生物技术在畜牧业生产中的应用研究进展

87529847

生物技术（Biotechology）是指用活的生物体（或生物体的物质）来改进产品，改良植物和动物，或为特殊用途而培养微生物的技术。现代生物技术是在传统生物技术基础上发展起来的，以DNA重组技术的建立为标志，以现代生物学研究成果为基础，以基因或基因组为核心，并辐射到各个生物科技领域;利用生物特定功能，通过现代生物技术的设计方法和手段，改变动物体内生理生化反应和物质代谢过程，运用饲料加工处理新技术和研制新型饲料添加剂产品等，为人类生产出所需的各种物质，包括粮食、医药、食品、化工原料、能源、金属等各种产品。现代生物技术运用于畜牧业可以用来节省饲料，提高饲料利用率，提高环境质量，预防动物各种疾病，以达到动物生产的优质、高产和高效，同时还可生产出一大批新型的营养品、保健品和添加剂。
　　1  新型饲料添加剂的生产
　　1.1  甜味剂　　
　　目前已商品化应用的二肽甜味剂有阿斯巴甜（aspartame）和阿力甜（alitame）。阿斯巴甜通过生物技术合成，它是一种二肽，其甜度为蔗糖的180～200倍，阿力甜的甜度是蔗糖的2000倍。最甜的是在阿斯巴甜基础上合成的一种称为乐甜（neotame）的二肽甜味剂，其甜度可达蔗糖的11000倍。甜味剂能增进雏鸡和仔猪食欲，初生雏鸡饮用一定浓度的糖水可提高初生雏鸡的成活率，并可提高应激状态下鸡的采食量，改善适口性。　　
　　1.2  酶制剂　　
　　酶制剂是从动、植物和微生物中提取制备的具有酶特性的高效生物活性物质，通常与少量载体混合而制成粉剂。应用生物技术生产的酶有蛋白酶、纤维素酶、脂肪酶、乳糖酶、植酸酶、非淀粉多糖酶、果胶酶等。饲用酶制剂能够直接分解底物，供给机体营养物质;刺激内源性消化酶的分泌，水解植物细胞壁使细胞内营养物质释放出来;破坏饲料中的可溶性非淀粉性多糖，降低肠道内容物的粘度，增加养分的消化吸收;参与动物内分泌调节，促进合成代谢。王安等人在饲粮中添加纤维素复合酶，可使瘤胃中玉米秸秆的干物质、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、木质素、纤维素、半纤维素的消失率分别提高到15.18%、14.27%、7.08%、11.26%、7.04%和28.58%。尹长安等用纤维素酶对玉米秸秆的全株及叶茎进行分解研究发现，葡萄糖含量明显增高，对秸秆、粗纤维素分解效果显著，用于饲养奶牛产奶量提高、饲料利用率提高。　　
　　1.3  益生素　　
　　益生素是将微生物菌体或其相应物质直接饲喂动物，参与动物胃肠道微生物群的生态平衡及维护胃肠道的正常功能，从而达到动物保健及提高生产性能的目的。益生素的主要菌种有乳酸杆菌、双歧杆菌、粪链球菌、酵母菌、枯草杆菌等。肖振铎等用抗生素作对照，研究了产酸型活菌制剂对仔猪，肉仔鸡和产蛋鸡的效果，与对照组相比，到60日龄时仔猪平均增重提高14.3%，对腹泻的治愈率达98.62%，产蛋率提高4.38%，死亡率降低3.81%，肉仔鸡生长速度提高5.35%，饲料消耗降低5.34%。　　
　　2  运用生物技术处理饲料中有毒有害物质　　运用生物技术脱毒是一种有发展前景的方法。Ceigler筛选比较了真菌、细菌酵母消除黄曲霉毒素的能力，发现了橙色杆菌能在体外消除黄曲霉素。Gebek认为酵母细胞壁能吸收毒素和致病细菌。Devegonda等验证，啤酒酵母培养物添加到含有黄曲霉毒素的日粮中可使鸡的体重、饲料利用率、抗新城疫的血凝抑制滴度提高，死亡率下降，法氏囊相对比重提高。体外试验发现，有88%的毒素被降解。