在2015年全國現(xiàn)代畜牧業(yè)建設(shè)工作會議上，農(nóng)業(yè)部傳達(dá)了中共中央政治局委員、國務(wù)院副總理汪洋關(guān)于發(fā)展現(xiàn)代畜牧業(yè)的重要批示，并明確今后一個時期加快推進(jìn)現(xiàn)代畜牧業(yè)建設(shè)的總體思路和工作重點。

飼料工業(yè)現(xiàn)代化是畜牧業(yè)現(xiàn)代化重要基礎(chǔ)之一，我國是世界第二大飼料生產(chǎn)國，飼料產(chǎn)業(yè)成為我國經(jīng)濟持續(xù)健康發(fā)展的一個重要支柱產(chǎn)業(yè)。但由于我國人均耕地面積少，同時近年來生物質(zhì)能源的高速發(fā)展，對玉米等資源的消耗增加，用于飼料生產(chǎn)的原料出現(xiàn)了不同程度的緊缺，這已經(jīng)成為了制約我國飼料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個瓶頸問題。

酶是具有生物催化功能的生物大分子，即生物催化劑，它能夠加快生化反應(yīng)的速度，但是不改變反應(yīng)的方向和產(chǎn)物。飼料用酶在解決人畜爭糧、養(yǎng)殖環(huán)境污染以及為人類提供安全的動物性產(chǎn)品方面有著重要意義，是公認(rèn)的“綠色”飼料添加劑。飼料用酶不僅可以減少飼料中抗生素及其他化學(xué)添加劑的使用,提供更為安全、優(yōu)質(zhì)的動物產(chǎn)品，而且能大幅度減少動物排泄物中的氮、磷等有機物含量,減少畜禽養(yǎng)殖污染物的排放。同時，它還可以提高飼料利用率并拓展新的飼料資源。

以飼料用磷為例，飼料主要原料（如玉米、豆粕）中所含的磷約40-70%是以植酸磷的形式存在。由于豬、禽等單胃動物消化道內(nèi)缺乏能分解消化植酸磷的酶，僅能利用原料中磷的20-30%。傳統(tǒng)飼料中需要額外添加磷酸鹽等用來滿足動物生長需要，大部分未被消化的磷從糞便中排出釋放到養(yǎng)殖場周邊環(huán)境中。此外，植酸可以通過螯合作用降低動物對鋅、鐵、錳、鈣、鉀等微量元素的利用率，通過與蛋白質(zhì)結(jié)合成植酸復(fù)合體而降低蛋白質(zhì)的消化吸收率，從而使飼料的利用率降低。植酸酶是催化植酸及植酸鹽水解的一類酶的總稱。大量研究表明，在豬、禽的飼料中添加植酸酶，可使飼料中磷的利用率提高40-60%，糞便中磷的排出量減少30-50%。

以植酸酶為代表的飼料用酶已成為飼料業(yè)中增長速度最快的產(chǎn)業(yè)，且增長空間巨大。然而飼料用酶的性能不能滿足養(yǎng)殖業(yè)要求、生產(chǎn)成本高等問題成為其大規(guī)模推廣應(yīng)用的瓶頸。同時與普通工業(yè)用酶不同，飼料用酶須同時具備高催化效率、耐受80℃以上的制粒高溫又要在動物正常體溫下有高活性、抗蛋白酶、在強酸性的胃和中性的腸道中均維持高活性等特殊要求。

我國研究人員從飼料用酶的分子生物學(xué)基礎(chǔ)性科學(xué)問題入手，建立了一套擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的飼料用酶基礎(chǔ)研究和產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)體系，研發(fā)出具有國際領(lǐng)先水平的系列飼料用酶，解決了飼料用酶性能、成本、知識產(chǎn)權(quán)和可持續(xù)研發(fā)等瓶頸問題，使我國飼料用酶迅速發(fā)展成為具有國際競爭力及社會、經(jīng)濟和生態(tài)效益顯著的新興產(chǎn)業(yè)。

我國科研人員還應(yīng)用自主研發(fā)的技術(shù)體系，從新疆冰川和火焰山土樣，動物消化道，酸礦及棉漿廢水等特殊環(huán)境中克隆到了十余種飼料用酶的基因片段1388個，全長基因386個。對獲得的飼料用酶新基因進(jìn)行特性表征研究，發(fā)現(xiàn)184個具有特殊結(jié)構(gòu)或性能的新型酶。近年來在GenBank數(shù)據(jù)庫中注冊的植酸酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶、甘露聚糖酶、α-半乳糖苷酶基因相關(guān)序列數(shù)700余個，占全球同類酶基因注冊總數(shù)的30%。我國還在飼料用酶的構(gòu)效機理和高效表達(dá)機制研究方面取得突破，構(gòu)建了高效的酶分子改良和表達(dá)技術(shù)體系，解決了酶難以滿足飼料高溫制粒要求，易被胃酸和消化道蛋白酶降解，以及產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)成本高等瓶頸問題。國際上首次獲得了集高比活性、耐高溫、嗜酸、抗蛋白酶為一體的綜合性能優(yōu)越、全面滿足養(yǎng)殖業(yè)需求的酶蛋白，并構(gòu)建了表達(dá)水平達(dá)10-50g/L級的高效表達(dá)技術(shù)體系，居國際領(lǐng)先。

由于成功地將飼料用酶研究成果轉(zhuǎn)化到實際生產(chǎn)中去，目前飼料用植酸酶的國內(nèi)市場價格僅為1995年國外產(chǎn)品進(jìn)入我國市場時的4%，添加成本僅為當(dāng)時的1.4%，利用該飼料用酶技術(shù)生產(chǎn)的植酸酶產(chǎn)品占據(jù)了國內(nèi)植酸酶市場份額的90%以上，60%以上的產(chǎn)品實現(xiàn)出口，國外產(chǎn)品基本退出中國市場。多年來，我國植酸酶的研發(fā)始終處于國際領(lǐng)先水平，且相關(guān)技術(shù)已向美國等發(fā)達(dá)國家輸出。由首次實現(xiàn)規(guī)�；�生產(chǎn)的單一植酸酶發(fā)展為完整的系列產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于畜禽和水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域，且技術(shù)水平持續(xù)提升，如耐90℃高溫的植酸酶技術(shù)水平達(dá)6.4萬IU/mL發(fā)酵液，引領(lǐng)了世界飼料用酶研發(fā)的方向。在對植酸酶技術(shù)深入研究的基礎(chǔ)上，我國在其他飼料用酶技術(shù)上也取得整體性突破，形成了比較完整的多種飼料用酶生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)鏈。除植酸酶外,飼料用木聚糖酶、β-甘露聚糖酶、β-葡聚糖酶、α-半乳糖苷酶、葡萄糖氧化酶、果膠酶等多種酶制劑已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。促進(jìn)了系列飼料用酶的研發(fā)與迅速的普及應(yīng)用，推動了整個飼料酶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

目前，通過飼料用酶技術(shù)成果的推廣和應(yīng)用，我國每年節(jié)約飼料用糧5000萬噸、磷資源1000萬噸，減少養(yǎng)殖業(yè)磷、氮等有機物排放1300萬噸以上，并降低了飼料中抗生素的使用量，實現(xiàn)了經(jīng)濟效益、社會效益、生態(tài)效益“三贏”，對推動飼料產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，促進(jìn)畜牧業(yè)提質(zhì)增效，加快畜牧業(yè)現(xiàn)代化的步伐發(fā)揮了重要作用。

作者：姚斌，系中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所研究員；王苑，系中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所助理研究員。

 來源：中國農(nóng)科院網(wǎng)站