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1.1 飼料添加劑產(chǎn)業(yè)發(fā)展的國民經(jīng)濟意義

目前， 世界各地區(qū)飼料添加劑產(chǎn)量分布北美約34.8%，西歐約21.3%， 東歐、俄羅斯約13.5%，亞洲11.4%， 中美洲11.1%， 日本6.1%。世界各國飼料添加劑總量中營養(yǎng)性添加劑占55% ～ 60%，獸藥占30% ～ 35%， 生物制品占10% ～ 15%。美國飼料添加劑年消費量650 萬t，歐共體560 萬t。2008年中國添加劑預混料約500 萬t，產(chǎn)值約300 ～ 400 億元。飼料成本占養(yǎng)殖業(yè)成本三分之二，飼料核心技術是添加劑技術，生物技術是添加劑技術核心之一。因此，研制能促進動物生產(chǎn)性能、安全無害的新添加劑一直是畜牧業(yè)和飼料業(yè)的優(yōu)先課題。

近年，中國飼料添加劑產(chǎn)業(yè)發(fā)生質的變化，主流產(chǎn)品基本實現(xiàn)了國產(chǎn)化，由進口國成為出口國；添加劑主流發(fā)展趨勢由一系列生物技術新產(chǎn)品所組成，包括抗生素替代品、飼料酶制劑、微生態(tài)制劑、植物提取物、發(fā)酵飼料、轉基因飼用作物等。值得指出的是：

(1) 我國飼料酶制劑產(chǎn)業(yè)雖起步于1990 年，但16 年來取得了長足進步，作為第一飼料酶的國產(chǎn)轉基因植酸酶從研發(fā)、生產(chǎn)、應用到出口貿(mào)易都贏得了與國外產(chǎn)品比肩共進的可喜局面；

(2) 新世紀初僅用3 ～ 5 年時間就實現(xiàn)了第一飼用氨基酸即賴氨酸從進口國到出口國的轉變，這兩個典型產(chǎn)品的巨大進步說明我國生物飼料添加劑行業(yè)的科技貢獻和產(chǎn)品科技含量都達到一個新的水平和階段，具有標志性的里程碑意義；

(3) 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(shù)千年開發(fā)應用歷史的國粹，至今依然具有植物種質資源、方劑配方、臨床應用千年歷史的國際優(yōu)勢，短板在機制研究和分離工程方面。

中國在這三大添加劑產(chǎn)品方面的相對優(yōu)勢分別反映了我國技術研發(fā)的國際水平、產(chǎn)業(yè)發(fā)展的國際實力和悠久厚實的文化特色，是為“三優(yōu)”。除了以上三個代表性亮點外，我國飼料添加劑產(chǎn)品核心技術在宏觀上與發(fā)達國家比還存在明顯差距，是為“一憂”。

文章以“三優(yōu)一憂”為主線簡要描述了生物飼料添加劑技術發(fā)展的國內外現(xiàn)狀，提出了“為適應健康、安全與環(huán)保等新經(jīng)濟發(fā)展要求，急需采用最新科技尤其是生物技術進行飼料添加劑創(chuàng)新研發(fā)，以保障我國飼料產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的對策。

1.2 五大生物飼料添加劑產(chǎn)品的國內外技術研發(fā)情況

隨著飼料添加劑向高效、安全、環(huán)保、多功能方向發(fā)展，采用現(xiàn)代生物技術等高新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——包括飼用氨基酸、飼用活性肽、飼用酶制劑、微生態(tài)制劑和植物提取物等五大類，已成為當前生物飼料添加劑技術發(fā)展的主要趨勢。

1.2.1 國外生物飼料添加劑技術研發(fā)情況 以基因工程、蛋白質工程和代謝工程為核心的現(xiàn)代生物技術已成為新世紀生物飼料研制的主流技術。二十世紀八、九十年代，以基因工程和蛋白質工程等高技術成果在酶制劑領域實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化和氨基酸基因工程菌研制成功并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化都是具有劃時代意義的成果。目前，發(fā)達國家基本實現(xiàn)了主要飼用氨基酸和酶制劑基因工程化技術；抗菌肽研制核心技術還是基因工程和生化工程技術，其在微利飼料工業(yè)中成功應用的關鍵在于如何降低成本、篩選更高效廣譜或者特效抗菌而且安全的新產(chǎn)品，這是橫貫多個學科與領域的國際研究熱門，其瓶頸技術的突破尚須假以時日，達至實用還有相當距離。而代謝工程研究遠比基因工程和蛋白質工程要高級、復雜和困難得多，具有重要方法學意義。隨著現(xiàn)代分離技術、組合化學、代謝組學、藥理學與中藥學的結合應用，植物提取物在替代飼料用抗生素中將發(fā)揮重要作用。

1.2.2 飼料用氨基酸研發(fā)主流趨勢 20世紀60 年代后期氨基酸開始用于飼料添加劑。目前用于飼料添加劑的有賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸、色氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸7 種氨基酸。其中以賴氨酸和蛋氨酸為主，占飼料用氨基酸90% 以上；其次是蘇氨酸和色氨酸。賴氨酸是世界氨基酸產(chǎn)業(yè)中僅次于谷氨酸的第二大氨基酸、是飼料工業(yè)中的第一大氨基酸。

隨著飼養(yǎng)業(yè)技術水平的提高以及大豆面積增長有限以及動物性蛋白飼料禁用，賴氨酸消費將保持5% ～ 8% 的年均增速。賴氨酸依靠微生物發(fā)酵方法生產(chǎn)，二十世紀世界賴氨酸生產(chǎn)技術和產(chǎn)量由國外大企業(yè)壟斷，如美國ADM、日本Ajinomoto( 味之素)、日本KyowaHakko( 協(xié)和發(fā)酵工業(yè)珠式會社) 等公司。蛋氨酸依靠化學方法生產(chǎn)，主要集中在法國Rhone-Poulenc、德國Degussa 和美國Novus 等公司，約占世界產(chǎn)量90%。蘇氨酸生產(chǎn)技術和市場基本被德國Degussa 公司和日本Ajinomoto 公司所控制。

