后抗生素时代生物饲料添加剂研发状况与对策

李瑞珍 ，高 沂，宋献艺，李向阳，赵 亮

（1.山西省农业科学院农业资源与经济研究所，山西 太原 030006；2.山西省农业科学院农业信息研究所，山西 太原 030031）

饲料成本占到养殖成本的2/3，饲料核心技术是添加剂技术，生物技术又是添加剂技术核心之一。因此，研制能提高动物生产性能且安全无害的添加剂新产品一直是畜牧业和饲料业的优先课题。近年来，中国饲料添加剂产业发生了质的变化，主流产品基本实现了国产化，由进口国转变为出口国；添加剂主流产品由一系列生物技术新产品组成，包括抗生素替代品、饲料酶制剂、微生态制剂、植物提取物、发酵饲料、转基因饲用作物等。

我国饲料酶制剂产业虽起步于20世纪90年代，但20 a来取得了长足发展，作为第一饲料酶的国产转基因植酸酶从研发、生产、应用到出口贸易都赢得了与国外产品比肩共进的可喜局面[1]；植物提取物是重要的饲料用抗生素替代品之一，植物源性的中草药是我国具有数千年开发应用历史的国粹，在植物种质资源、方剂配方、临床应用方面至今仍具国际优势，而在机制研究和分离工程方面比较薄弱。中国在饲料添加剂产品方面的相对优势分别反映了我国技术研发的国际水平、产业发展的实力和悠久厚实的文化特色。

1 生物饲料添加剂产品的技术研发现状和方向

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（包括饲用活性肽、饲用酶制剂、微生态制剂和植物提取物四大类），已成为当前生物饲料添加剂技术发展的主要趋势。

我国生物饲料技术研发在不少方面取得了长足进步和重要成果，部分品种达国际水平；但是整体水平依然落后，缺乏战略性和基础性平台技术研究，最新分子生物学研究成果应用相对落后，对微生物与基因资源研究不重视，以模仿跟进国际成熟技术为主，原因在于缺乏源头创新的政策导向，也与立项过于刚性、考察指标硬化、产业化目标短而强有关；知不足而后能进，现就4种添加剂产品的现状逐一加以分析。

1.1 饲用酶制剂

目前，我国登记注册生产饲料用酶制剂的厂家过百家，为了从饲料应用领域分一杯羹，很多其他专业酶制剂企业纷纷通过二次技术开发迅速进入了门槛不高的饲料酶领域；国内外产品在我国市场势均力敌，具体表现为国内产品具有价格优势，外企产品具有质量优势。国内具有自主知识产权的饲料酶研制源头创新成果不断增加，潜力巨大、前景良好。

国产饲料酶生产应用总体技术水平落后，生产远未形成适度规模。在此领域如何整合优势、发挥规模效应也有很大空间和余地。目前，我国饲料酶年产量约3万t、产值近2亿元，在饲料工业和添加剂预混料产值中分别占0.04%和0.48%；我国加酶配合饲料比例约为10%，如按70%配合饲料添加0.2%酶制剂计算，则饲料酶潜在需求为10.29万t，尚有7.29万t增长空间[2]。

目前，产酶微生物基因工程技术与传统育种技术并存，部分酶种达到国际水平。现代生物技术是饲用酶研究的主流技术，提高产量、降低成本、改进酶应用中关于质与量两方面的限制因子，既是传统难题也是饲用酶今后的主攻方向。相对讲，单一饲料酶种的研发乃至产业化终属于短线项目，在条件具备、能够厚积薄发有所作为的时候，我们应该有勇气和智慧问鼎纤维素酶、蛋白酶等饲料酶种和复合酶系等难题，以取得长线项目的国际话语权和一席之地。

1.2 饲用肽类产品

目前，国内关于饲用生物活性肽的研究还集中在实验产品的应用功能与生产性能观察阶段，研制技术主要停留在采用蛋白酶水解粗蛋白资源获得目标产物的水平上，产物是化学成分、结构信息和功能效果模糊的蛋白质水解混合物，能快速产业化的成果几乎没有，因此，国内饲料肽类产业还没有真正起步。包括食品和医药用途在内，迄今真正实现产业化生产的肽类产品只有乳链菌肽和谷胱甘肽。乳链菌肽多用于乳制品和肉制品的保鲜，而谷胱甘肽是一种具有多种重要生理功能的三肽，临床上用于肝病、药物或重金属中毒的治疗，并可与抗癌药合用。谷胱甘肽在食品、医药等领域的应用日益受到人们的重视。

而以新药研究为主要目标的基于化学合成水平和分子生物学水平的基础研究才刚开始，具有探索性，这些工作是奠定饲料肽类产品技术的重要基础，它代表未来饲用肽类产品技术研发的发展方向，值得及早重点投入。

