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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 Du Pont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t)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)按翻倍后的12億t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。 |
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