方向发展，采用现代生物技术等高新技术研制对动物具有特定生物学活性和功能的新型安全添加剂-包括饲用氨基酸、饲用活性肽、饲用酶制剂、微生态制剂和植物提取物等五大类-已成为当前生物饲料添加剂技术发展的主要趋势。 国外生物饲料添加剂技术研发情况以基因工程、蛋白质工程和代谢工程为核心的现代生物技术已成为新世纪生物饲料研制的主流技术。上世纪八、九十年代，以基因工程和蛋白质工程等高技术成果在酶制剂领域实现产业化和氨基酸基因工程菌研制成功并实现产业化都是具有划时代意义的成果。目前，发达国家基本实现了主要饲用氨基酸和酶制剂基因工程
2、化技术;抗菌肽研制核心技术还是基因工程和生化工程技术，其在微利饲料工业中成功应用的关键在于如何降低成本、筛选更高效广谱或者特效抗菌而且安全的新产品，这是横贯多个学科与领域的国际研究热门，其瓶颈技术的突破尚须假以时日，达至实用还有相当距离。而代谢工程研究远比基因工程和蛋白质工程要高级、复杂和困难得多，具有重要方法学意义。随着现代分离技术、组合化学、代谢组学、药理学与中药学的结合应用，植物提取物在替代饲料用抗生素中将发挥重要作用。 (1)饲料用氨基酸研发主流趋势目前用于饲料添加剂的有赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、色氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸 7 种氨基酸。其中以赖氨酸和蛋氨酸为主,占饲料用氨基酸 90
3、%以上;其次是苏氨酸和色氨酸。国际氨基酸生产技术发展呈如下态势：构建高产氨基酸微生物代谢工程菌，通过重组 DNA 技术改变代谢途径分支点上的流量或引入新的代谢步骤与管径构建新的代谢网络，得到性能优良的氨基酸生产菌株。25 年前，前苏联苏氨酸基因工程菌研制成功和产业化开创了氨基酸技术新纪元，目前日本、美国都拥有采用工程菌生产 L-色氨酸、苏氨酸和色氨酸的技术，这代表着饲料氨基酸技术发展主流方向;代谢工程研究比基因工程研究要复杂得多，已建立了一系列特异性研究手段，包括定点突变,插入失活及计算机分子空间构象模拟等手段,揭开了许多关键酶如何受反馈抑制的谜底，会推动氨基酸代谢工程取得突破进展;生物化工技
4、术在氨基酸工业中应用有力地推动了氨基酸工业的技术进步，许多大型企业如杜邦、孟山都、拜耳、陶氏化学都在投巨资进行生物化工技术研究，其中先进的现代化产物分离提取技术也是影响生产成本的重要元素;应用生物技术培育饲料专用作物作为作物科学一个新的分支学科值得注意;最后一条就是氨基酸作为次生代谢产物其技术研发绝对是一个长线项目，需要长期的积累和沉淀形成优势。 (2)饲料酶制剂技术研发情况 20 世纪 90 年代以基因工程和蛋白质工程为代表的新技术在酶制剂领域的成功应用，有力推动了酶制剂研发技术和产业发展。目前国际酶制剂工业技术发展有以下特点：性质优秀的目标酶基因的克隆和表达，随着越来越多的物种基因组的物理
5、图谱和 DNA 测序的完成和 DNA 重组技术的完善，以及各种蛋白质结构和功能关系数据的积累，人们在很大程度上能突破天然酶缺陷的限制，通过克隆和改造各种功能基因使其在微生物中高效表达，再通过优化发酵获得廉价优质产品。国外利用转基因体高效生产饲用酶制剂比例越来越大。酶的遗传修饰，这方面主要特点有二，一是多位点定点突变技术，定点突变是蛋白质工程中采用的重要技术之一，但以往一般每次只能引入单点突变,突变效率较低, 所以对多点突变技术研究成为热点。二是酶定向进化技术，通过多代遗传将突变积累起来，可以较好地拓展酶的功能。其利用的主要原理有基因嵌合酶、易错 PCR 及 DNA 体外随机拼接技术。利用酶的定
6、向进化技术对酶基因进行遗传修饰可能获得具有特殊性能的突变酶及突变菌株。酶的遗传设计，基因工程的飞速发展为异源蛋白质表达提供了有力手段，应用组建蛋白质结构的新方法能获得自然界并不存在的具有全新结构和功能的蛋白质。蛋白质全新设计过程是：先确定设计目标和初始序列，经过结构预测和建模，对序列进行初步修改，然后进行酶基因表达或多肽合成，再经过结构功能检测结果指导修改原先设计。蛋白质全新设计处在探索阶段，其应用前景非常诱人。 (3)饲用肽类产品发展情况饲料用活性肽依据其功能，可分为生理活性肽、抗氧化肽、调味肽、营养肽等。国内外在饲用生物活性多肽研发方面投入力量最大的是抗菌肽和营养寡肽。关于饲料用肽产品研发
