陈锋亮,济南百斯杰应用研发总监,中国农业科学院研究生院博士毕业,曾在科研机构、外企任职做技术工作,主持过国家自然科学基金、农业部公益性行业专项、企业自主研发等多个项目,在国内外期刊上发表学术论文22篇,其中SCI/EI收录8篇,获得授权发明专利7项,出版著作1部,在畜牧食品行业已有10年以上从业经验。
在过去的畜牧生产实践中,抗生素作为药物添加剂发挥了很大作用。目前,世界范围内的减抗、限抗、禁抗呼声越来越高,积极推动禁止抗生素作为饲料添加剂使用。因此,无污染、无残留的绿色饲料添加剂,愈来愈受到行业重视。饲用酶制剂主要来自于微生物发酵,是一种公认的安全、可替代抗生素的绿色饲料添加剂。如何在生产实践中更好地选择和应用饲用酶制剂?未来的研究与应用机会又有哪些?值此2018 VIV China官方论坛——饲料科技国际论坛召开之际,主办方之一新饲料传媒的记者采访到济南百斯杰生物工程有限公司研发总监陈锋亮,请他就以上问题为大家做一分享。
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新饲料传媒:当前的养殖形势,面临市场、原料、疫病、环保、食品安全以及国际竞争等多方压力,饲料酶制剂的应用公认解决了诸多养殖难题。请您对当前行业应用的酶制剂种类及应用情况做一简单介绍。
陈锋亮:自上世纪90年代,饲料行业才开始普及使用饲料酶制,植酸酶是第一个在饲料中使用的酶制剂,也是截至目前应用普及率最高、效果公认的酶制剂。目前,饲料酶制剂已从单一植酸酶发展到了多种多样的产品,在中国《饲料添加剂品种目录(2013)》酶制剂类别中,目前已允许有13类酶制剂:植酸酶、β-木聚糖酶、β-甘露聚糖酶、β-葡聚糖酶、纤维素酶、α-半乳糖苷酶、果胶酶、淀粉酶、麦芽糖酶、蛋白酶、角蛋白酶、脂肪酶、葡萄糖氧化酶,这些酶中除麦芽糖酶在实际应用中少见外,其余12类酶制剂以单一或复合酶形式在饲料行业均有应用。此外,2018年4月27日农业农村部第21号公告对《饲料添加剂品种目录(2013)》进行了补增,将溶菌酶(源自蛋清)、β-半乳糖苷酶、菠萝蛋白酶、木瓜蛋白酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶6类食品酶制剂纳入饲料酶类别,适用范围扩大到犬、猫,进一步扩大了饲料酶的品种类别。
酶制剂在饲料行业的应用目前可分为体内应用、体外应用两种情况:1)体内饲用酶的应用目前主要以植酸酶、复合酶形式为主,实际中也会额外添加木聚糖酶、甘露聚糖酶、淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、葡萄糖氧化酶等其中的一种或几种以增强相应的效果,在应用时需综合考虑动物类型(禽、猪、水产、反刍等)、饲养阶段(幼龄阶段、成年阶段、老龄阶段)、饲料组成(玉米-豆粕、玉米-杂粕、麦类-豆粕、杂粮-豆粕、杂粮-杂粕等)、饲料加工方式(是否高温制粒)等多方面因素。2)体外饲用酶的应用主要指的是对饲料原料的体外预消化处理,主要有酶解、酶菌协同两种形式,进一步提升酶制剂的应用效果,规避酶制剂耐热性差、耐酸性差、最适反应条件与动物体内环境不匹配等诸多弊端。针对高蛋白含量原料(例如豆粕)处理,多选用蛋白酶类,以提高蛋白消化率和产生功能小肽,也有用NSP酶辅助增效的;对于高纤维含量原料(麸皮、酒糟、果渣等),处理多选用NSP酶类,以降低其中NSP的抗营养效果,提高饲料的消化率。
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新饲料传媒:饲料酶制剂推动了无抗养殖进程。其中,葡萄糖氧化酶作为一种潜力比较大的酶制剂,请您介绍一下葡萄糖氧化酶产品的应用优势?
陈锋亮:葡萄糖氧化酶(glucose oxidase,GOD)是一种需氧脱氢酶,属于氧化还原酶类,能够专一氧化β-D-葡萄糖生成葡萄糖酸和过氧化氢,同时消耗大量氧气,起到去除葡萄糖、脱氧、杀菌、抑菌、协同增效抗生素等效果,因此已被广泛用于食品加工、医药生产、工业生产以及畜牧养殖等领域。
早在1999年,葡萄糖氧化酶已被定为12种允许使用的饲料酶制剂添加剂之一,允许在畜牧业上应用。随着生物技术发展、生产成本降低以及畜牧行业减抗、限抗政策趋紧,葡萄糖氧化酶以其耗氧、产酸、产过氧化氢三重有利于肠道健康的功效,近几年被行业普遍关注和尝试。目前针对动物肠道健康、防止饲料霉变、缓解霉菌毒素中毒症状、抗生素协同增效和减量等方面已有使用,取得了比较理想的效果。尽管如此,关于葡萄糖氧化酶统一的酶活评价方法、用法、用量、适于动物及年龄阶段、与其他组分配伍稳定性、效果评价等方面,还需要行业同仁继续共同努力,真正将葡萄糖氧化酶在畜牧行业中用好和用出效果。
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新饲料传媒:关于饲用酶制剂的使用,饲料加工过程中会受到不耐高温的困扰,贵公司葡萄糖氧化酶在此方面有哪些技术突破?