国家十分重视肽类产品研制，从国家“九五”到“十一五”攻关以及“863”计划都从战略高度安排了人用蛋白质（肽）药物基因工程和饲料用肽类产品研究项目，并取得了较丰富的前期成果，积累了人才、材料和方法[3]。从近10 a的实际情况看，课题目标设想过于空泛宏大而不切实际，必然很难落到实处，还不如实事求是夯实必要的基础更为可靠，那些认为依靠某种抗菌肽产品研究能够替代传统的饲料抗生素的想法，既不现实，也缺乏科学依据。

1.3 饲用微生态制剂（微生物添加剂亦称益生菌）

Probiotic和微生态制剂等，主要包括酵母菌、芽孢杆菌、乳酸菌、光合细菌等。目前，开发应用的饲用微生物的品种很多，但出于对菌种安全性的考虑，参考欧盟标准和医药法规，我国《饲料添加剂品种目录（2008）》准予使用的仅有16种。

我国对饲用微生物研究始于20世纪80年代，目前国内产品以芽孢杆菌、乳酸杆菌、酵母菌为主。以芽孢杆菌为主的复合微生态制剂效果好、应用多。据统计，目前我国微生物添加剂的年产量约1万t左右，大约是年需求量的10%，远远跟不上饲料工业发展的需要[4]。饲料行业寡糖产品以异麦芽寡糖、果寡糖为主；研究技术主要是依靠特定酶分解植物性多糖原料或转移合成中间底物获得目标产品，普遍存在目标产物检测难、寡糖生产关键酶产酶水平低、后续分离技术不过关、应用配套研究不深不全、产品质量和应用效果不稳定等。得益于功能性食品产业最近10多a的发展，微生态产品研发方法、技术、成果甚至产品可直接移植到饲料产业，饲料领域的很多方面，如畜牧业，其生产实践已走在了理论研究和专业法规的前面，而监督管理工作还相对滞后。

微生物添加剂技术的发展趋势主要集中在:（1）加强饲用微生物资源的开发与利用，引进国外优良菌种资源，加强菌种资源特别是极端环境特殊微生物资源的搜集；（2）关注益生菌存活机理研究，细菌附、定植机制的研究以及益生作用的微生态学和分子生物学原理研究等；（3）建立饲料用微生物标准实验室，开展产品的安全性评价研究；（4）研究建立实验性动物模型、明确饲用微生态制剂的作用机理；（5）建立高密度发酵方法，提高我国饲用微生物的发酵工艺和产品后加工工艺水平，以及饲用微生物添加剂加工、保存和使用水平；（6）加强产品质量标准建设，强化监管，尤其应对生产中的菌种、活菌含量、保质期标准和商品标签规范等制定出可操作和便于检查的细则，规范微生物产品的研制、生产、营销和使用，应尽快制订和完善针对这类特殊生物制剂的专门法规，改变行政监管落后于生产实践的被动局面。

1.4 植物提取物（中草药）产品

中草药属纯天然物质，有促进动物生长、增强其体质、促进新陈代谢、提高生产性能、抗应激和防治疾病等作用，因而受到我国畜牧工作者的重视，通过大量试验，验证了中草药作为饲料添加剂的各种功效。我国现有中草药材13000多种，常用的有5000多种，其中已有200余种用于中草药饲料添加剂[5]。我国中草药品种、数量和种植规模均处于世界领先地位。

中草药饲料添加剂在应用中存在不稳定的问题，原因在于动物生长条件、组方和生产工艺等方面存在差异。市场上中草药饲料添加剂产品质量良莠不齐，存在的问题主要有:（1）中草药配伍和作用机理还不十分明晰，中草药并非完全无毒副作用，使用不当，也会有毒副反应甚至致命。另外，由于复方中草药功效成分复杂，其中某种成分与其他饲料添加剂可能存在拮抗作用。因此，在使用前要先经过安全试验，这方面工作相当薄弱。（2）中草药饲料添加剂产品大多粗糙，系经简单加工的中草药混合物，用量大、起效慢、质量差，很难适应畜牧业规模化、集约化、现代化生产的需要。（3）缺乏中草药饲料产品的行业或国家标准，中草药配方五花八门，缺乏科学性，质量检测无据可依，存在很大随意性。

中草药饲料添加剂在饲料工业应该具有广阔的应用前景。随着我国畜牧业由传统粗放型向现代化集约型生产经营的转变，以及对动物性食品品质要求的日益提高，以具有防病保健、促进生长、无耐药性、无毒副作用、无残留等特点的中草药饲料添加剂替代饲料抗生素是发展的必然趋势。

中草药添加剂的研究趋势主要在以下几方面:（1）深入研究中草药功效成分、各成分间的相互作用、在动物体内的作用机理、组方配伍方式、加工工艺炮制方式等。（2）按照效果明确、成本合算、药源广泛、稳定性好、无毒高效、易于控制等配方原则，推进制剂微量化、产品系列化、质量标准化。（3）进行中草药饲料添加剂生产技术及工艺工程化研究；规范经典的提取、浓缩、分离、干燥、造粒等单元操作过程；同时研究新的生产工艺技术；研究中草药饲料添加剂的多种剂型；研究新型中草药饲料添加剂配套生产设备。（4）建立中草药饲料添加剂的质量标准，利用现代植物化学理论和仪器分析手段，对中草药有效成分进行提取、分离、鉴定，根据中草药有效成分分析、试验动物反应、安全性研究等提出明确的理论及其质量控制方法。