Raju等模拟肉鸡消化道理化环境，将从酵母培养物中提取具有抗原活性的物质和黄曲霉毒素饲料在pH=6.5，温度为37℃条件下，温育3小时，发现提取物对黄曲霉毒素、玉米赤霉烯酮和赭曲霉毒素结合率分别为82.5%、51.6%和26.4%。利用微生物发酵技术，可使棉籽饼粕和菜籽饼粕中的棉酚含量下降至饲用水平。李延云等筛选出脱毒率达91%的菌种，使棉籽饼的饲用价值得到明显的提高。另外，国内已有多家成功的利用微生物单菌或多菌发酵工艺，使棉饼中游离酚含量降至0.04%以下，菜饼中异硫氰酸酯、恶唑烷硫酮含量降至0.045%以下，这些技术已在实用中取得了较好的效果。　
　　3  单细胞蛋白（SCP）的生产　　SCP是指利用各种基质大规模培养细菌、酵母菌、霉菌、微藻、光合细菌等而获得的微生物蛋白，是现代饲料工业中重要的蛋白来源。SCP营养丰富，蛋白质含量高，所含氨基酸组分齐全平衡，且有多种维生素，消化利用率高，而且其原料来源广，微生物繁殖快，成本低，效益高。细胞和酵母利用甲醇、乙醇、甲烷和多链烷烃生产SCP;利用废物中的许多物质转化为SCP，如稻秸、蔗渣、柠檬酸废料、果核、糖浆、动物粪便和污物等：以淀粉副产物的混合物为原料，通过固态发酵法生产单细胞蛋白;利用藻类（如小球藻、蓝藻）生产SCP。每千克SCP可使母牛产奶量增加6%～7%，用含10%SCP的饲料喂蛋鸡，产蛋量增高21%～35%，1吨SCP可节约饲粮5～7吨。上海酵母厂通过特异生物技术培育成能富积微量元素的微生物，如硒酵母、锌酵母等，蛋白质含量达62%～79%，富含胡萝卜素、藻兰蛋白、藻酸钠及类胰岛素等活性物质。　
　　4  发酵工程技术　　发酵工程是一门利用微生物的生长和代谢活动来生产各种有用物质的工程技术。该技术可用于生产抗生素、维生素等常用药物和微生物蛋白、氨基酸、微生物饲料的生产，还可用来净化有毒的高分子化合物，消除有毒气体和恶臭物质以及处理有机废水、废渣等等。目前，利用发酵法或半合成法生产的维生素有维生素C、维生素B2、维生素B12、维生素D以及β-胡萝卜素等。该技术已在用新菌种生产氨基酸过程中被应用，Komatsubar等人在生产苏氨酸的一些菌种以及在L-赖氨酸、L-苏氨酸的生产中已成功地使用了基因工程技术。随着理想氨基酸模型的深入研究，将具有生产不同氨基酸的菌种或其基因按理想营养模式进行组装，以期在体外或体内生产出满足动物需求的新一代理想天然产品。理想氨基酸复合制剂的研究开发，将会成为今后研制生产氨基酸的发展趋势。　　
5动物生物技术　　基因工程技术为胚胎工程技术的发展提供了新的手段，可大大提高家畜良种的繁育和推广。将外源基因导入动物的基因组并获得表达，由此产生的动物称为转基因动物，如目前已有转基因鱼、鸡、牛、马、羊等各种动物成功的报道。据报道，给奶牛注射DNA重组牛生长激素，产奶量提高15%～30%;给猪注射DNA重组猪生长激素，生长速度提高10%～30%，饲料转化率提高5%～15%，胴体瘦肉率提高10%～30%。　
　　现在许多不同的蛋白质可用DNA重组技术在细胞、酵母和组织培养下经大规模的表达而进行生产。1990年得到世界上第一头未表达的转基因公牛Herman，转基因公牛Herman与非转基因母牛交配，产生了转基因后代。在1995年底和1996年，这些母牛开始泌乳，乳中含有人乳铁蛋白，后来又培育出促红细胞生成素的转基因牛。美国DNX生物技术公司用猪β珠蛋白启动子与人血红蛋白基因融合后得到转基因猪。　　
现代生物技术在动物营养中的应用还处于初级阶段，随着对动物营养和功能的深层了解及物质合成技术的完善，将可以通过生物技术促进饲料业的飞速发展。现代生物技术与传统的营养研究方法相结合，研究营养物质分子作用机制，将是未来营养研究的重要领域，必将为畜牧业高效、持续、稳定发展开辟新的广阔前景。