目前全球賴氨酸總產(chǎn)能50 萬t/年，國際賴氨酸消費量40 余萬t/ 年，產(chǎn)能略顯過剩。其中，中國和美國是世界上賴氨酸的消費大國，年消費量在28 萬t 和11 萬t 以上。近年美國賴氨酸消費保持年均增速約15%，西歐賴氨酸年消費量近8 萬t、年增速5% 以上。東南亞地區(qū)是近些年賴氨酸年消費量6 萬t，增速強勁。國際賴氨酸生產(chǎn)大戶有：中國大成、日本味之素和美國ADM 公司，產(chǎn)能分別為30 萬t/ 年、24 萬t/ 年和12 萬t/ 年。

由于需求的持續(xù)增長，國際大公司都在擴建或建設新的生產(chǎn)裝置，如德國Degussa 新建了一套年產(chǎn)7.5 萬噸的生產(chǎn)裝置；日本擁有先進的賴氨酸生產(chǎn)技術，在世界各地建有多家賴氨酸合資生產(chǎn)企業(yè)，在全球賴氨酸市場舉足輕重。由于海外比日本本土生產(chǎn)成本低30% ～ 40%，因此海外工廠不斷擴大。世界蛋氨酸總產(chǎn)能將達到110 萬t/ 年左右，但產(chǎn)量不會超過70萬噸，世界蛋氨酸市場將明顯供過于求。

目前，這些世界氨基酸生產(chǎn)巨頭在應用基因重組技術生產(chǎn)氨基酸研發(fā)工作方面走在世界前列，如日本三井化學公司采用工程菌生產(chǎn)L- 色氨酸和蘇氨酸；日本味之素公司利用基因重組技術生產(chǎn)L- 蘇氨酸等新產(chǎn)品；日本的協(xié)和發(fā)酵采用基因重組技術開發(fā)藥物中間體- 羧基脯氨酸；美國ADM公司利用基因重組工程菌生產(chǎn)的蘇氨酸、色氨酸已進入日本市場。

國際氨基酸生產(chǎn)技術發(fā)展呈如下態(tài)勢：

①構建高產(chǎn)氨基酸微生物代謝工程菌，通過重組DNA 技術改變代謝途徑分支點上的流量或引入新的代謝步驟與管徑構建新的代謝網(wǎng)絡，得到性能優(yōu)良的氨基酸生產(chǎn)菌株。25 年前，前蘇聯(lián)蘇氨酸基因工程菌研制成功和產(chǎn)業(yè)化開創(chuàng)了氨基酸技術新紀元，目前日本、美國都擁有采用工程菌生產(chǎn)L- 色氨酸、蘇氨酸和色氨酸的技術，這代表著飼料氨基酸技術發(fā)展主流方向；

②代謝工程研究比基因工程研究要復雜得多，已建立了一系列特異性研究手段，包括定點突變，插入失活及計算機分子空間構象模擬等手段，揭開了許多關鍵酶如何受反饋抑制的謎底，會推動氨基酸代謝工程取得突破進展；

③生物化工技術在氨基酸工業(yè)中應用有力地推動了氨基酸工業(yè)的技術進步，許多大型企業(yè)如杜邦、孟山都、拜耳、陶氏化學都在投巨資進行生物化工技術研究，其中先進的現(xiàn)代化產(chǎn)物分離提取技術也是影響生產(chǎn)成本的重要元素；

④應用生物技術培育飼料專用作物作為作物科學一個新的分支學科值得注意；

⑤最后一條就是氨基酸作為次生代謝產(chǎn)物其技術研發(fā)絕對是一個長線項目，需要長期的積累和沉淀形成優(yōu)勢。

1.3 飼料酶制劑技術研發(fā)情況

20 世紀40 年代，微生物α- 淀粉酶的液體深層發(fā)酵技術實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)以來，酶制劑產(chǎn)業(yè)已形成一個富有活力的高技術產(chǎn)業(yè)。1975 年Kemin 公司首先推出了世界上第一個商品飼用酶制劑。30 年來，國外開發(fā)的飼用酶制劑至少10 多種，如植酸酶、蛋白酶、淀粉酶、β- 葡聚糖酶等，歐洲95% 以上飼料都添加酶制劑。2003 年世界工業(yè)酶制劑總產(chǎn)值21 億美元，其中諾維信酶產(chǎn)品占44%為9.24 億美元，諾維信飼料酶制劑產(chǎn)品產(chǎn)值占該公司總酶制劑產(chǎn)品產(chǎn)值11% 為1.03 億美元，占全球飼料酶制劑產(chǎn)值2.27 億美元的45%，1995年在天津設立的酶生產(chǎn)車間和在北京設立的研究院代表了世界最高的酶生產(chǎn)技術和研發(fā)水平。飼料酶市場發(fā)展趨勢和前景吸引了許多研究機構和公司涉足飼料酶領域，其他從事飼料酶研究和生產(chǎn)的公司還有美國Genecor公司(4200 萬美元)、德國BASF 公司(936 萬美元)、瑞士Roche 公司、瑞士Novartis 公司、美國DuPont 公司等，各自都以自己的核心競爭力而占據(jù)世界酶領域一席之地。盡管飼料酶制劑開發(fā)應用只29 年歷史，但現(xiàn)已成為世界工業(yè)酶產(chǎn)業(yè)和飼料添加劑產(chǎn)業(yè)中增長最快的部分。統(tǒng)計資料顯示，近5年飼用酶市場產(chǎn)值年增長率11%，預計到2010 年飼料用酶的世界市場產(chǎn)值將達到8 億美元。

