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王統(tǒng)石 北京普羅頓生物技術(shù)研究所 北京 100025 摘要:探討了金霉素鹽霉素在飼料中作為添加劑使用的原理，從腸道內(nèi)營養(yǎng)再分配的角度，討論抗生素作為飼料添加劑的經(jīng)濟(jì)效益和價(jià)值，文章分析了抗生素促生長劑的代表品種:金霉素和鹽霉素在飼料中使用的現(xiàn)狀，并且對未來的應(yīng)用前景給予了展望。 Abstract: This article discusses the principle of using chlortetracycline and salinomycin as feed additives, in view of nutrition material reassign, to explain the benefit of chlortetracycline and salinomycin using as feed additives and their economic value. We also give a outlook of it’s prospect using as feed additives in the future. 關(guān)鍵詞:金霉素、鹽霉素、飼料、飼料添加劑 Key word: chlortetracycline、salinomycin、feed additives 1(飼料中使用抗生素的原理: 畜牧業(yè)中，正常飼養(yǎng)的動(dòng)物體內(nèi)，永遠(yuǎn)存在著各種各樣的微生物，他們大約80%在消化道內(nèi)，12%在呼吸道粘膜上，還有8%在動(dòng)物體表。每個(gè)地方的細(xì)菌都是非常活躍的，這個(gè)比例在不斷更新。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)知道，50公斤體重的育成豬，體內(nèi)體表生存的總菌數(shù)，重量有1公斤到1.5公斤，細(xì)菌總數(shù)量為10萬億到100萬億，超過豬體細(xì)胞總數(shù)的10倍，基因組總大小則為豬基因組的100倍。從某種意義上講，不妨認(rèn)為細(xì)菌是主體，豬倒是個(gè)附屬器件。這些細(xì)菌與豬一起生活，共同進(jìn)化，對豬新陳代謝起到重要影響。初步分析顯示，每頭豬體內(nèi)可能有500種細(xì)菌，但不同的豬擁有的細(xì)菌種類大不相同，因此消化道細(xì)菌總共可能有幾千種或更多。 參考人類的研究，我們可以推測出來一些數(shù)據(jù)如下:最近由我國科學(xué)家參與完成的人腸道細(xì)菌基因組計(jì)劃(MetaHit計(jì)劃)，證明人體腸道細(xì)菌群約有300萬個(gè)基因，而人體的基因僅有2萬個(gè)，它是人體基因的150倍(Natrure 464:59,2010)。這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)不僅個(gè)體數(shù)目龐大，還處在永不停息的更新?lián)Q代之中。在大腸中，每分鐘死亡和新生的細(xì)菌多達(dá)200萬,500萬，而在小腸之中，這個(gè)數(shù)字還要高上10倍。有一些細(xì)菌是常住的，在腸道的固定位置繁衍生息，而其他一些則是流浪的，隨著食物穿腸而過，來去無牽掛。隨著腸道順流而下，細(xì)菌的密度也急劇增加。在小腸里地廣菌稀，每毫升里的細(xì)菌只有1000個(gè)左右;到了大腸，就發(fā)生了“菌數(shù)爆炸”，每毫升里的細(xì)菌達(dá)到了上千億個(gè)。 按照平均每2小時(shí)細(xì)菌死亡一代(不同細(xì)菌，繁殖速度不同，細(xì)菌的分裂繁殖方式，只有死亡之后，細(xì)菌尸體才被廢棄)計(jì)算，動(dòng)物每晝夜體內(nèi)細(xì)菌總共消耗24/2×1.2=14.4公斤的營養(yǎng)物質(zhì)，其中腸道細(xì)菌大約占14.4×0.8=11.5。盡管每個(gè)細(xì)菌體內(nèi)干物質(zhì)含量不同，按照20%干物質(zhì)含量計(jì)算，由細(xì)菌消耗的有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)干重就達(dá)11.5×0.2=2.3公斤，其中又有80%以上的干物質(zhì)被轉(zhuǎn)化成動(dòng)物可以重新吸收利用的營養(yǎng)物質(zhì)，有約20%左右被排出體外，也就是2.3*0.2=0.46公斤被排出體外。