飼料生物技術及微生物發酵工程的發展水平是國家飼料工業高科技發展程度的重要標志。應用生物工程技術，提高飼料工業的技術水平和企業的生產水平，符合經濟全球化和競爭國際化發展戰略及對策的需求。針對我國存在人畜爭糧。飼料利用率低、大量秸稈浪費、飼料安全衛生質量差、飼料發酵工業技術落后、產品少等問題，“九五”以來在我國“863”項目。攻關計劃、自然科學基金等課題資助下，通過高效、優質新產品的選育，發酵工程新技術新工藝的研究，有效提高了我國飼料生物技術和微生物發酵工程產品及其企業的整體水平，提高飼料的利用效率，增強我國飼料行業和畜禽產品的市場競爭力。

　　1.中國飼料工業國情背景

　　飼料和糧食生產一直是我國國民經濟的薄弱環節。由于受人口膨脹、耕地減少和肉食品消費增加的三重制約，我國糧食供需平衡十分脆弱、我國人均占有耕地不足1.3畝，占有糧食一直在  400千克以下，其中糧食總產量的40％左右用于飼料生產，發達國家這個比例為70％－80％。在耕地和水資源長期緊缺的情況下，我國糧食產量已很難提高。發展高效飼料工業，提高糧食向畜牧產品的轉化效率和飼料的利用率，是滿足人民對肉、禽、魚、蛋越來越大的需求量的最佳途徑。

　　飼料占養殖業生產成本的70％左右，是畜牧業科技進步的主力軍。應用全價配合飼料可以提高糧食20％－100％的利用效率。1998年我國飼料工業總產量達5600萬噸，居世界第二位，產值1290億元，在國民經濟40個行業中排名第19位。我國飼料工業科技發展的方向和急需解決的重大問題有以下幾點：

　　第一，由于精飼料原料資源短缺，開發非常規飼料特別是微生物發酵飼料，發展反芻動物，提高肉食產品，成為非常重要的議題。其中利用農副產品生產酵母培養物，利用農作物秸稈、牧草、水生飼料等生產青貯飼料是飼料資源開發的重點。新型微牛物發酵菌種的選育、引進和發酵工藝的改進是此類產品技術進步的關鍵。

　　第二，國產飼料添加劑品種少，技術落后。我國的飼料上業于二十世紀80年代才開始起步，1985年以后進人快速發展時期，1998年配合飼料產量比1990年增長了80％。但是科技發展水平和產品技術含量滯后于配合飼料產量的增長，這將影響到我國飼料行業的可持續發展。問題主要表現在國產飼料添加劑品種與數量的不足，特別是生物技術發酵產品的品種少、水平低。1999年全國有飼料添加劑生產廠家1000多家，年產量230多萬噸，產值約200億元。飼料添加劑高附加值原料進口量  1997年為 7.o1萬噸，耗用國家外匯 5000多萬美元。

　　第三，飼料轉化效率低，飼養周期長，飼料加工和養殖水平落后于世界先進水平。如肉雞的料肉比世界先進水平為（1.6-19）：1，我國為（2.5-3） ：1；蛋雞的料蛋比世界先進水平為（2.3－2.5）：1，我國為（2.7－3）：1；生長育肥豬的料肉比世界先進水平為（26－29）：1，我國為（3.1－3.5）：1。飼料轉化率低造成對資源的巨大浪費。新型飼料添加劑特別是酶制劑的研制開發是提高飼糧利用率的關鍵。

　　第四，飼料安全問題嚴重，產品衛生質量不夠。飼料安全直接關系到人類健康。近年來，因飼料安全引發的事件時有發生。1999年5月比利時發生的致癌物質二惡英污染飼料事件；歐洲使用肉骨粉飼料導致的瘋牛病事件；我國部分飼料廠商非法添加p一興奮劑，導致的供港豬大幅減少；歐盟以中國飼料中用藥過濫，殘留超標等原因于1996年9月停止進口中國的禽肉及其它相關產品。這一系列事件表明，人類要求的是綠色保健食品。新型高效綠色飼料添加劑是解決這一問題的最佳途徑。

