饲料篇
国内外饲料添加剂发展水平对比
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(2)饲料酶制剂技术研发情况 20世纪40年代，微生物α-淀粉酶的液体深层发酵技术实现了工业化生产以来，酶制剂产业已形成一个富有活力的高技术产业。1975年Kemin公司首先推出了世界上第一个商品饲用酶制剂。30年来国外开发的饲用酶制剂至少10多种，如植酸酶、蛋白酶、淀粉酶、β-葡聚糖酶等，欧洲95%以上饲料都添加酶制剂。2003年世界工业酶制剂总产值21亿美元，其中诺维信酶产品占44%为9.24亿美元，诺维信饲料酶制剂产品产值占该公司总酶制剂产品产值11%为1.03亿美元，占全球饲料酶制剂产值2.27亿美元的45%，1995年在天津设立的酶生产车间和在北京设立的研究院代表了世界最高的酶生产技术和研发水平。饲料酶市场发展趋势和前景吸引了许多研究机构和公司涉足饲料酶领域，其他从事饲料酶研究和生产的公司还有美国Genecor公司(4200万美元)、德国BASF公司(936万美元)、瑞士Roche公司、瑞士Novartis公司、美国DuPont公司等，各自都以自己的核心竞争力而占据世界酶领域一席之地。尽管饲料酶制剂开发应用只29年历史，但现已成为世界工业酶产业和饲料添加剂产业中增长最快的部分。统计资料显示，近5年饲用酶市场产值年增长率11%，预计到2010年饲料用酶的世界市场产值将达到8亿美元。 目前世界酶制剂年产值25亿美元，世界饲料酶制剂产值占10%为2.5亿美元。推算目前世界70%配合饲料(4.2亿t)添加0.2%酶制剂计算所需饲料酶的潜在总量为84万t，产值8亿美元，尚有5.5亿美元的增长空间。未来10年 (2009-2019)按翻倍后的12亿t配合饲料中70%添加0.2%酶制剂和7,500元/t计，预期世界饲料酶潜在年总需求量168万t，产值 15.75亿美元。目前世界酶制剂总产值中饲料酶占10%，其它工业用酶增长相对稳定，饲料酶7年来年增长率均在10%以上，是同期世界酶制剂产业分支中发展最快最大的贡献者。有理由给予饲料酶前途良好预期。 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： ①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。 ②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。 ③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。目前，商业化饲用活性肽生产仅见美国奥特奇公司生产的产品技术含量不高的 UP1672系列生物肽粗品，这些产品在北美国家仔猪日粮中已使用10多年，迄今并没有严格意义上的饲料用肽类产品问世。 毫无疑问，饲料用活性肽应用前景和潜力看好，从短期看，寄希望于抗菌肽以替代品饲料用传统抗生素既不现实，也还有不少理论问题有待明确，因此当下明确肽类产品现实的饲料应用目标和对应的研究思路十分重要，还需要理性区分旨在促进消化的蛋白酶解产生的肽类混合物与结构功能明确的单一肽，这是具有不同性质、不同作用、不同层次、不同科学含义的两类产品。位于旧金山的Genencor-DaniscoDivision研发中心无疑是这一领域的领先者。从1980年代初发现第一个抗菌肽至今近卅年，新发现的抗菌肽已经超过1千种，发表的相关论文数以千计，迄今从中成功开发的人药用抗菌肽不过3-4种，这足够说明了抗菌肽产业化的真实难度;另外关于肽的国际会议、区域性、国家性专业会议的高频度和大规模预示饲料用肽瓶颈技术的突破性成就需要先导学科、基础学科的前行铺垫解决面上和上游基本难题，饲料用肽的问题远远不只是属于饲料领域，因此饲料用肽类产品的产业化任重道远。 国际饲料用活性肽的技术发展趋势如下： ①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; ②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; ③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; ④转基因肽表达产物的分离纯化研究; ⑤ 饲料用肽产品的药理学与毒理学研究; ⑥饲料用肽产品的结构功能关系研究。 |
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