50公斤的豬，每天飼料攝入量僅有2.5公斤，由腸道死亡細(xì)菌造成的浪費(fèi)就有:0.46/2.5×0.88=16.2%。這個(gè)數(shù)字是相當(dāng)驚人的。 動(dòng)物腸道內(nèi)除了常規(guī)存在的細(xì)菌之外，家禽，尤其雞的腸道內(nèi)，普遍存在球蟲，引發(fā)球蟲病，球蟲病造成的損失，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于細(xì)菌在動(dòng)物腸道內(nèi)的營養(yǎng)消耗。因?yàn)榍蛳x會(huì)破壞腸粘膜 1/5頁 的完整性，引發(fā)出血，繼發(fā)感染?；记蛳x病的雞會(huì)消瘦，重者死亡。乳仔豬階段，球蟲病導(dǎo)致的腹瀉，也很經(jīng)常發(fā)生。 在飼料中開始使用廣譜抗生素之前，這么多的營養(yǎng)物質(zhì)就被浪費(fèi)了。直到1950年，美國食品與藥物管理局(FDA)首次批準(zhǔn)在飼料中添加抗生素，以后，世界各國相繼進(jìn)行了抗生素的飼喂試驗(yàn)，并很快應(yīng)用于生產(chǎn)。因此，抗生素作為抗菌助長劑添加到飼料中已有50多年的歷史，粗略估計(jì)，抗生素在飼料中的使用，給世界帶來大約8%飼料效率的提高，全球50年內(nèi)總消耗飼料300億噸，提高8%，也就是節(jié)約飼料24億，相當(dāng)于中國飼料工業(yè)30年內(nèi)的飼料總產(chǎn)量。 抗生素的應(yīng)用曾給畜牧生產(chǎn)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)，飼用抗生素可抑制畜禽消化道內(nèi)有害微生物的生長和繁殖，減少體內(nèi)營養(yǎng)消耗，節(jié)省維生素和蛋白質(zhì)等，促進(jìn)消化道內(nèi)合成動(dòng)物必需營養(yǎng)物質(zhì)的有益菌群的生長、繁殖，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)的合成增加，抑制或殺滅某些病原微生物，增強(qiáng)畜禽的抗病能力，防止疾病，使腸壁變薄，從而有利于營養(yǎng)成份的滲透與吸收，增進(jìn)食欲，同時(shí)可刺激腦下垂體分泌激素，促進(jìn)發(fā)育。 抗生素殺菌方式主要有三種:影響蛋白質(zhì)合成，破壞細(xì)胞壁，影響DNA復(fù)制.Roura等人發(fā)現(xiàn)喂抗生素的雞血流中細(xì)胞活素的含量降低，細(xì)胞活素是一種類激素化合物，具有刺激免疫功能的作用，長期與抗原接觸或長期刺激免疫系統(tǒng)可使養(yǎng)分的分配由于組織生長而轉(zhuǎn)向他用，此外，Hathaway(1990)發(fā)現(xiàn)喂抗生素的豬血清中含有一種能夠促進(jìn)體外肌肉細(xì)胞繁殖分裂，并在體外條件下降低肌肉蛋白質(zhì)的物質(zhì)，該作用很可能源于一種抑制因子的減少或一種促生長因子的增多。另外Stahly等人(1994)報(bào)道，飼料中添加抗生素亦可提高豬的瘦肉率Defwang(1984)報(bào)道，抗生素在雞的體重和飼喂效果上的很大改善。Studz(1983)報(bào)道添加桿菌肽鋅降低了腸內(nèi)梭狀芽苞桿菌的數(shù)量，同時(shí)起了促生長作用。 抗生素相當(dāng)于在動(dòng)物腸道內(nèi)營養(yǎng)再分配劑，使更多的營養(yǎng)物質(zhì)，沉積到動(dòng)物體內(nèi)，避免被腸道的細(xì)菌所浪費(fèi)。在眾多可以飼料中使用的抗生素中，經(jīng)過多年的臨床使用效果觀察，金霉素的成本低廉、抗菌譜廣，性價(jià)比高，相對于目前可以在飼料中使用的抗生素，金霉素的抗菌譜最廣泛，單獨(dú)使用，可以集中飼料中的成本，達(dá)到有效的抑菌濃度。而其他的抗生素，因?yàn)榇蠖伎咕V單一，只有組合使用，才有明顯的抗菌抑菌效果。但是組合使用，在飼料有限的成本壓力下，往往達(dá)不到有效的濃度，所以最后金霉素被全球范圍內(nèi)廣泛接受。在防治球蟲方面，鹽霉素因?yàn)楦咝У投?，性價(jià)比高，被行業(yè)廣泛認(rèn)可。另外人類的疾病治療，已經(jīng)基本淘汰了金霉素的使用，所以飼料中使用金霉素作為促生長劑，只要按照標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用程序使用，對人類健康沒有危害。