　　2. 飼用發酵工程產品技術發展趨勢

　　飼用微生物發酵工程技術和產品在解決飼料工業難題上有著無與倫比的優點和巨大的發展潛力，是當前國內外的研究重點和發展方向。通過微生物發酵技術和酶制劑創造新產品、新技術和新工藝，與飼料生產相關企業和養殖業結合，組成一條龍聯合攻關隊伍，形成具有展示效應的技術與產品，是飼料生物技術研究的主要任務。目前具有較好研究基礎和潛力，又能解決飼料工業難題的發酵工程技術和產品主要有：

　　2.1 微生物發酵飼料及發酵添加劑

　　微生物發酵飼料上要是酵母產品。國外生產的酵母產品主要有：活性干酵母，酵母培養物，營養性酵母和酵母制品（如酵母提取物、酵母自溶物）、其中用于飼料工業的主要是營養性酵母和酵母培養物。我國的酵母類飼料產品主要有飼料酵母和酵母飼料。飼料酵母是真正的單細胞蛋白，每克細胞數大約80－100億，而酵母飼料目前摻雜使假嚴重，沒有嚴格標準。

　　酵母培養物是一種獨特的酵母產品，由特定的酵母菌種按特定的工藝和培養基進行發酵而形成。它在美國已存在50多年，是一種被廣泛接受的飼料產品。它含有一定的活性酵母，但不是主要成分，其主要的使用價值在于酵母細胞在培養基中產生的代謝產物和胞壁甘露寡糖。它在配合飼料中添加量在l％－10％。甘露寡糖對蛋雞在炎熱季節維持采食量特別有用，有助于種母雞增加蛋重和老年母雞維持良好的蛋殼品質，提高飼料利用率，可提高種母雞產蛋數3－5個，提高孵化率。因此應用領域非常廣闊。

　　發酵飼料的另一個產品是青貯飼料，它是反芻動物的主要粗飼料。1985年以來，農業部重點推廣青貯飼料技術，取得巨大成績。近15年來青貯技術中關于微生物青貯接種劑的研究與應用一直處于最為重要的地位，在美國注冊入市的微生物青貯添加劑有140多種，歐洲也有80多種。北美和歐洲國家青貯飼料制作已經廣泛使用微生物青貯添加劑，其效果已經為研究和生產領域所確證和接受。傳統青貯技術在青貯過程中營養物質損失大，開客后易腐敗。微生物青貯劑能夠控制青貯飼料發酵模式，減少青貯飼料損失，改善青貯飼料適口性。我國的青貯添加劑技術的研究與應用方面還十分薄弱，迫切需要加強。

　　2.2 微生物富集有機微量元素

　　飼料中的微量元素長期以來均以無機鹽的形式添加，其穩定性差，容易與維生素、草酸、植酸等發生反應，生物利用率低，也降低維生素的生物效價。而增加微量元素的添加量，則造成資源浪費。近年來，不同來源的有機態微量元素特別是微生物富集的微量元素逐漸被采用。大量試驗表明，微生物富集微量元素較之無機態不僅吸收利用率高，而且對增進動物健康，提高生產性能，減少應激等方面均起很大作用。如無機硒主要為亞硒酸鈉，飼料中直接添加時會降低豬雞的抗應激能力，轉群運輸屠宰時易導致血管壁破損，形成肌肉出血點，影響生長和肉質。若混合不均、局部濃度過高時則有劇毒。再如＋3價鉻是人和動物組織中葡萄糖耐受因子的重要組分，對人畜的耐力、抗應激能力很重要、而制革工業、電鍍工業中用的＋6價鉻有毒，是環境污染的元兇。利用酵母和真菌可以將＋6價鉻轉化為＋3價鉻，變毒為寶。因此結合金屬廢液排放企業的環保治污工程進行微生物富集微量元素，具有雙重效應。

　　2.3 微生物酶法生產維生素

　　泛酸鈣作為維牛素飼料添加劑，在畜禽養殖中具有重要的作用。目前國內飼料用泛酸鈣生產量為1600噸。生產泛酸鈣關鍵中間體泛解酸內酯需要拆分，有方法三種：其中化學拆分法的缺點是拆分劑太貴，成本高，分離困難，還有毒性和環境污染問題；誘導結晶法直接生產D－泛酸鈣，收率低，純度差，成本高，生產量??；生物法拆分主要指微生物酶法。最近國內篩選得到了能高產D一泛解酸內酯水解酶的微生物菌株，進行了DL一泛解酸內酯中間體拆分，產品質量能滿足D一泛酸鈣的生產要求，技術可以產業化，也有益于環境。