目前世界酶制劑年產(chǎn)值25 億美元，世界飼料酶制劑產(chǎn)值占10% 為2.5億美元。推算目前世界70% 配合飼料(4.2 億噸) 添加0.2% 酶制劑計算所需飼料酶的潛在總量為84 萬t，產(chǎn)值8億美元，尚有5.5 億美元的增長空間。未來10 年(2009 ～ 2019 年) 按翻倍后的12 億噸配合飼料中70% 添加0.2% 酶制劑和7,500 元/t 計，預期世界飼料酶潛在年總需求量168 萬t，產(chǎn)值15.75 億美元。目前世界酶制劑總產(chǎn)值中飼料酶占10%，其它工業(yè)用酶增長相對穩(wěn)定，飼料酶7 年來年增長率均在10% 以上，是同期世界酶制劑產(chǎn)業(yè)分支中發(fā)展最快最大的貢獻者。有理由給予飼料酶前途良好預期。

20 世紀90 年代以基因工程和蛋白質工程為代表的新技術在酶制劑領域的成功應用，有力推動了酶制劑研發(fā)技術和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

目前國際酶制劑工業(yè)技術發(fā)展有以下特點：

①性質優(yōu)秀的目標酶基因的克隆和表達，隨著越來越多的物種基因組的物理圖譜和DNA 測序的完成和DNA 重組技術的完善，以及各種蛋白質結構和功能關系數(shù)據(jù)的積累，人們在很大程度上能突破天然酶缺陷的限制，通過克隆和改造各種功能基因使其在微生物中高效表達，再通過優(yōu)化發(fā)酵獲得廉價優(yōu)質產(chǎn)品。國外利用轉基因體高效生產(chǎn)飼用酶制劑比例越來越大。

②酶的遺傳修飾，這方面主要特點有二，一是多位點定點突變技術，定點突變是蛋白質工程中采用的重要技術之一，但以往一般每次只能引入單點突變，突變效率較低，所以對多點突變技術研究成為熱點。二是酶定向進化技術，通過多代遺傳將突變積累起來，可以較好地拓展酶的功能。其利用的主要原理有基因嵌合酶、易錯PCR 及DNA 體外隨機拼接技術。利用酶的定向進化技術對酶基因進行遺傳修飾可能獲得具有特殊性能的突變酶及突變菌株。

③酶的遺傳設計，基因工程的飛速發(fā)展為異源蛋白質表達提供了有力手段，應用組建蛋白質結構的新方法能獲得自然界并不存在的具有全新結構和功能的蛋白質。蛋白質全新設計過程是：先確定設計目標和初始序列，經(jīng)過結構預測和建模，對序列進行初步修改，然后進行酶基因表達或多肽合成，再經(jīng)過結構功能檢測結果指導修改原先設計。蛋白質全新設計處在探索階段，其應用前景非常誘人。

1.4 飼用肽類產(chǎn)品發(fā)展情況

飼料用活性肽依據(jù)其功能，可分為生理活性肽、抗氧化肽、調味肽、營養(yǎng)肽等。國內外在飼用生物活性多肽研發(fā)方面投入力量最大的是抗菌肽和營養(yǎng)寡肽。關于飼料用肽產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)品生產(chǎn)在世界范圍內乏善可陳，絕大多數(shù)基因工程肽還在實驗階段、還遠沒達到規(guī)模生產(chǎn)和應用階段，新藥領域相關研究方法和成果可直接用作飼用肽類產(chǎn)品，少數(shù)人藥用產(chǎn)品因成本限制短期內無法推廣到飼料工業(yè)領域。目前，商業(yè)化飼用活性肽生產(chǎn)僅見美國奧特奇公司生產(chǎn)的產(chǎn)品技術含量不高的UP1672系列生物肽粗品，

這些產(chǎn)品在北美國家仔豬日糧中已使用10 多年，迄今并沒有嚴格意義上的飼料用肽類產(chǎn)品問世。

毫無疑問，飼料用活性肽應用前景和潛力看好，從短期看，寄希望于抗菌肽以替代品飼料用傳統(tǒng)抗生素既不現(xiàn)實，也還有不少理論問題有待明確，因此當下明確肽類產(chǎn)品現(xiàn)實的飼料應用目標和對應的研究思路十分重要，還需要理性區(qū)分旨在促進消化的蛋白酶解產(chǎn)生的肽類混合物與結構功能明確的單一肽，這是具有不同性質、不同作用、不同層次、不同科學含義的兩類產(chǎn)品。位于舊金山的Genencor-DaniscoDivision 研發(fā)中心無疑是這一領域的領先者。從1980 年代初發(fā)現(xiàn)第一個抗菌肽至今近30 年，新發(fā)現(xiàn)的抗菌肽已經(jīng)超過1 千種，發(fā)表的相關論文數(shù)以千計，迄今從中成功開發(fā)的人藥用抗菌肽不過3 ～ 4 種，這足夠說明了抗菌肽產(chǎn)業(yè)化的真實難度；另外關于肽的國際會議、區(qū)域性、國家性專業(yè)會議的高頻度和大規(guī)模，預示飼料用肽瓶頸技術的突破性成就需要先導學科、基礎學科的前行鋪墊解決面上和上游基本難題，飼料用肽的問題遠遠不只是屬于飼料領域，因此飼料用肽類產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化任重道遠。