飼料行業(yè)最看重的指標(biāo)---抗生素產(chǎn)品的性價(jià)比，最終引導(dǎo)行業(yè)在飼料中使用何種抗生素。 2(全球金霉素和鹽霉素的使用現(xiàn)狀 2010年10月初，F(xiàn)AO主席Jacques Diouf說，由于世界人口的增加勢必增加對糧食的需求量。為期兩天的2050年世界飼料論壇上，Diouf說，在未來40年，世界人口將會(huì)大量增加，同時(shí)城市人口增長速度加快，對食品的需要量大幅提高，受土地面積影響，農(nóng)業(yè)產(chǎn)量增長有限。到2050年，世界人口增長到91億，而當(dāng)前是67億，需要農(nóng)產(chǎn)品增加70%，才能滿足需要。 的確，這對于全球飼料工業(yè)來講是一個(gè)挑戰(zhàn)，如何生產(chǎn)足夠的飼料飼養(yǎng)動(dòng)物，來滿足消費(fèi)者的需要，而對于亞洲來講，人口的增加具有兩面性，有好的也有壞的。 隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化步伐的加快，世界飼料工業(yè)的生產(chǎn)、貿(mào)易將會(huì)發(fā)生重大的轉(zhuǎn)折。21世紀(jì)前10年，世界飼料資源將會(huì)進(jìn)入較快的整合時(shí)期，世界飼料生產(chǎn)中心將發(fā)生較大程度的漂移，世界飼料企業(yè)的發(fā)展進(jìn)入一體化、多元化的預(yù)熱期，特別是經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的發(fā)展中國家將表現(xiàn)得更為明顯，這一時(shí)期飼料生產(chǎn)和消費(fèi)都將呈現(xiàn)緩慢增長態(tài)勢。2010-2025年，世界飼料工業(yè)的發(fā)展將會(huì)進(jìn)入持續(xù)、穩(wěn)定和較快的發(fā)展時(shí)期，世界飼料工業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和資 2/5頁 源配置進(jìn)一步優(yōu)化，世界飼料生產(chǎn)中心經(jīng)過10年的逐漸漂移基本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，世界飼料企業(yè)一體化、多元化的格局將逐漸形成，世界飼料生產(chǎn)和消費(fèi)的比例基本保持均衡，世界飼料經(jīng)濟(jì)運(yùn)行質(zhì)量和效益出現(xiàn)明顯的改善和提高。 世界飼料工業(yè)總體呈持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展趨勢，2010年以前，飼料生產(chǎn)和消費(fèi)的增長趨勢比較緩慢，飼料生產(chǎn)一般將維持在1%左右的增長速度，甚至更低，而且世界飼料消費(fèi)一般滯后于飼料生產(chǎn)。到2010年，世界人口有可能超過69億，飼料生產(chǎn)年增長率按1%計(jì)算，工業(yè)飼料產(chǎn)量將會(huì)達(dá)到6.5億噸以上，人均消耗飼料為95kg左右。2010-2025年，預(yù)計(jì)世界飼料工業(yè)將會(huì)進(jìn)入持續(xù)、穩(wěn)定的發(fā)展時(shí)期，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)階段性快速增長，年均飼料增長率有望達(dá)到1.1%左右。相反，世界人口增長會(huì)越來越緩慢，到2025年全球人口將達(dá)到78億，根據(jù)1.1%的世界飼料生產(chǎn)增長速度計(jì)算，屆時(shí)世界飼料總產(chǎn)量將達(dá)到7.8億噸，人均年消耗飼料約為100kg。 據(jù)聯(lián)合國的最新預(yù)測，世界人口將從今天的68億增加到2050年的91億，意味著需要養(yǎng)活的人口將比現(xiàn)在增加三分之一。人口增長的絕大部分將來自發(fā)展中國家。預(yù)計(jì)撒哈拉以南非洲地區(qū)人口增速最快，高達(dá)108%，即9.1億人;東亞和東南亞人口增速最為緩慢，將比現(xiàn)在增長11%，即2.28億人。 由于人口增長和收入提高，對糧食的需求預(yù)計(jì)將繼續(xù)擴(kuò)大。