7、和产品生产在世界范围内乏善可陈，绝大多数基因工程肽还在实验阶段、还远没达到规模生产和应用阶段，新药领域相关研究方法和成果可直接用作饲用肽类产品，少数人药用产品因成本限制短期内无法推广到饲料工业领域。国际饲料用活性肽的技术研究包括：开发新的活性肽资源，包括充分利用动、植物、海洋生物、微生物资源，开发昆虫活性肽等;利用现代生物技术进行活性肽的生产和改进：如在抗菌肽的研究与开发上，利用 DNA 重组等技术，将编码某种抗菌肽的基因整合到某些生物体内，通过生物细胞的发酵或培养来直接表达出目的抗菌肽，实现其大规模低成本生产;通过基因定位诱变的手段对天然活性肽结构进行改造，获得具有新的性质的活性肽;将具有不
8、同功能的多肽融合形成具有多重功能的嵌合活性肽;将组合化学、后基因组学、生物信息学以及高通量筛选等技术相结合，开发出具有目标性状的新型活性肽，这将是饲料用活性肽的重要途径;特殊肽表达系统的构建，一些公司如 Genencor-ADaniscoDivision 具有重要商业价值目的的肽表达系统工作其实无法从文献中获得;转基因肽表达产物的分离纯化研究; 饲料用肽产品的药理学与毒理学研究;饲料用肽产品的结构功能关系研究。 (4)微生态制剂技术研发情况微生态制剂是主要的饲料抗生素替代品之一。但是由于产品的复杂性和研究难度目前在研究和产业化方面都不令人满意，远没有发挥应有的作用。微生态制剂自 70 年代首次
9、在饲料中添加使用后，世界各国对各种微生态制剂的研发十分活跃。目前，国际微生态制剂技术的发展现状如下：筛选更多具有直接促生长作用的优良微生物，积极利用生物工程技术改造菌群遗传基因，选育优良菌种,使其具有抗酸、抗热等能力。关于益生素/菌作用机制的研究应注意从动物营养代谢与微生物代谢关系方面进行研究。研究益生素/菌作用机理和方式。加强对益生素/菌剂型的研究，提高活菌浓度及其对不良环境的耐受力，研究真空冻干技术和微胶囊技术保护产品,采用真空包装或充氮气包装延长产品保存期。在益生菌的研究方面，一方面要筛选高活力菌株;另一方面通过生物技术对生产菌进行改造提高其生产性能。十分重视这类产品的安全性研究。 (5
10、)植物提取物(中草药)产品技术研发情况植物提取物是主要的饲料抗生素替代品之一。欧盟是国际上严禁使用饲料抗生素的最早、最大和最严的区域，欧盟成功禁用饲料抗生素，除了得益于良好的饲养管理配套措施以外，一个十分重要的物质措施是用植物提取物(中草药)替代饲料用抗生素，在成功禁用饲料抗生素中，中草药起了第一重要的作用。欧盟是成功应用饲料中草药的唯一区域。德国和法国占整个欧洲草药市场三分之二份额。与化学合成药相比，中草药新药的研制周期短、成本低，随着中药国际认知程度的不断提高，世界各国、各大药企对中草药日益重视，积累了一些成功经验，尤其值得国内同行借鉴。十分重视药用植物次生代谢和次生产物的研究，这是中草药
11、科学的重要基础;将组合化学应用于新型中草药筛选;十分重视中草药药效成分的研究，将现代药理学成功用于中草药研究，如Hamuro 等(1988)报道了茯苓多糖、羟乙基茯苓多糖-3、羟乙基茯苓多糖-4、羟甲基茯苓多糖等有效活性成分的免疫功能机理，Tsinas(1999)从牛至属植物中提取的有效成分具有很强的抗菌、抗氧化和增进动物食欲的作用，并对仔猪腹泻有很好疗效;将现代物质分离技术和分析技术成功用于中草药研究，国外为约 75%中草药提取物检测建立了 HPLC 标准方法。以上特点恰好弥补了我国过分强调中草药方剂的复合与综合作用而又无法在物质科学层次上以理服人、对中草药单一物质成分重视不够的缺陷;建立了科学、现代的中草药有效成分分离提取技术与工程、设备与工艺，实现了中草药生产现代化。重视中草药替代饲料抗生素的养殖应用研究，如澳大利亚科学家研制成功 Steyregg、Delacon和 Biotechnik 等天然植物产品，可以提高动物的生产性能，促进消化，提高抗病力等作用。以上这些基础工作是中草药能够成功应用于饲料工业的重要前提条件。