國際飼料用活性肽的技術發(fā)展趨勢如下：

①開發(fā)新的活性肽資源，包括充分利用動植物、海洋生物、微生物資源，開發(fā)昆蟲活性肽等；

②利用現(xiàn)代生物技術進行活性肽的生產(chǎn)和改進：如在抗菌肽的研究與開發(fā)上，利用DNA 重組等技術，將編碼某種抗菌肽的基因整合到某些生物體內，通過生物細胞的發(fā)酵或培養(yǎng)來直接表達出目的抗菌肽，實現(xiàn)其大規(guī)模低成本生產(chǎn)；通過基因定位誘變的手段對天然活性肽結構進行改造，獲得具有新的性質的活性肽；將具有不同功能的多肽融合形成具有多重功能的嵌合活性肽；將組合化學、后基因組學、生物信息學以及高通量篩選等技術相結合，開發(fā)出具有目標性狀的新型活性肽，這將是飼料用活性肽的重要途徑；

③特殊肽表達系統(tǒng)的構建，一些公司如Genencor-ADaniscoDivision具有重要商業(yè)價值目的的肽表達系統(tǒng)工作其實無法從文獻中獲得；

④轉基因肽表達產(chǎn)物的分離純化研究；

⑤飼料用肽產(chǎn)品的藥理學與毒理學研究；

⑥飼料用肽產(chǎn)品的結構功能關系研究。

1.5 微生態(tài)制劑技術研發(fā)情況

微生態(tài)制劑是主要的飼料抗生素替代品之一。但是由于產(chǎn)品的復雜性和研究難度，目前在研究和產(chǎn)業(yè)化方面都不令人滿意，遠沒有發(fā)揮應有的作用。

微生態(tài)制劑自70 年代首次在飼料中添加使用后，世界各國對各種微生態(tài)制劑的研發(fā)十分活躍。目前，歐美及日本等國家已將其列入飼料添加劑范疇，涌現(xiàn)了眾多益生素/ 菌生產(chǎn)廠家和公司，品種繁多。法國已有50 多種微生態(tài)制劑，美國飼料益生素銷售額已超過3,000 萬美元，日本每年使用微生態(tài)添加劑已達1,000 噸以上，價值超過400 萬美元。以益生素/ 菌為主的功能性食品已形成新產(chǎn)業(yè)。據(jù)報道1996 年世界各國低聚糖產(chǎn)量約8.5萬噸，主要在日本和歐洲國家，其次是北美、韓國和中國。日本在寡糖研發(fā)及應用方面居世界前列，日本20 世紀70 年代開始寡糖研發(fā)，80 年代初批量生產(chǎn)異麥芽寡糖及果寡糖，到90年代開發(fā)出70 余種功能性寡糖，數(shù)百個產(chǎn)品，產(chǎn)值近3 億美元。90 年代以來，日本功能性低聚糖年消費量逐漸增加，從1993 年2 萬多噸，增加至1999 年的3 萬多噸，其中消費量最大品種是低聚異麥芽糖1.1 萬噸，20 世紀80年代中后期，日本首先將功能性寡糖開發(fā)為飼料添加劑。到90 年代中期，日本寡糖全國產(chǎn)量1/3 被添加到飼料中，價值約1 億美元。歐洲功能性低聚糖應用較日本略晚，目前歐洲市場主要功能性低聚糖商品有低聚半乳糖和低聚果糖，還有菊粉來源的果聚糖混合物廣泛應用于食品和飼料，其聚合度2 ～ 60, 其他來源低聚果糖聚合度為3 ～ 8。法國Leroux 公司(1998)年產(chǎn)菊粉以相關產(chǎn)品總計2 萬噸，現(xiàn)有專門協(xié)調生產(chǎn)和研發(fā)的歐洲菊粉協(xié)會和國際果聚糖學會。

目前，國際微生態(tài)制劑技術的發(fā)展主要呈以下態(tài)勢：

①篩選更多具有直接促生長作用的優(yōu)良微生物，積極利用生物工程技術改造菌群遺傳基因，選育優(yōu)良菌種，使其具有抗酸、抗熱等能力。

②關于益生素/ 菌作用機制的研究應注意從動物營養(yǎng)代謝與微生物代謝關系方面進行研究。研究益生素/ 菌作用機理和方式。

③加強對益生素/菌劑型的研究，提高活菌濃度及其對不良環(huán)境的耐受力，研究真空凍干技術和微膠囊技術保護產(chǎn)品，采用真空包裝或充氮氣包裝延長產(chǎn)品保存期。

④在益生菌的研究方面，一方面要篩選高活力菌株；另一方面通過生物技術對生產(chǎn)菌進行改造提高其生產(chǎn)性能。

⑤十分重視這類產(chǎn)品的安全性研究。

1.6 植物提取物( 中草藥) 產(chǎn)品技術研發(fā)情況

植物提取物是主要的飼料抗生素替代品之一。歐盟是國際上嚴禁使用飼料抗生素的最早、最大和最嚴的區(qū)域，歐盟成功禁用飼料抗生素，除了得益于良好的飼養(yǎng)管理配套措施以外，一個十分重要的物質措施是用植物提取物( 中草藥) 替代飼料用抗生素，在成功禁用飼料抗生素中，中草藥起了第一重要的作用。歐盟是成功應用飼料中草藥的唯一區(qū)域。

當前，德國和法國大規(guī)模利用銀杏葉進行粗加工，世界銀杏葉粗提取物年銷售額已達近10 億美元。另外，日本、韓國也已經(jīng)成功開發(fā)了植物提取物國際市場。我國每年進口“洋中藥”約10 億美元。歐美對中草藥的謹慎態(tài)度正在變得寬松，而在中草藥產(chǎn)銷量最大的亞洲，中藥合法化的國家不斷增多，包括日本、韓國、中國、泰國等國。