陈锋亮:的确如您所说,尽管葡萄糖氧化酶在畜牧行业收到热捧和重视,但是目前市售的氧化酶产品(未包被)普遍存在耐热性差,不适合高温制粒环境,所以多在拌料、养殖和兽药中使用。
济南百斯杰公司目前的葡萄糖氧化酶产品经历了三代自主创新研发,最初的产品是用于食品烘焙的不耐热的氧化酶,后期经过第二代和第三代开发,通过同源建模蛋白结构分析、定点突变等技术进行基因序列突变,通过启动子改造优化及添加上游转录激活元件,实现了葡萄糖氧化酶在黑曲霉中同源高效表达,获得了高产量的黑曲霉工程菌株和耐热性能优良的产品。目前的产品在80℃条件孵育3min,酶活可保持70%以上,有客户已在需高温制粒的肉鸡、肉鸭料中使用,在解决抗生素部分替代和预防肌胃腺胃炎有显著效果。
此外,百斯杰公司的耐热葡萄糖氧化酶项目已于2017年10月通过由中国轻工业联合会组织的成果鉴定,与会专家一致认为成果处于世界领先水平。这次百斯杰的葡萄糖氧化酶被评为“2018中国饲料创新科技产品”,是对公司和技术研发人员莫大的肯定和鼓励。
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新饲料传媒:“饲用禁抗”进入倒计时以来,提高葡萄糖氧化酶产品的效率、确保应用效果是产品研发的关键。在产品研发过程中,是基于哪些研发思路?是否添加其他成分协同发挥作用?
陈锋亮:除了您所说的饲用禁抗,目前畜牧行业还面临着氧化锌减量、低蛋白/低豆粕日粮、养殖环保、食品安全等诸多严峻挑战,其实这些问题内在本质核心都指向动物肠道健康。“养殖就是养肠道”是行业里公认的一句话,只有肠道健康了,动物对饲料的消化吸收率提高了,饲料配方中蛋白、能量的营养水平才可以降低,向环境中排泄的粪便量相应减少;只有肠道健康了,动物机体免疫力增加了,动物自然就少生病,抗生素、氧化锌之类的也就没必要使用了。
百斯杰葡萄糖氧化酶产品及HT系列方案设计,核心的基本原则就是“动物肠道健康”——需要系统考虑动物肠道健康的标准是什么?常见的危害动物肠道健康因素主要有哪些?葡萄糖氧化酶对危害动物肠道健康的因素有哪些效果?还有哪些危害肠道健康的因素是单一葡萄糖氧化酶不能解决的?现有哪些成分产品能够解决单一葡萄糖氧化酶不能解决的问题?这些成分与葡萄糖氧化酶之间能否稳定配伍、协同增效?形成的配方方案存储稳定性、应用效果、能带来哪些显著价值?经过系统严密的问题思考、逻辑推理、实验室和养殖场应用效果验证,确保百斯杰葡萄糖氧化酶肠道健康HT系列方案的安全性、稳定性、高效性和经济性,真正能为用户带来应用价值和效益。
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新饲料传媒:目前,行业内部分饲料厂、养殖场还没有摆脱进口产品有优势的惯性思维。对于百斯杰公司,在科研实力和创新方面给予产品研发哪些技术支持?是否做过国内外相关产品的对比试验?国外产品的推广对饲料酶制剂的技术发展有怎样的影响?
陈锋亮:的确如您所说,在我们接触的客户中,有部分客户就对国产的酶制剂产品没有自信,认为国产酶的菌种开发技术、发酵生产技术、制剂载体技术等都不如国外,在前几年这是不争的事实。但是近几年,随着生物技术快速发展和国家高层次人才全球引进政策的推行,中国在酶制剂菌种研发、发酵生产、制剂载体等方面的技术已有全新的改变,建议应该以动态发展的眼光来看待现状和未来。
以百斯杰(Bestzyme)公司为例,成立之初就定位“做世界上最好的酶”,目前专做酶制剂技术的博士有12名,硕士有35名,每年用于技术开发的经费投入占总销售额的12%左右。依托母公司金斯瑞[HK01548]基因合成和黑曲霉表达体系的优势技术平台,百斯杰已形成了从基因和菌种自主开发、智能化工厂生产到产品应用效果科学评价完整的全产业链体系,已成功开发并产业化生产以耐热植酸酶、耐热葡萄糖氧化酶、高效β-木聚糖酶、酸性β-甘露聚糖酶、角蛋白酶、耐热脂肪酶等为典型代表的6大系列18个具有自主知识产权和显著应用效果的核心单酶产品,是国内饲用酶菌种最全、单酶品类最多的企业,研发技术实力和产品效果已被广大客户所认可,为行业带来显著的经济效益和社会效益。
在产品设计和应用评价过程中,包括国外产品在内的竞品分析是我们经常要做的事情,通过学习借鉴、取长补短、去粗取精、去伪存真,确保百斯杰每款产品的产权自主性、设计科学性和效果显著性,真正为畜牧行业提供高性价比的生物产品方案,与行业同仁共同开启“用生物技术打造‘酶’好生活的”愿景!
结语
饲用酶作为一种新型绿色、安全、高效的生物催化剂,在解决饲料资源匮乏、畜牧业可持续发展等方面潜力无限。我国是饲料生产和使用大国,最大限度地发挥酶制剂的生物催化效率,提高现有饲料资源的利用率,积极拓展各种非常规饲料原料在饲料中的应用,是每一个有社会责任担当的酶制剂企业的当务之急。
乘风破浪潮头立,扬帆起航正当时,无抗浪潮下的济南百斯杰生物工程有限公司,将始终坚持不断自主创新,不断开拓进取,相信不久未来,一定会为畜牧行业贡献出更多、更优质的产品。让我们一起期待,用生物技术打造的“酶”好生活!