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畜牧人

標題: 生物技術在飼料工業上研究與應用 [打印本頁]

作者: dideluo 時間: 2008-4-23 21:08
標題: 生物技術在飼料工業上研究與應用
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發酵技術涉及的飼料產品主要有抗生素,維生素,激素,疫苗,氨基酸,小肽,有機酸,酶制劑,微生態制劑(益生菌),多糖,低聚糖,固體發酵飼料,除固體發酵和疫苗外的產品一般都是由較有規模的企業在生產,大規模的飼料企業基本都已經擁有自己的獨立發酵生產線,譬如希望集團在包頭的賴氨酸,正大集團的金霉素,,,詳細企業情況歡迎參考中國發酵工業網

　動物生物技術是指能改變動物體內的生理、生化反應和物質代謝過程，從而改善動物健康和提高動物生產性能的所有方法，包括基因工程技術、細胞工程技術、發酵工程技術、酶工程技術、飼料加工處理新技術和新型飼料添加劑產品研制及應用技術等。開展生物技術在飼料中的研究與應用，對于推動和維持我國在21世紀的畜牧業高效、持續、穩定發展，具有極為重要的現實意義和深遠的戰略意義。國外已在這方面進行了大量研究，取得了明顯的進展，主要有以下幾個方面。
　　一、DNA重組生長激素研究與應用
　　美國Monsanto等公司已投資數十億美元，成功研制出DNA重組牛生長激素（BST）和豬生長激素（PST）。大量研究表明，給奶牛注射BST能提高產奶量15％-30％，其在奶中的殘留在允許范圍內。美國食品和藥物管理局（FDA）已于1993年11月第一次正式批準Monsanto公司生產的牛BST可以上市。豬的試驗研究表明，注射PST能提高豬生長10％-30％，改善飼料轉化率5％-15％，提高胴體瘦肉率10％-20％，此產品正在FDA的審批中。由于PST注射的方法費時費力，而埋植的效果不如注射，故人們正在研究其他有效的簡便施用BST的途徑。另一方面，人們正在研究因施用BST和PST引起的動物營養需要量的變化，如氨基酸和鈣、磷需要量的變化等。
　　二、發酵工程技術研究與應用
　　大多數飼用酶制劑、添補氨基酸、飼用維生素、抗生素和益生菌是由微生物發酵工程技術生產的。由特異微生物發酵生產的飼用外源酶制劑包括β-葡萄糖酶、戊聚糖酶和植酸酶等。前2種酶制劑添加于以大麥、小麥、黑麥、燕麥和次粉為主的家禽飼糧中，能分解飼糧中的抗營養因子葡聚糖和戊聚糖，提高養分的消化利用，因而，飼料效率提高，生產性能改善，而且，因糞便中葡聚糖和戊聚糖這類粘稠物質排出的減少，雞胸肉及雞蛋的品質提高。此一技術的應用，大大促進了北歐地區、加拿大和澳大利亞等地區利用當地價廉的大麥、小麥等飼料資源于家禽飼糧中。近來我國玉米的價格升高，因此上述酶制劑也有助于小麥等麥類能量飼料應用于雞、豬飼糧中，達到降低飼料成本的目的。在雞、豬飼糧中添加植酸酶，能明顯提高以植物性原料為主的飼糧中植酸磷的消化利用，降低無機磷的添加量，故能有效地減少磷排出和對環境的污染，且氨基酸和其它礦物元素的消化利用也有提高。由于現在生產的植酸酶抗高溫及胃內低pH環境的能力較差，單位活性較低，生產成本較高，故此酶在生產中尚未得到廣泛應用。