　　2.4 飼料酶制劑

　　植物性飼料原料中大約60％－80％的磷以難溶的植酸磷形式存在，雞、豬等對其消化率非常有限，一般只能利用15％左右。這在飼喂過程中造成許多問題：①造成磷源浪費。一方面飼料中的磷源不能有效利用，另一方面豬雞日糧中需要添加無機磷以滿足營養需要，提高了飼料成本；②形成高磷糞便，造成環境污染。飼料中85％左右的植酸磷會被動物直接排出體外，污染水和土壤。③植酸與鈣、鋅、銅等離子絡合還造成多種微量元素利用率下降。

　　植酸酶可以降解飼料中的植酸牛成可為畜禽利用的磷酸。仔豬日糧中添加500IU／kg的植酸酶，可以替代75％的磷酸氫鈣，并可促進豬的生長，提高飼料轉化效率和經濟效益，減少環境污染。蛋雞、蛋鴨需要從日糧中攝取大量的鈣磷以生成蛋殼。飼料中添加植酸酶可提高蛋禽對有機磷的利用效率，替代部分或全部磷酸氫鈣，提高效益，減少污染。

　　中國草食動物的大規模飼養必須依賴于農作物秸稈的高效利用。秸稈表面脂質和內部的木質素是降解關鍵。在豆科牧草、米糠、玉米、餅粕、秸稈等，其表面脂質是重要的抗營養因子。這是因為：①脂質本身是最能消化的營養成份，消化在油脂／水界面上進行，消化時間長，還需要膽酸鹽的幫助。②動物本身的脂肪酶主要由肝臟和胰腺分泌，進人消化道較晚，對長鏈飽和脂肪酸酯特別是秸稈表面的蠟質降解能力弱。③脂質一般包裹在這些飼料原料的表面，使其具有很強的疏水性，排斥其他消化酶接觸底物，大大降低總消化率。④我國在秸稈青貯和氨化時，機械前處理能力較差，切碎后秸稈原外表面積仍然占總表面積的一半以上，秸稈內纖維暴露程度低，這樣瘤胃消化酶不能充分接觸底物，延長消化時間，降低消化率。

　　利用微生物酶制劑，消除和降解飼料原料中的抗營養因子是提高消化率、節約飼料的關鍵。在合全脂米糠、高油玉米、草苜蓿粉、血粉、餅粕等的飼料中添加脂肪酶，可提高表觀消化能5％－11％，提高豬禽增重速度4％－10％，提高飼料利用率2％－7％，減少糞便排泄量。我國年產米糠1000萬噸，使用脂肪酶后相應節約的消化能相當于50－100萬噸玉米。在青貯添加劑中，國外很多使用酶制劑特別是耐酸性脂肪酶，提高秸稈生物學價值，經濟和社會效益更為巨大。

　　3. 中國飼用發酵工程產品的發展水平

　　酵母培養物在一次發酵后再經過團相二次發酵富集酵母代謝活性物質，發酵產物可促進瘤胃纖維素降解率20％，提高奶牛產奶量3％－8％，用液相加固相的工藝發酵生產，可顯著降低成本和廢水排放量。它含有的甘露寡糖可顯著降低腹瀉，替代抗生素，對于促進豬、雞、牛、羊生產貢獻大，因而有較高的附加值。在資源開發上，酵母培養物因可提高反芻動物瘤胃發酵效率，因而對我國牛羊牛產有重大意義。目前國內的酵母飼料因質量差，售價一般僅為1000－2500元／噸，而美國達農威的酵母培養物在國內的售價為7000－8000元／噸。國產酵母培養物生產成本在2000－2500元／噸，定價在3500－5000元／噸，將能充分搶占進口市場，經濟、社會效益）分顯著。

　　秸稈養畜在我國已被作為基本國策頒布實施。我國每年生產5.7億噸秸稈，隨著青貯和氨化秸稈技術的大面積推廣，已有25％的秸稈被作為飼料使用。1995年制作秸稈青貯7513萬噸，氨化秸稈2150萬噸，2項共節約飼料用糧1890萬噸。在青貯飼料8000萬噸中，需微生物青貯劑（添加量OS％計）40萬噸。微貯添加劑已選育了青貯飼料發酵用的發酵菌種，確定了青貯劑加工工藝、配方和產品檢測方法。2000噸發酵試驗證明，微貯添加劑可提高青貯秸稈乳酸含量10％，降低pH值0.25，大大提高青貯料的質量和穩定性。因而推廣應用前景極為廣闊。