中草藥更被西方國家認為是朝陽產(chǎn)業(yè)，國際貿(mào)易上中草藥其年銷售額約200 億美元，并仍在以每年10% 速度增長。14 年前美國就立法弱化了政府對滋補品保健市場的控制，1994 年頒布的《滋補品保健和教育法》“允許公司行銷滋補保健品而不必嚴格遵守非處方藥需證明其藥效的規(guī)定，并且，在有效成分、劑量等方面無統(tǒng)一標準”。從而加大了中草藥市場開放度，縮短了中草藥進入美國市場的時間，結果中草藥在美國滋補品市場產(chǎn)值過百億美元。在歐洲，存在許多成功銷售草藥藥品的機遇。歐洲是全球最大的草藥市場，占全球草藥市場近一半，產(chǎn)值過200 億美元。德國和法國占整個歐洲草藥市場三分之二份額。與化學合成藥相比，中草藥新藥的研制周期短、成本低，隨著中藥國際認知程度的不斷提高，世界各國、各大藥企對中草藥日益重視，積累了一些成功經(jīng)驗，尤其值得國內同行借鑒。

①十分重視藥用植物次生代謝和次生產(chǎn)物的研究，這是中草藥科學的重要基礎；

②將組合化學應用于新型中草藥篩選；

③十分重視中草藥藥效成分的研究，將現(xiàn)代藥理學成功用于中草藥研究，如Hamuro 等(1988) 報道了茯苓多糖、羥乙基茯苓多糖-3、羥乙基茯苓多糖-4、羥甲基茯苓多糖等有效活性成分的免疫功能機理，Tsinas(1999)從牛至屬植物中提取的有效成分具有很強的抗菌、抗氧化和增進動物食欲的作用，并對仔豬腹瀉有很好療效；

④將現(xiàn)代物質分離技術和分析技術成功用于中草藥研究，國外為約75% 中草藥提取物檢測建立了HPLC標準方法。以上特點恰好彌補了我國過分強調中草藥方劑的復合與綜合作用而又無法在物質科學層次上以理服人、對中草藥單一物質成分重視不夠的缺陷；

⑤建立了科學、現(xiàn)代的中草藥有效成分分離提取技術與工程、設備與工藝，實現(xiàn)了中草藥生產(chǎn)現(xiàn)代化。

⑥重視中草藥替代飼料抗生素的養(yǎng)殖應用研究，如澳大利亞科學家研制成功Steyregg、Delacon 和Biotechnik 等天然植物產(chǎn)品，可以提高動物的生產(chǎn)性能，促進消化，提高抗病力等作用。

以上這些基礎工作是中草藥能夠成功應用于飼料工業(yè)的重要前提條件。

國內生物飼料技術研發(fā)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(zhàn)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，模仿跟進國際成熟技術為主，原因在于缺乏源頭創(chuàng)新的政策設計和社會導向，也與立項過于剛性、考察指標硬化、產(chǎn)業(yè)化目標短而強有關；知不足而后能進，現(xiàn)就五種添加劑產(chǎn)品的國內現(xiàn)狀逐一加以分析。

2.1 飼用氨基酸

我國飼用氨基酸工業(yè)技術水平和生產(chǎn)規(guī)模與飼料工業(yè)的發(fā)展同步，近20 年來從無到有發(fā)展很快，二十世紀世界賴氨酸生產(chǎn)技術和產(chǎn)量由國外大企業(yè)壟斷，我國的賴氨酸主要依賴從美、日、韓進口，到2005 年我國賴氨酸產(chǎn)量占世界的60% 多，出口60 多個國家。近年，隨著我國賴氨酸產(chǎn)能的迅速擴大，進口量逐年減少，出口不斷增加。2006 年我國賴氨酸及其鹽和酯的進口量為2.48 萬噸，出口量則增至14.30 萬噸，從2005 年起我國已成為賴氨酸的凈出口國。

2006 年我國賴氨酸產(chǎn)能達到60萬t/ 年，產(chǎn)量為40 萬噸左右，產(chǎn)量的猛增是造成出口跳躍性增加的主要因素。我國賴氨酸產(chǎn)品的主要生產(chǎn)企業(yè)有長春大成實業(yè)集團公司、川化味之素有限公司、泉州大泉賴氨酸有限公司、山東金玉米生化有限公司、安徽豐原生物化學股份有限公司等，其中長春大成實業(yè)集團公司是我國最大的飼料用氨基酸生產(chǎn)企業(yè)，目前賴氨酸產(chǎn)品總產(chǎn)能30 萬t/ 年，而這幾乎就是我國賴氨酸年消費總量。2007 年全國賴氨酸產(chǎn)能過剩約50%。

我國飼用蛋氨酸基本靠進口，2004 年進口蛋氨酸85,819t，同比增長17.8%。近年國產(chǎn)蛋氨酸發(fā)展也很快。色氨酸和蘇氨酸開始少量應用，幾乎全部進口。

飼用氨基酸生產(chǎn)存在目標氨基酸產(chǎn)率低、成本高、非理性的量的擴張等問題，與國際比較在研發(fā)和生產(chǎn)方面的差距都很大。關于重要氨基酸代謝基因工程菌研究工作尚未起步，更沒有像先進國家那樣進入生產(chǎn)領域。

我國在飼用氨基酸研發(fā)方面一直處于落后地位，是飼料和飼料添加劑產(chǎn)業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)，飼用氨基酸在畜牧業(yè)中重要地位、技術現(xiàn)狀與我國消費大國的形象不對稱；由于氨基酸技術研發(fā)是長線項目，尤其需要長期的積累和沉淀才能夠逐漸形成自己的優(yōu)勢，當非一朝一夕之功和權宜之計所能成就，因此要想占有氨基酸領域一席之地和話語權必須從長計議及早下手。另一方面少數(shù)大型企業(yè)具備在短期內建起相當規(guī)模的低技術含量的氨基酸生產(chǎn)車間的實力，其后發(fā)優(yōu)勢不可小覷。

隨著研發(fā)投入增加和生物技術領域新技術快速發(fā)展，這些公司如大成在不長的時間內通過準確選題高起點起步、聚集國際人才和技術、占領國際市場等措施在若干方面都取得了可圈可點的進步與成果。