目前，國外學者正利用轉基因技術和特殊包被技術研制耐高溫和胃低pH環境的高活性植酸酶，以及研制與植酸酶功能相似、而耐高溫和抗低pH能力強于植酸酶的酸性磷酸酶，并已取得一定成效。如一些公司采用轉基因技術生產的植酸酶因質量提高、售價降低而越來越多地應用于雞、豬飼糧中。外源酶制劑在飼料工業中應用的時代已經到來。由于上述三種酶制劑在雞、豬飼糧中的成功應用，正激發人們研究其他酶制劑，如纖維酶、蛋白酶和淀粉酶等在飼料工業中的應用。外源酶制劑應用的目的主要有四：第一，彌補動物體內源酶分泌的不足，如用于幼畜和病畜上；第二，分解動物飼糧中的抗營養因子，如葡聚糖、戊聚糖、植酸和纖維等，從而提高飼料養分的消化利用率；第三，分解某些飼料中的毒素因子，如棉酚和異硫氰酸酯等，提高這些飼料原料的利用潛力；第四，在體外對難消化的動物副產品，如羽毛粉和皮革粉等進行預處理，從而提高這些動物副產品的利用價值。可見，外源酶制劑在飼料營養中有很大的研究與應用潛力。為確保酶添加劑在實際應用中的品質，國外正在研究酶添加于飼糧后的活性高效檢測法。
　　目前，由特異微生物發酵生產的飼用添補氨基酸主要有賴氨酸、蛋氨酸、色氨酸和蘇氨酸。在畜禽飼糧中使用外源氨基酸，可降低飼糧粗蛋白水平，減少非必需氨基酸的過量，改善飼糧氨基酸的平衡性，使人們研究與應用畜禽飼糧的“理想氨基酸平衡模型”成為可能，因而可進一步提高動物的生產性能，同時減少氮排出對環境的污染。由微生物發酵生產的維生素A、D、E、C等各種維生素除傳統上普遍用于糾正畜禽的維生素缺乏癥外，目前還廣泛用于增強動物的免疫抗應激抗病力和改善肉質上。隨著畜禽養殖業的規模化、集約化與飼料工業的迅猛發展，必將需要大量的外源氨基酸和維生素，因此需要不斷研究與應用大量高效發酵生產外源氨基酸和維生素的各種高新技術。
　　在畜禽飼糧中添加應用抗生素，可通過抑菌抗病、促進養分吸收等途徑促進家禽的生長，改善飼糧轉化效率，給養殖業帶來顯著的經濟效益。但近來越來越多的研究表明，使用抗生素易產生抗藥性和組織殘留，最終危及人類的健康。因此，在一些西方發達國家正嚴格限制在畜禽飼糧中使用抗生素，尤其是歐盟正在全面禁止使用抗生素作為畜禽的防病促生長飼料添加劑。目前，他們對另一類經發酵生產的稱為“益生菌（Probiotics）”或“直接飼喂微生物”（Direct-fed microbial）的生物學活性物質產生了極大的興趣，因為這類物質具有與抗生素相似的功能而無抗生素的抗藥性和組織殘留問題。益生菌是一類可在動物和人體應用的單一的活的微生物的培養物或多種混合的活的微生物的培養物，這些活的微生物包括真菌、酵母菌和細菌，正常情況下來源于動物腸道，可能通過在胃腸道中的粘膜細胞上搶先附著，并大量繁殖，建立優勢菌群，從而將有害的病原微生物排出體外，因而促進動物的健康和生長。可見，益生菌強調的是活的微生物的作用，與抗生素作為微生物的代謝產物而發揮作用有明顯區別。在許多方面，益生菌可視為抗生素的天然替代物，但是，益生菌在畜禽飼糧中的應用情況差異很大，在一些國家使用很少，而在另一些國家使用正在增加。由于很多因素的影響，如益生菌產品的組成、活力和穩定性的不恒定、研究中使用劑量、試驗持續期和所用動物年齡的變異以及一些未知的環境和營養因素對腸道中益生菌活力的影響，使得人們難以揭示益生菌在動物體內的確切作用機理，這些也是不同益生菌試驗結果差異很大的原因。