　　我國配合飼料中鐵、鋅、鉻、硒年需要量為12萬噸左右，按有機態鐵、鋅、鉻、硒的生物利用率比無機態提高5％－10％計，則每年可節約鐵、鋅。銘、硒1萬噸以上。微生物富集有機微量元素工程技術已受國家自然科學基金前期資助。課題從食用及飼用真菌菌株中選育出富集鐵鋅能力強（含量分別達到6380mg／kg和 5900mg／kg）的優良菌株，明確其最佳富集條件和鐵鋅存在的形式以及在動物體內代謝利用的機制。該課題的研究成果已經申請國家發明專利。

　　微生物酶法生產D一泛酸鈣技術已完成了微生物酶法的中試（中試規模1噸發酵罐）研究，篩選到產D  泛解酸內酯水解酶的微生物菌株，建立了底物和產物的簡單檢測方法；分離出D－泛解酸并進行內酯化反應制備出D－泛解酸內酯。國內外文獻檢索查新認為：國內尚無生物技術方法拆分泛解酸內酯的研究報道，國外僅日本第一制藥公司采用相同的技術路線，本項研究處于國際先進水平，具有我國自主產權，相關技術已中請專利。

　　4. 飼料生物技術成就突出

　　低聚糖是指2個單糖通過糖甘鍵連接起來形成的直鏈或具支鏈的一類糖的總稱。甘露低聚糖、異麥芽低聚糖、低聚果糖、低聚木糖及低聚氨基葡萄糖等。低聚糖除了具有低甜度、低熱量、穩定、安全無毒等良好的理化特性外，還是非常有效的雙歧桿菌促生長因子，是珍貴的益牛物質，并有望取代抗生素用作飼料添加劑防治疾病。“八五”、九五”國家攻關計劃支持的“酶法生產低聚精”課題，利用高效生物反應器技術、高效酶轉化技術進行了低聚糖的酶活生產，取得多項成果。其中“低聚果糖生產”、“堿性p－甘露聚糖酶的生產方法’已申請中國專利，“新型肝甘露聚糖酶的研制’榮獲2000年國家科技發明二等獎。

　　“九五”國家科技攻關專題“發酵法生產維生素”，建立了一條年產10噸麥角固醇的生產線，生產成本降低20％以上。開發了新型熒光燈材料及光轉化反應器，用于維生素D2  光化反應；優化了工藝路線，完成中試，為生產提供充分和有效的工業化參數。建立新的高效層析分離精制工藝，為光照反應器配套，維生素D2  吸收率達到38％－40％，為我國建立年產20－50噸生產線提供基礎設計。此項研究成果2000年獲得國家計委牛物技術產業化專項支持1億元，以實施產業化生產。

　　酶制劑開發中最大的難題，是表達產量低，牛產企業效益差。用基因工程方法，特別是畢赤酵母來表達植酸酶，“九五’期間獲得了國家“863”項目的支持，其突出優點是：本身是飼用酵母，安全性好；表達產量高，如重組酸性植酸酶產量可達50萬U／mL，較原始菌株提高1000倍以上；表達產物直接分泌到培養基中，具有酶活性，可直接用于生產飼用酶制劑，降低成本，提高效益。重組植酸酶成果1999年獲得國家計委生物技術產業化專項支持1億元，實施產業化生產。相關技術已申請國家發明專利。

　　加人WTO后，飼料上業和畜牧業是我國有相對優勢的產業，產品的數量需求擴大，產品的質量要求更高、世界飼料工業的發展趨勢是：低速增長，競爭加劇，市場向大集團公司集中，產品質量高，安全性和高科技含量更為突出，因此對飼料添加劑的創新性要求更高，產品更新換代加快。研究和應用飼料生物技術微生物發酵產品及添加劑，開發飼料添加劑資源，提高營養元素的消化吸收率，提高飼料生產和養殖企業經濟效益，是適應市場國際化需求非常必要的措施，是目前及今后相當長時間的新產品研究發展方向。