據(jù)世界糧農(nóng)組織預(yù)測，到2050年，用作食物和動(dòng)物飼料的谷物需求量預(yù)計(jì)將達(dá)到約30億噸，谷物的年產(chǎn)量必須比現(xiàn) 在增加近10億噸。而到2050年肉類產(chǎn)量則需要增加2億噸，使總量達(dá)到4.7億噸。從人口增加角度分析，對肉類消費(fèi)的需求增加一倍多，按照逐年量增加的規(guī)律，金霉素需求量就要達(dá)到現(xiàn)在的3倍。 從飼料原料供給和需求發(fā)展趨勢看，如果超前關(guān)注和適時(shí)解決飼料工業(yè)面臨的一些制約因素，世界飼料原料的供求總體會(huì)保持均衡狀態(tài)。按照今年國內(nèi)飼料的產(chǎn)量估算，每噸飼料使用500克15%含量的金霉素(蛋雞料、奶牛料不用金霉素，然而豬濃縮料要使用5倍用量金霉素，所以統(tǒng)一折算很合理，金霉素的使用量參照國家飼料添加劑規(guī)定標(biāo)準(zhǔn))，總共需要6萬噸。目前國內(nèi)金霉素的消費(fèi)量在3萬噸左右，目前全球金霉素年消耗量大約10萬噸(美國、加拿大的真實(shí)用量在400-600ppm，比我國法律規(guī)定的用量提高5-8倍)，其中北美消費(fèi)量約為3.6萬噸;拉丁美洲消費(fèi)量約為1.4萬噸;歐盟消費(fèi)量約為0.8萬噸;亞洲(中國除外)消費(fèi)量約為1萬噸;其他國家和地區(qū)消費(fèi)量約為0.3萬噸。按照目前的畜牧業(yè)環(huán)境壓力--動(dòng)物蛋白需要--飼料技術(shù)的提高三者動(dòng)態(tài)平衡發(fā)展規(guī)律計(jì)算，金霉素全球需要量會(huì)由現(xiàn)在的10萬噸/年提升至5年后的20萬噸/年，也就是用量在5年內(nèi)翻一番。 經(jīng)歷差不多20年的發(fā)展，目前全球用于養(yǎng)禽業(yè)，對抗球蟲的技術(shù)手段，全球已經(jīng)基本廢止了化學(xué)合成藥物，鹽霉素依舊是首選的方案，目前全球鹽霉素的消耗量(按照10%折算5.2萬噸，主要用于全球一條龍作業(yè)的養(yǎng)禽企業(yè)中。隨著發(fā)展中國家肉禽存養(yǎng)量的擴(kuò)預(yù)計(jì)未來5年內(nèi)鹽霉素的需要量要提高到10萬噸。 3(國內(nèi)金霉素在飼料中使用展望 發(fā)展中國家是今后20年世界飼料工業(yè)發(fā)展的重要推動(dòng)力量，今后20年，發(fā)展中國家人們生活水平將逐步得到提高，城市化進(jìn)程日益加快，這些是促進(jìn)飼料需求的重要推動(dòng)力量。其中，占世界人口1/5的中國，在世界飼料工業(yè)發(fā)展中將扮演重要角色。2002年，中國工業(yè)配合飼料產(chǎn)量占世界飼料產(chǎn)量的10.3%，到2010年，預(yù)計(jì)配合飼料產(chǎn)量將達(dá)到7500萬噸左右，約占世界工業(yè)飼料產(chǎn)量的11.5%;如果按中國工業(yè)飼料總產(chǎn)量(包括配合飼料、濃縮飼料和添加劑預(yù)混合料)計(jì)算，到2010年將超過1.2億噸，約占世界工業(yè)飼料產(chǎn)量的18.5%。盡管中國飼料工業(yè)高速發(fā)展，但是與中國整體經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度勉強(qiáng)可以配套，基本能滿足人民群眾對動(dòng)物蛋白質(zhì)的需要。 隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的快速發(fā)展，廣大勞動(dòng)人民對豬肉這個(gè)最長食用的優(yōu)質(zhì)蛋白食品來源 3/5頁 的需求量，會(huì)呈現(xiàn)逐年增加的趨勢，這本身就促進(jìn)了金霉素需求量的增加，按照國家最近30年間改革開放的發(fā)展速度，對豬肉的需求量，隨著廣大西部人口消費(fèi)力量的提高，未來10年內(nèi)，會(huì)增加目前數(shù)量的20%-30%，也就是國內(nèi)金霉素的需求量會(huì)因?yàn)檫@個(gè)因素10年后單獨(dú)增加1萬噸左右/年。 然而國內(nèi)有限的土地資源，環(huán)境保護(hù)的壓力，很快就會(huì)制約畜牧業(yè)的發(fā)展。人民群眾對動(dòng)物蛋白質(zhì)的需要和生產(chǎn)動(dòng)物蛋白質(zhì)資源的有限，這個(gè)矛盾已經(jīng)顯露出來，并且隨著國家的發(fā)展，會(huì)逐步加重。