為了在這一領域獲得進展，制定與酶制劑類似的產品質量控制措施是十分必要的。這些措施包括研究篩選高效的發酵技術，生產恒定的產品，這些產品在維持活的細胞數量方面具有好的貯存穩定性，且能促進胃腸道特異有益微生物優勢菌群的建立而排出有害病原微生物以及測定益生菌的作用機理。只有在完成這些工作并獲得大量確切的信息后，才會在動物上獲得恒定的有益效應。所以，飼用益生菌有很好的應用前景，但尚有大量的研究與開發工作要做。
　　三、飼料加工處理技術研究與應用
　　此類技術的主要目的，在于改善飼料的適口性、分解飼料中的抗營養和毒素因子、提高飼料的消化率和營養價值。它包括的內容很多，如飼料的加熱膨化、激光處理、秸稈氨化、蛋白質和氨基酸過瘤胃技術和飼料顆粒化等。其中除激光技術外，其他技術均已在生產中廣泛應用。美國科學家最近發現，用激光照射草料，能撕裂粗飼料中的纖維結構，有助于家畜對飼料養分的消化和吸收。目前，家畜采食的草料，若用電動切草機切碎，一般需花費較多的時間，而用激光照射草料，草料即被激光擊穿，既省時又方便，而且飼喂效果好，既能大大縮短草料在家畜體內的消化時間，又能使家畜從纖維消化中吸收更多的營養。當牛、羊和其他一些草食家畜采食了用激光照射的草料后，消化能力可提高3％，體重可增加25％-30％。國外正在研究如何將這種新技術有效地應用于生產實際中。
　　四、寡肽、寡糖添加劑研究與應用
　　最新研究證據表明，某些氨基酸的寡肽能在動物胃腸道不水解、不受抗營養因子的干擾而直接被吸收，且比單個氨基酸的吸收快。此外，某些寡肽能刺激瘤胃內纖維分解菌的生長及在動物體內發揮激素功能，故以寡肽作為飼料添加劑正引起人們的興趣，這方面的研究正在繼續深入。糖等碳水化合物傳統上是供給動物作能源的，但最新的研究表明，寡糖不僅能排出動物消化道的病原菌或抑制其生長，能刺激機體的免疫功能，增強抗病力，而且能有效破壞飼料中的黃曲霉毒素，消除此毒素對動物的有害影響。寡糖添加劑既有抗生素的作用，又沒有抗生素的抗藥性和殘留問題，而且也有抗生素不具備的特性，因此有人把此類添加劑也稱為“益生素（Prebiotics）”。由于寡糖添加劑的應用效果受到寡糖種類、飼料組成和飼養條件等很多因素的影響而效果不恒定，目前該類添加劑還處于試驗研究階段，距實際應用還有較大差距，因而需要人們做大量的前期研究基礎工作，已使該類添加劑能有效地代替畜禽飼料中的抗生素。
　　五、天然植物提取物的研究開發
　　目前世界各國廣泛使用的藥物飼料添加劑多為抗生素和化學合成藥，這些添加劑在畜禽飼料中長期使用所帶來的副作用已引起人們的普遍關注。因此，開發天然藥物，以代替現有抗生素和化學合成藥物飼料添加劑，是目前的研究熱點。國外所采用的方法是以有效成分作為研究天然藥物的出發點，通過現代高新科技手段進行有效成分的提取、分離或合成，制成產品。如以常山酮為主要成分的抗球蟲藥“速丹”，荷蘭Alltech公司從絲蘭屬植物中提取出消除糞臭素的活性成分“CU”，目前已形成產品。這種研究路線與我國中藥講究復方配伍的經驗思想明顯不同，雖然可能沒有復方的協同增效作用，但憑借先進的技術，雄厚的資金，確切的成分及療效，以及完善的市場運行機制，使其產品迅速占領了世界各國飼料添加劑市場。
　　六、有機微量元素添加劑研究與應用