2.2 飼用酶制劑

目前我國登記注冊生產(chǎn)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(yè)酶制劑企業(yè)紛紛通過二次技術開發(fā)迅速進入了門檻不高的飼料酶領域；開辟進入中國市場的國外公司有10 多家，2007 ～ 2008 年全國飼料用酶制劑總產(chǎn)量約3 萬噸，國內外產(chǎn)品在中國市場表面上勢均力敵，宏觀上國產(chǎn)品具有價格優(yōu)勢，外資企業(yè)產(chǎn)品具有質量優(yōu)勢。國內具有自主知識產(chǎn)權的飼料酶研制源頭創(chuàng)新成果不斷增加，近10年來中國農(nóng)業(yè)科學院飼料研究所在轉基因飼料酶研制方面、近年浙江大學和若干新興公司在飼料酶應用研發(fā)方面取得了各具特色的成就。尤其是中國農(nóng)業(yè)科學院飼料研究所作為國產(chǎn)轉基因植酸酶的第一技術源頭、北京挑戰(zhàn)生物公司作為國產(chǎn)植酸酶成功產(chǎn)業(yè)化和占領中國半壁市場并走向歐美的龍頭企業(yè)，堪稱行業(yè)高技術研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的典范，為中國飼料酶和整個酶制劑產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展積累了十分寶貴的經(jīng)驗，對整個行業(yè)發(fā)展都具有借鑒意義；此外，南京農(nóng)業(yè)大學韓正康與加國Manitoba 大學Marquardt 先生(1996) 合作主持的《家禽及豬營養(yǎng)中的酶制劑》課題和中國農(nóng)業(yè)科學院飼料研究所霍啟光先生(2002) 主持的《動物磷營養(yǎng)與磷源》課題中對四大飼料酶類——淀粉酶、非消化多糖酶、蛋白酶、植酸酶的動物營養(yǎng)效果研究作為中國飼料酶應用技術的開創(chuàng)性奠基工作，迄今依然為我國動物營養(yǎng)學界的代表水平。與世界一流公司的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化比較，關于飼料酶走向國際前沿致力于源頭創(chuàng)新和取得自主知識產(chǎn)權成果的潛力巨大、前景良好。

國產(chǎn)飼料酶生產(chǎn)應用總體技術水平落后，生產(chǎn)遠未形成適度規(guī)模。在此領域如何整合優(yōu)勢發(fā)揮規(guī)模效應也有很大空間和余地。2007 ～ 2008 年我國飼料酶產(chǎn)量約3 萬噸產(chǎn)值近2 億元，在飼料工業(yè)和添加劑預混料產(chǎn)值中比重分別為0.04% 和0.48%，目前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，近期飼料酶潛在需求為10.29 萬噸，尚有8.79 萬噸增長空間; 遠期( 未來10 年，2008 ～ 2018 年) 按翻倍后的1.50 億噸配合飼料的70% 添加0.2% 酶制劑和7,500 元/t 計，預期我國飼料酶潛在年總需求量20 萬t，產(chǎn)值15.48 億元，在預期翻倍的飼料工業(yè)和添加劑預混料產(chǎn)值中比重分別升到0.28% 和2.75%，比重雖小，但絕對產(chǎn)值尤其其發(fā)揮的四兩撥千斤的催化作用是絕對值得重視的。

目前我國所有工業(yè)酶制劑總產(chǎn)35 萬t，產(chǎn)值7 億多元，飼用酶制劑產(chǎn)量近3 萬噸占我國酶制劑產(chǎn)品總產(chǎn)量8.0%，約占中國飼料添加劑總產(chǎn)量10%。飼用酶制劑產(chǎn)值約占我國酶制劑總產(chǎn)值30%，占世界飼料酶總產(chǎn)值11%，占中國飼料添加劑總產(chǎn)值4%，這與世界酶產(chǎn)業(yè)和飼料酶產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢基本一致。

不一致的地方有以下方面：

①酶制劑作為飼料用途的二次開發(fā)技術最近跟進很快，但還有差距；

②飼料酶產(chǎn)品技術含量不高、品種不全、品質不優(yōu)，基礎性研究需要加強;

③飼料酶產(chǎn)品噸價不到1 萬元，有些不到0.5 萬元，比較起來飼料添加劑平均噸價2 萬元，有些氨基酸價位高達5 萬元/t ；

④ 3 萬噸飼料酶產(chǎn)品由100 家生產(chǎn)，總產(chǎn)值1.5 億元，平均1 家生產(chǎn)300 噸、產(chǎn)值150 萬元，多數(shù)企業(yè)產(chǎn)量甚至不到中試規(guī)模，遠低于盈虧平衡點；