這就要求我國飼料效率進(jìn)一步提高。由于金霉素50年內(nèi)一直在使用，單純75ppm劑量，很難達(dá)到提高飼料效率8%的目標(biāo)。而我國未來逐步凸顯的國內(nèi)有限的土地資源，環(huán)境保護(hù)的壓力，人民群眾對動(dòng)物蛋白質(zhì)的需要，要求飼料效率進(jìn)一步提高。美國金霉素在飼料中的使用標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)提升到400-600ppm，也就是比目前我們農(nóng)業(yè)部的允許使用量多5-8倍，如果向這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)逐步過渡的慣例，預(yù)計(jì)2015年我國需要量金霉素達(dá)到6-8萬噸。加上人民群眾生活改善帶來的壓力，2015年國內(nèi)金霉素需求量將達(dá)到8-9萬噸，比現(xiàn)在的市場需求量翻2.5-3倍。 4(世界上生產(chǎn)金霉素和鹽霉素的企業(yè)狀況 目前金霉素的產(chǎn)量，全球90%以上都在中國，國內(nèi)分布在兩大金霉素生產(chǎn)商:內(nèi)蒙古金河生物科技股份有限公司、福建浦城正大生化有限公司和駐馬店華中正大有限公司，在這三家中，目前內(nèi)蒙古金河生物科技股份有限公司是全球產(chǎn)銷量最大的金霉素供應(yīng)商。生產(chǎn)鹽霉素的企業(yè)有日本科研制藥株式會(huì)社、國內(nèi)的金河生物、魯抗制藥、寧夏多維，其中金河生物為目前國內(nèi)唯一通過美國FDA的生產(chǎn)商。 金霉素和鹽霉素的生產(chǎn)，都是標(biāo)準(zhǔn)的液體發(fā)酵過程。除了需要性能最好的菌種，和嚴(yán)格的生產(chǎn)流程管理，保證得到最高效價(jià)的金霉素產(chǎn)量之外，要保證生產(chǎn)抗生素發(fā)酵廠家的競爭優(yōu)勢，要求廠家有如下特點(diǎn): 1. 生產(chǎn)工廠空氣干燥 發(fā)酵工業(yè)面臨最大的困難是空氣濕度大，因此空氣中雜菌非常多，發(fā)酵的時(shí)候容易被雜菌污染，導(dǎo)致發(fā)酵失敗。如果發(fā)酵失敗率增加，總體發(fā)酵成本將會(huì)迅速上升。 2. 常年積溫一定要低 發(fā)功過程是一個(gè)耗能產(chǎn)熱過程，大量細(xì)菌快速發(fā)育，消耗代謝淀粉產(chǎn)生能量供細(xì)菌生長、代謝、繁殖，而發(fā)酵罐內(nèi)的過程要求恒定的最適溫度，為此發(fā)酵企業(yè)不得不投入大量成本來降低罐內(nèi)溫度，如果環(huán)境溫度低，這方面的耗能就相對減少。 3. 有廉價(jià)能源 發(fā)酵過程是一個(gè)高耗能的過程，能源成本占總成本很大的空間，廉價(jià)能源將能大大降低產(chǎn)品的成本。 4. 有優(yōu)質(zhì)原料(玉米) 金霉素發(fā)酵的主要原料是玉米，有優(yōu)質(zhì)的玉米能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，更好的控制成本。 5. 國際先進(jìn)的技術(shù) 金霉素發(fā)酵的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):菌種的純度保證---金霉素產(chǎn)品中異構(gòu)體含量的多少;金霉素菌中的退化與復(fù)壯;菌種的產(chǎn)能提高。 上述三家金霉素生產(chǎn)廠家，由于金河生物地處內(nèi)蒙古托克托縣，具備了上述幾大優(yōu)勢，且金河生物擁有目前國際先進(jìn)的菌種和菌種純培養(yǎng)技術(shù)，單批次發(fā)酵，可以得到最高的金霉素含量，在國內(nèi)飼料工業(yè)同步發(fā)展的同時(shí)，金河生物脫穎而出，成為全球最大的金霉素供應(yīng)企業(yè)。而隨著下一步我國對養(yǎng)殖業(yè)環(huán)境污染壓力的治理，必然要求飼料產(chǎn)品的更高效率，目前可以商業(yè)實(shí)用的技術(shù)不多，提高金霉素的用量是目前可選的安全有效的方案。在未來我國飼料工業(yè)發(fā)展的道路中，金霉素企業(yè)在飼料行業(yè)中的地位必將進(jìn)一步得到提升和穩(wěn)固。 參考文獻(xiàn) 4/5頁 [1] 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