　　這是近年來營養工作者研究的熱點之一。與無機態微量元素添加利比較，有機微量元素絡合物或螯合物可能有如下優點：①不吸潮結塊，有利于預混生產；②不氧化破壞維生素，便于微量元素與維生素混合生產預混料；③在胃腸道不易受抗營養因子的干擾而更多地吸收利用，同時減少微量元素排出的環境污染；④在體內有特殊的代謝路徑，能增強動物的免疫機能，抗應激，能改善肉質，且不影響其他元素的代謝。所以，這類有機產品在飼料工業中有很好的應用前景。隨有機配位體的不同，有以有機酸（乳酸、檸檬酸和富馬酸等）為配位體的，有以糖（乳糖、葡萄糖和多糖）為配位體的和以氨基酸（賴氨酸和蛋氨酸等）及肽為配位體的。其中以單個氨基酸-微量元素絡合物（Complex）或螯合物（Chelate）產品最多，人們對此類產品在各種動物上的生物學活性進行了很多研究，但所獲結果不太一致。一些研究表明，氨基酸態微量元素的生物學活性高于其無機鹽形式，而另一些研究則未顯示出二者的生物學活性有明顯差異，也有試驗發現，螯合態的微量元素因結合太緊密而在體內難以動用。產生上述研究結果不一致的原因很多，如產品質量的不穩定、飼糧類型的不同、動物年齡與生理狀況的差異和判斷指標的不同等。因此，在這方面需要做更多的嚴格控制條件下的試驗研究。由于最新證據表明，氨基酸的寡肽能在動物胃腸道不水解、不受抗營養因子的干擾而直接吸收，且比單個氨基酸吸收快，故其與微量元素形成的復合物的生物學活性很可能比單個氨基酸態微量元素或無機態形式的高。國外正在研究寡肽鋅在預防奶牛乳房炎及蹄病中的作用以及寡肽銅對豬促生長的生物學活性。
　　另一類有機微量元素添加劑產品，是通過特異生物技術培育成能特別富集微量元素的微生物，從而生產富含微量元素的微生物產品。美國有關公司已研制成含1000×10-6（-6為上標）～2000×10-6（-6為上標）硒的硒酵母和1000×10-6（-6為上標）鉻的鉻酵母產品。試驗研究表明，酵母硒的生物學活性明顯高于無機態硒。與無機態鉻比較，酵母鉻能明顯提高豬的瘦肉生產，減少胴體脂肪沉積，能增強應激牛的免疫機能，大大減少應激牛的發病率和死亡率。酵母鉻已查明以鉻-煙酸絡臺物形式存在，美國有關公司已生產出在結構上與鉻-煙酸絡合物很相似的另一種有機鉻，即吡啶唆酸鉻，其生物學活性高于無機鉻。與酵母鉻一樣，它能顯著增加豬的瘦肉沉積，降低脂肪沉積；斷奶仔豬飼喂此來源鉻后免疫機能增強；繁殖母豬采食此種鉻飼糧后所產窩仔的初生活重及斷奶重顯著增加。國外工作者正在研制富含其它微量元素（銅和鋅等）的飼用微生物產品以及與此類似的有機產品。
　　七、營養重分配制研究與應用
　　應用營養重分配劑的目的，是調控動物體內的營養代謝路徑，把用于生產脂肪的養分轉向肌肉生產。國外研究較多的是β-腎上腺素能興奮劑，表明在改善動物生產性能、提高胴體肌肉含量和降低胴體脂肪含量上有明顯效果，且不影響肉質。但美國FDA迄今僅批準使用一種β-腎上腺素能興奮劑—美國Elanco公司生產的Ractopamine，而仍禁止所有其它β-腎上腺素能興奮劑產品在實際生產中應用，理由是尚需進一步的安全性研究資料。研究表明，Ractopamine可提高豬增重9％，改善飼料效率12％，提高胴體瘦肉率12％。與DNA重組生長激素不同，此類產品可由飼料添加。隨著研究資料的不斷積累，這類添加劑將象DNA重組生長激素一樣，愈來愈廣泛地應用于增加瘦肉生產，滿足人們日益增長的對動物性蛋白質的需求。但是歐盟及我國均禁止在畜禽飼料中使用任何個腎上腺素能興奮劑。
　　八、抗應激飼料添加劑研究與應用
　　畜禽規模化養殖是現代畜牧業發展的必然趨勢。但隨著畜禽養殖業向規模化、集約化方向發展，影響畜禽正常生理活動的應激源日趨增多，如環境溫度過高或過低、通風不良使有毒有害氣體積蓄、飼養密度過大、預防接種、分群、運輸及疾病等，快速生長及高產畜禽對應激特別敏感。動物因應激導致其免疫功能降低，生長發育緩慢，生產性能下降，發病死亡率升高，給規模化養殖業帶來難以估量的損失。研制和應用能改善受應激影響動物體內營養代謝和免疫功能等性能的抗應激飼料添加劑，是短時間內解決上述問題的有效措施。