⑤企業(yè)間惡性競爭在技術和市場各方面全面展開，亟需調整結構、優(yōu)化品種、適度規(guī)模。

目前研發(fā)技術是產(chǎn)酶微生物基因工程技術和傳統(tǒng)育種技術并存，部分酶種達到與國際水平。毫無疑問，現(xiàn)代生物技術是飼用酶研究主流技術，提高產(chǎn)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(tǒng)難題也是飼用酶今后主攻方向。國內從90 年代中期開始開展飼料用酶制劑方面的基因工程菌構建研究工作，在國家多種科學基金計劃的連續(xù)資助下，十年來積累了一定數(shù)量的優(yōu)良微生物和基因資源、研究材料與方法、人才隊伍，尤其值得指出的是中國農(nóng)業(yè)科學院飼料研究所取得了以轉基因植酸酶為代表的一批國際水平的硬成果。同時借助于食品、輕工業(yè)酶制劑產(chǎn)業(yè)發(fā)展的已有基礎積累和飛速發(fā)展的現(xiàn)代生物技術、和國際學術資源的轉移介入，我國部分飼料酶研發(fā)有望取得突破。但須清醒看到從酶制劑的基礎研發(fā)到現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)和全球化貿(mào)易網(wǎng)絡等高層次來看，國際上諾維信公司的實力和成就穩(wěn)居老大。僅就諾維信天津生產(chǎn)基地和北京研究院、Genecor Danisco 在舊金山和上海的研究中心的軟硬件而言勘稱世界一流，這些大戶的投資出手、戰(zhàn)略目光、研發(fā)導向與產(chǎn)品品位無不意在打造百年老店，值得我們思考的重要一點是這些國際機構醒目的研究重點是新基因和新生物資源的發(fā)現(xiàn)發(fā)掘而不是其它。相對講，單一飼料酶種的研發(fā)乃至產(chǎn)業(yè)化終屬于短線項目，在條件具備能夠厚積薄發(fā)有所作為的時候，我們應該有勇氣和智慧問鼎纖維素酶、蛋白酶等重大飼料酶種和復合酶系等難題，以謀取長線項目的國際話語權和一席之地。

2.3 飼用肽類產(chǎn)品

目前國內關于飼用生物活性肽集中在實驗產(chǎn)品的應用功能研究與生產(chǎn)性能觀察等方面和階段，產(chǎn)品研制技術主要停留在采用蛋白酶水解粗蛋白質資源獲得目標產(chǎn)物的水平上，產(chǎn)物是化學成分、結構信息含糊的蛋白質水解混合物，能夠快速產(chǎn)業(yè)化的成果少或沒有，或者說這類工作真正的科學意義上講都不屬于肽科學范疇，因此國內飼料肽類產(chǎn)業(yè)還遠沒有真正起步。

即使包括食品和醫(yī)藥用途在內迄今真正產(chǎn)業(yè)化的肽類產(chǎn)品只有乳鏈菌肽和谷胱甘肽，目前銀象公司和紅梅集團為乳鏈菌肽主要生產(chǎn)企業(yè)，多用于乳制品和肉食品的保鮮。而谷胱甘肽是一種具有多種重要生理功能的三肽。臨床上用于治療肝病、藥物和重金屬中毒的治療，并可與抗癌藥合用。目前，谷胱甘肽在食品、醫(yī)藥等領域的應用受到人們日益重視。

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剛開始，具有探索性，國內已有的成績相當單薄，有分量的論文也是屈指可數(shù)，但是這代表未來飼用肽類產(chǎn)品技術研發(fā)的發(fā)展方向，值得及早重點投入，這些工作奠定飼料肽產(chǎn)品技術的重要基礎。 國家十分重視支持肽類產(chǎn)品研制，從“九五”攻關、第一批863 計劃開始就從戰(zhàn)略高度安排了人用蛋白質( 肽) 藥物基因工程研究項目，取得了較豐富前期成果，積累了人才、材料和方法；國家“十一五”863 計劃等渠道都開始安排了飼料用肽類產(chǎn)品研發(fā)項目，從接近十年的實際執(zhí)行情況看，預期目標設計過于前置于肽科學技術發(fā)展的基本階段、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，還不如實事求是務實性夯實必要的基礎更為可靠，那些認為依靠某種抗菌肽產(chǎn)品研究能夠替代傳統(tǒng)的飼料抗生素的想法既不現(xiàn)實也缺乏科學依據(jù)。

2.4 飼用微生態(tài)制劑微生物添加劑亦稱益生菌

(Probiotic) 和微生態(tài)制劑等，主要包括酵母菌、芽孢桿菌、乳酸菌、光合細菌。到目前為止，開發(fā)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(yī)藥法規(guī)，我國《飼料添加劑品種目錄(2006)》準予使用的有16 種。

我國對飼用微生物研究始于80年代，目前國內產(chǎn)品以芽孢桿菌、乳酸桿菌、酵母菌為主。以芽孢村菌為主的復合微生態(tài)制劑效果好、應用多。據(jù)統(tǒng)計，目前年我國微生物添加劑的產(chǎn)量約1 萬t 左右，與需求相差約10倍，遠遠跟不上飼料工業(yè)發(fā)展的需要。

2001 年我國寡糖總產(chǎn)量1.84 萬t，產(chǎn)值約6.42 億元。飼料行業(yè)寡糖產(chǎn)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(chǎn)品，普遍存在目標產(chǎn)物檢測難、寡糖生產(chǎn)關鍵酶產(chǎn)酶水平低、后續(xù)分離技術不過關、應用配套研究不深不全、產(chǎn)品質量和應用效果不穩(wěn)定。得益于功能性食品產(chǎn)業(yè)最近10 多年的發(fā)展，微生態(tài)產(chǎn)品研發(fā)方法、技術、成果，甚至產(chǎn)品可直接移植到飼料產(chǎn)業(yè)，該領域的很多方面，畜牧業(yè)生產(chǎn)實踐已走在了理論研究和專業(yè)法規(guī)的前面，監(jiān)督管理工作相對滯后。

我國飼用微生物添加劑的應用研究開始于20 世紀80 年代，1984 年何明清等利用微生態(tài)制劑防治雛雞白痢除了觀察到治療效果達92.84% 外，同時觀察到促菌生具有明顯促進雛雞的采食量和提高增重。1987 年何明清等率先研制成功8701、8801、8901等畜禽魚用微生物添加劑。“八五”期間，國家科委對“飼用微生物添加劑”組織重點攻關，“調痢生”等動物微生物制劑納入“八五”火炬計劃。此后，大量新的微生物添加劑被推廣應用。