2 我国生物饲料添加剂产品研发的目标与对策

重视微生物和基因资源研究，鼓励源头创新性研究；倾斜支持生物饲料添加剂平台建设，扶持培养高水平的人才团队；主攻关键产品研制技术，引导生物饲料添加剂技术与产业健康发展。

2.1 饲用酶制剂

（1）重视新基因资源发掘、建库和源头创新研究。利用我国地域广阔、生态多样性与特异性条件，加强新的微生物和基因资源开发研究。（2）建立基础性平台技术，解决饲料酶性质的共性问题:应用基因工程技术、蛋白质工程技术、生化工程技术研究解决饲料酶耐高温、耐酸性、耐胃蛋白酶水解的共性技术难题。（3）发挥已有优势重点突破:选择少数有基础的重点酶种（营养型、功能型、环保型），应用基因工程技术提高产酶水平、降低生产和应用成本[6]。（4）加快相关配套新技术如发酵技术、分离提取技术、保护技术等研究。（5）进行酶技术移植与交叉研究，建立饲料酶应用平台技术。

2.2 饲用肽类产品

（1）高起点高目标定位:国内外饲用肽类产品技术差异不大，根据已有基础条件选好切入点，有望取得国际水平成果。（2）共性平台技术建设:建立以生物技术为主的饲用肽类产品的研发共性平台技术。（3）产肽微生物基因工程菌构建:利用DNA重组等技术，通过生物细胞的发酵或培养直接表达出目的抗菌肽，利用生物工程技术生产活性肽。（4）优化表达和分离纯化技术:应采用化学、分子生物学、生物技术等手段研制针对性更强的寡肽产品及其大规模低成本生产技术。

2.3 饲用微生态制剂

（1）研究建立利用生物工程技术有针对性筛选、改造动物微生态目标菌群的遗传基因的共性平台技术。（2）研究建立动物微生态目标菌群功能性指标测量与评价的无菌动物模型系统[7-8]。（3）研究优良动物微生态菌种低成本产业化技术和活菌保护技术。（4）突破几种重要寡糖生产的关键酶应用基因工程改造和生产的关键技术，实现这些重要寡糖生产酶和相应寡糖的低成本工业化生产技术。（5）明确不同微生态产品之间生物学关系和微生态产品与动物微生态之间的关系。（6）建立国家饲料微生物菌种标准实验室（中心）和建立饲料微生物菌种鉴定的标准程序。

2.4 饲用植物提取物产品

（1）建立植物次生代谢产物的现代分离科学与技术，实验与工程，设备与工艺体系；（2）强化动物代谢组学和对应的植物提取物研究；（3）建立以药效成分为核心节点的组合化学与组合方剂学网络（层次、连接与系统）；（4）建立来源于药用植物以药效成分为核心的组合化学库和组合方剂库；（5）创新植物提取物药理学研究，尝试建立植物提取物有效成分的动物应答代谢网络。

2.5 其他建议

加强和规范转基因饲料添加剂新产品的安全性评估；重视科学研究人才队伍建设，尤其是领军人物的培养；加强生物饲料添加剂质量标准和知识产权建设。

最后需要指出的是，在致力于替代传统饲料抗生素的努力中，不可以指望依靠以上单一产品能够毕其功于一役，往往需要多种产品或措施的交替或配合使用，同时还需要饲养措施甚至产业政策和专业法规的积极配合、跟进与倾斜支持，才能真正使生物饲料添加剂发挥作用，解决饲料中存在的滥用抗生素问题。

［1］李金祥，乔玉峰.中国饲料工业年鉴（2003）[M].北京:中国农业出版社，2004.

［2］程池.酶制剂产业化现状和发展前景 [M]//中国生物技术产业发展报告.北京:化学工业出版社，2002:187-195.

［3］王凤山，王福清，张宁.多肽类药物产业化现状及发展前景[M]//中国生物技术产业发展报告.北京:化学工业出版社，2003:124-133.

［4］刘国华，蔡辉益.动物微生态理论在饲料工业中的应用[J].饲料工业，2000，21（3）:1-4.

［5］杨胜利.生物技术产业的现状与发展前景 [M]//中国生物技术产业发展报告.北京:化学工业出版社，2003:12-18.

［6］聂国兴，王修启，明红，等.黑曲霉产木聚糖酶稳定性的研究[J].华北农学报，2004，19（1）:112-115.

［7］张玉换，韩一超，王彩先，等.复方中草药高效免疫增强剂对猪群免疫力及生产性能影响的研究 [J].山西农业科学，2004，32（2）:79-81.

［8］王建华，李桂杰.动物微生态制剂研发进展[M]//李学勇.中国首届农业生物技术发展论坛集.北京:中国农业出版社，2003:118-195.