　　研究表明，碳酸氫鈉、氯化鉀、鋅、硒、鉻、維生素E和C等具有抗應激功能，添加于飼糧中能緩解應激的有害影響。一般認為，多種抗應激物的復合劑的應用效果優于單一的抗應激調控劑。不同的應激類型需要不同的抗應激復合劑。如何將多種抗應激劑科學合理地配合起來，以獲得低成本、抗應激效果最佳的復合劑，是現今和以后人們的研究重點。國外已開展這方面的工作，如已研制出雞的抗熱應激夏合添加劑等。
　　養畜業的高度集約化使畜舍內空氣中氨等有害氣體的積累對人、畜健康和畜禽生產性能的影響，正愈來愈受到人們的高度重視。研究表明，舍內空氣氨體積超過25×10-6（-6為上標），動物生產下降；達到50×10-6（-6為上標）時，家畜和飼養員均出現臨床疾病，尤其是呼吸道疾病。美國的各種立法草案已使用25×10-6（-6為上標）為上限。如不采取有效措施，動物密集飼養的舍內氨一般易超過25×10-6（-6為上標）。最近，國外學者研制出一種能強烈結合氨的物質。此產品添加于飼糧，能明顯降低雞、豬舍內的空氣氨濃度，雞死亡率及腹水發病率明顯減少，雞、豬生長性能改善。此產品用于魚池中，池內水體氨濃度降低，魚死亡減少。雞腹水發病率的增加，是近幾年中家禽工業面臨的主要問題之一，世界許多地區，雞因腹水癥引起的死亡率高達8％-12％，此產品的應用對于減少這種損失將有重要作用。這類環境凈化劑產品預計將廣泛應用于飼料工業中。
　　我國生物技術在飼料中的研究與應用起步較晚，“七五”以來雖已有長足進展，個別方面已趕上國際先進水平，如多糖添加劑研究、飼料膨化和秸稈氨化等，但與國際先進水平相比，還有很大差距，建議在以下方面大力加強投資與研究開發。
　　（1）利用基因工程手段研制耐高溫、抗胃低pH環境的高活性纖維素酶和植酸酶等酶添加劑，并研究在畜禽上的應用效果及配套的酶添加劑質量監測實用技術。
　　（2）研究寡肽、寡糖新型飼料添加劑及其與鋅、銅等微量元素的復合物的生產工藝，應用于畜禽的生物學活性及其配套質量監測技術。
　　（3）通過基因工程研制能富集鉻、硒、銅、鐵等微量元素的微生物添加劑及應用于畜禽的生物學活性。
　　（4）研究激光技術在提高租飼料消化利用中的作用及高效生產應用措施。
　　（5）通過基因工程和發酵工程手段大量高效益生產賴氨酸、蛋氨酸、色氨酸和蘇氨酸添加劑，以盡可能減少對進口的依賴。
　　（6）通過基因工程和發酵工程大量高效益生產各種維生素添加劑，以扭轉我國多數維生素原料主要依靠進曰、少數維生素完全依賴進口的局面。
　　（7）研究開發高效、安全的新型營養重分配劑，增加畜禽的瘦肉生產。
　　（8）研究開發高效的新型抗應激飼料添加劑與各類特異性的抗應激復合添加劑，以最大地減少應激對畜禽健康和生產的不利影響。
　　（9）研究高效、質量與效果恒定的特異益生菌和益生素添加劑及其作用機理，為生產中推廣應用奠定基礎。
　　（10）研究天然植物的抗菌與免疫增強有效成分和結構，并進行其分離、提取和產業化生產，以替代飼料中的抗生素和化學合成藥物。　

作者: haojiubujian 時間: 2008-4-30 15:04
太粗略了點，樓主能不能弄點有關更詳細的有關寡糖的資料下下來學習學習呀？

作者: sun.changsong 時間: 2008-4-30 16:17
學習呀，要學的太多了

作者: 追隨賢的腳步 時間: 2008-4-30 21:32
要搞研究的人任重而道遠

作者: 32650247 時間: 2008-5-13 20:04
重在參與嘛

作者: fatfeng 時間: 2008-12-7 21:55
不知道生物飼料在豬的養殖這塊利用的怎么樣，有比較好的成果嗎？

歡迎光臨畜牧人 (http://www.www12347.com/)

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