中國與國外飼料添加劑的比較研究

　　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(fèi)量650萬t，歐共體560萬t。2008年中國添加劑預(yù)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(shù)是添加劑技術(shù)，生物技術(shù)是添加劑技術(shù)核心之一。因此，研制能促進(jìn)動(dòng)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(zhì)的變化，主流產(chǎn)品基本實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，由進(jìn)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(shù)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(zhuǎn)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12年來取得了長足進(jìn)步，作為第一飼料酶的國產(chǎn)轉(zhuǎn)基因植酸酶從研發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用到出口貿(mào)易都贏得了與國外產(chǎn)品比肩共進(jìn)的可喜局面;

　　(2)新世紀(jì)初僅用3-5年時(shí)間就實(shí)現(xiàn)了第一飼用氨基酸即賴氨酸從進(jìn)口國到出口國的轉(zhuǎn)變，這兩個(gè)典型產(chǎn)品的巨大進(jìn)步說明我國生物飼料添加劑行業(yè)的科技貢獻(xiàn)和產(chǎn)品科技含量都達(dá)到一個(gè)新的水平和階段，具有標(biāo)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(yīng)用歷史的國粹，至今依然具有植物種質(zhì)資源、方劑配方、臨床應(yīng)用千年歷史的國際優(yōu)勢，短板在機(jī)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(duì)優(yōu)勢分別反映了我國技術(shù)研發(fā)的國際水平、產(chǎn)業(yè)發(fā)展的國際實(shí)力和悠久厚實(shí)的文化特色，是為“三優(yōu)”。除了以上三個(gè)代表性亮點(diǎn)外，我國飼料添加劑產(chǎn)品核心技術(shù)在宏觀面上與發(fā)達(dá)國家比還存在明顯差距，是為“一憂”。

　　下文以“三優(yōu)一憂”為主線簡要描述了生物飼料添加劑技術(shù)發(fā)展的國內(nèi)外現(xiàn)狀，提出了“為適應(yīng)健康、安全與環(huán)保等新經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求，急需采用最新科技尤其是生物技術(shù)進(jìn)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(duì)策。

　　(二)五大生物飼料添加劑產(chǎn)品的國內(nèi)外技術(shù)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(shù)等高新技術(shù)研制對(duì)動(dòng)物具有特定生物學(xué)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(dāng)前生物飼料添加劑技術(shù)發(fā)展的主要趨勢。

　　1、國外生物飼料添加劑技術(shù)研發(fā)情況

　　以基因工程、蛋白質(zhì)工程和代謝工程為核心的現(xiàn)代生物技術(shù)已成為新世紀(jì)生物飼料研制的主流技術(shù)。上世紀(jì)八、九十年代，以基因工程和蛋白質(zhì)工程等高技術(shù)成果在酶制劑領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化和氨基酸基因工程菌研制成功并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化都是具有劃時(shí)代意義的成果。目前，發(fā)達(dá)國家基本實(shí)現(xiàn)了主要飼用氨基酸和酶制劑基因工程化技術(shù)；抗菌肽研制核心技術(shù)還是基因工程和生化工程技術(shù)，其在微利飼料工業(yè)中成功應(yīng)用的關(guān)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(gè)學(xué)科與領(lǐng)域的國際研究熱門，其瓶頸技術(shù)的突破尚須假以時(shí)日，達(dá)至實(shí)用還有相當(dāng)距離。而代謝工程研究遠(yuǎn)比基因工程和蛋白質(zhì)工程要高級(jí)、復(fù)雜和困難得多，具有重要方法學(xué)意義。隨著現(xiàn)代分離技術(shù)、組合化學(xué)、代謝組學(xué)、藥理學(xué)與中藥學(xué)的結(jié)合應(yīng)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)飼料用氨基酸研發(fā)主流趨勢

　　上世紀(jì)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(shù)水平的提高以及大豆面積增長有限以及動(dòng)物性蛋白飼料禁用，賴氨酸消費(fèi)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)，上世紀(jì)世界賴氨酸生產(chǎn)技術(shù)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(huì)社)等公司。蛋氨酸依靠化學(xué)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(shù)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(fèi)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(fèi)大國，年消費(fèi)量在28和11萬t以上。近年美國賴氨酸消費(fèi)保持年均增速約15%，西歐賴氨酸年消費(fèi)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(fèi)量6萬t，增速強(qiáng)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、24和12萬t/年。由于需求的持續(xù)增長，國際大公司都在擴(kuò)建或建設(shè)新的生產(chǎn)裝置，如德國Degussa新建了一套年產(chǎn)7.5萬t的生產(chǎn)裝置;日本擁有先進(jìn)的賴氨酸生產(chǎn)技術(shù)，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(kuò)大。世界蛋氨酸總產(chǎn)能將達(dá)到110萬t/a左右，但產(chǎn)量不會(huì)超過70萬t，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(yīng)用基因重組技術(shù)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(xué)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(shù)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(shù)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(jìn)入日本市場。

　　①構(gòu)建高產(chǎn)氨基酸微生物代謝工程菌，通過重組DNA技術(shù)改變代謝途徑分支點(diǎn)上的流量或引入新的代謝步驟與管徑構(gòu)建新的代謝網(wǎng)絡(luò)，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(shù)新紀(jì)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(shù)，這代表著飼料氨基酸技術(shù)發(fā)展主流方向;

　?、诖x工程研究比基因工程研究要復(fù)雜得多，已建立了一系列特異性研究手段，包括定點(diǎn)突變,插入失活及計(jì)算機(jī)分子空間構(gòu)象模擬等手段,揭開了許多關(guān)鍵酶如何受反饋抑制的謎底，會(huì)推動(dòng)氨基酸代謝工程取得突破進(jìn)展;

　?、凵锘ぜ夹g(shù)在氨基酸工業(yè)中應(yīng)用有力地推動(dòng)了氨基酸工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，許多大型企業(yè)如杜邦、孟山都、拜耳、陶氏化學(xué)都在投巨資進(jìn)行生物化工技術(shù)研究，其中先進(jìn)的現(xiàn)代化產(chǎn)物分離提取技術(shù)也是影響生產(chǎn)成本的重要元素;

　?、軕?yīng)用生物技術(shù)培育飼料專用作物作為作物科學(xué)一個(gè)新的分支學(xué)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(shù)研發(fā)絕對(duì)是一個(gè)長線項(xiàng)目，需要長期的積累和沉淀形成優(yōu)勢。