近年來，四川農(nóng)大的仔豬用8501 和育肥豬用8701，南京農(nóng)大的“復合菌劑”，武漢大學的芽抱菌劑——特痢強，吉林農(nóng)大的931 活菌劑，上海的DM432菌粉，北京的增生素等產(chǎn)品在應用中都收到良好的效果。總的來說都具有提高飼料轉化率、動物增重、機體免疫功能、防病力和降低幼畜( 禽) 死亡率的功能。馮定遠等(2004)“JBC‘樂圖’乳酸菌提高豬生產(chǎn)性能及改善豬肉品質的效果”成果的具體方法是：在飼料中添加0.3% JBC“樂圖”乳酸菌液，40℃發(fā)酵約8h 后飼喂，同時在飲水中添加0.3% JBC“樂圖”乳酸菌液，通過噴霧方式凈化畜舍養(yǎng)殖環(huán)境。此外，水產(chǎn)動物養(yǎng)殖生產(chǎn)中也有把沼澤紅假單胞菌等光合細菌微生物添加劑使用于養(yǎng)殖水體中來改善水中生態(tài)環(huán)境。這一部分發(fā)展很快，尤其值得關注的是由于此類產(chǎn)品的功能橫跨水體環(huán)境與養(yǎng)殖兩個不同的行業(yè)與學科，在快速發(fā)展的同時，在管理上也有交叉形成的真空地帶，存留一些監(jiān)管隱患，值得重視。

微生物添加劑技術的發(fā)展趨勢主要集中在以下方面：

①加強飼用微生物資源的開發(fā)與利用，引進國外優(yōu)良菌種資源，加強菌種資源特別是極端環(huán)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(tài)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，這類產(chǎn)品安全性研究是難題也是弱項，我國獸醫(yī)學界對此類產(chǎn)品一直頗多質疑，值得引起重視；

④應研究建立實驗性動物模型、明確飼用微生態(tài)制劑作用的科學機理；⑤建立高密度發(fā)酵方法，提高我國飼用微生物的發(fā)酵工藝和產(chǎn)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(chǎn)品質量標準建設和強化監(jiān)管：尤其應對生產(chǎn)中的菌種、活菌含量、保質期標準和商品標簽規(guī)范等，制定出可操作和便于檢查的細則，規(guī)范微生物產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)、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(guī)，改變行政監(jiān)管落后于生產(chǎn)實踐的被動局面。

3.1 飼用氨基酸

(1) 微生物重要飼用氨基酸的代謝組學研究，為氨基酸代謝工程研究建立必要的理論基礎，這是一項長期的基礎性工作，它直接決定我國在中長期目標內擁有多少發(fā)展氨基酸的話語權；

(2) 重要飼用氨基酸微生物代謝工程平臺技術研究；

(3) 加快缺門品種研發(fā)，應用重組DNA 技術和代謝工程技術解決氨基酸合成代謝瓶頸，提高生產(chǎn)技術水平；

(4) 研究生物化工技術解決產(chǎn)品發(fā)酵周期長、分離提純技術落后、產(chǎn)品收率低和質量不高問題。

3.2 飼用酶制劑

(1) 重視新基因資源發(fā)掘、建庫和源頭創(chuàng)新研究：利用我國地域廣闊、生態(tài)多樣性與特異性條件加強新的微生物和基因資源開發(fā)研究；

(2) 建立平臺技術解決飼料酶性質的共性問題：應用基因工程技術、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、耐胃蛋白酶水解研究共性技術難題；

(3) 發(fā)揮已有優(yōu)勢重點突破：選擇少數(shù)有基礎的重點酶種—( 營養(yǎng)型、功能型、環(huán)保型)—應用基因工程技術提高產(chǎn)酶水平、降低生產(chǎn)和應用成本；

(4) 加快相關配套新技術如發(fā)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。

3.3 飼用肽類產(chǎn)品

(1) 高起點高目標定位：國內外飼用肽類產(chǎn)品技術差異不大，根據(jù)已有基礎條件，選好切入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(chǎn)品的研發(fā)共性平臺技術；

(3) 產(chǎn)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(fā)酵或培養(yǎng)來直接表達出目的抗菌肽，利用生物工程技術生產(chǎn)活性肽是發(fā)展方法；

(4) 優(yōu)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(chǎn)品及其大規(guī)模低成本生產(chǎn)技術。

3.4 飼用微生態(tài)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(tài)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(tài)目標菌群功能性指標測量與評價的無菌動物模型系統(tǒng)；

(3) 研究優(yōu)良動物微生態(tài)菌種低成本產(chǎn)業(yè)化技術和活菌保護技術；

(4) 突破幾種重要寡糖生產(chǎn)的關鍵酶應用基因工程改造和生產(chǎn)的關鍵技術，實現(xiàn)這些重要寡糖生產(chǎn)酶和相應寡糖的低成本工業(yè)化生產(chǎn)技術；

(5) 研究明確不同微生態(tài)產(chǎn)品之間生物學關系和微生態(tài)產(chǎn)品與動物微生態(tài)之間關系；

(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。

3.5 飼用植物提取物產(chǎn)品

(1) 建立植物次生代謝產(chǎn)物的現(xiàn)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響應研究；

(3) 建立以藥效成分為核心節(jié)點的組合化學與組合方劑學網(wǎng)絡( 層次、連接與系統(tǒng)) ；

(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(chuàng)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(wǎng)絡。

3.6 重視和規(guī)范飼料新產(chǎn)品的安全性評估、質量標準和知識產(chǎn)權建設

最后需要指出的是，在致力于替代傳統(tǒng)飼料抗生素的努力中，不可以指望依靠以上單一產(chǎn)品能夠畢其功于一役，往往需要多種產(chǎn)品或措施的交替或配合使用，同時還需要飼養(yǎng)措施甚至產(chǎn)業(yè)政策和專業(yè)法規(guī)的積極配合、跟進與傾斜支持，這或許是生物飼料添加劑發(fā)揮作用、回避飼料抗生素弊端的實事求是的解決方案。