富酶高效生物活性蛋白技术和生物饲料产业化

可行性分析报告

国家“863高技术研究发展计划” 和

国家农业科技“跨越计划”重大项目成果

（中国农业大学饲料生物技术实验室  张日俊 博士）

 

    一、富酶高效生物活性蛋白的背景和意义

    近些年来，随着生物技术的迅速发展，与动物营养、饲料科学、免疫学等学科交叉渗透形成了新型的饲料生物技术。主要包括动物微生态技术、酶工程技术、生物发酵技术等。

1．饲料和饲养中长期和广泛使用抗生素引发的一系列后果和问题：(1)畜禽和水产产品中药物残留严重，直接危害人体健康;(2)细菌耐药性增强、耐药菌株增多，结果用药无效，威胁人类安全，科学界称之为“细菌复仇”;（3）破坏生态环境。特别是药物残留等问题，直接导致了“餐桌危机”和“恐肉症”。

2．消费者十分关注饲料安全，渴望安全无公害的绿色食品。在过去的若干年，人民生活水平低下，我国畜牧业也较落后，消费者很少有机会去挑剔畜产品的质量。而今，人们的生活水平提高了，健康意识逐渐增强，吃什么食物都要讲究安全、卫生、营养，选择食品的眼光也越来越挑剔。因而，绿色食品正成为全球消费者关注的热点，人们渴望能吃到真正的安全无公害的食品。鉴于上述情况，世界粮农组织（FAO）指出，安全、营养和健康是21世纪的主题。

3．我国畜牧业迅速发展，蛋白原料需求量剧增，总量严重短缺，价格猛增，使养殖成本明显增加。根据农业部饲料工业协会的预测，近些年蛋白原料的缺口在300万吨以上，见表1。

表1  农业部饲料工业协会对未来饲料原料需求的预测

	2000年	2010年	2020年
能量饲料需要（亿吨）	2.55	3.40	4.08
仅能供给	1.89	2.57—2.97	3.66—4.16
l        缺口	0.66	0.43～0.83	0.08～0.42
蛋白饲料需求量（亿吨）	0.45	0.60	0.72
资源综合（亿吨）	0.21	0.22	0.24
l        缺口（万吨）	240	380	480
赖氨酸需求(万吨)	21	24	27
蛋氨酸需求(万吨)	5	7	10
维生素添加剂(万吨)	1.5	2.0	2.4
矿物质微量元素(万吨)	18	24	28

由于养殖成本的增加，各养殖企业和饲料厂都在千方百计寻找降低成本的措施。

近年来，中国农业大学张日俊等多位专家教授在①国家863计划生物高技术重大项目（编号：863-819-07-12）以及②国家“跨越计划”重大项目“安全高效微生物饲料添加剂放大及应用技术”（编号：农业部2001跨－16）的资助下，开发出了安全高效微生物饲料添加剂“益生康”，已申请3项国家发明专利。在北京通州区建立新型无公害生物饲料中试工厂，所生产的绿色生物饲料和活性蛋白粉很受广大养殖场的青睐，其产品除了投放北京市场外，还远销河北、内蒙等地。2003年9月9日在《科技日报》作了专题报道。

二、技术成果介绍

中国农业大学饲料生物技术室在国家“863高技术研究发展计划”和国家农业科技“跨越计划”的资助下，经过大量的研究，筛选出符合GRAS国际标准的安全高效有益功能微生物，并研制出一种生物营养素—益生康，包括粉剂和液剂。它是采用营养缓释技术、生物发酵技术把一些富产消化酶和细菌素(抗病菌物质)的芽孢菌、酵母菌和乳酸菌类经特殊工艺生产的新型高科技微生态制剂。用于制造生物饲料和生物活性蛋白粉。

生物饲料即利用生物营养素—益生康和特制的生长因子将某些或部分饲料原料（不含抗生素）经厌氧发酵，起到降解饲料的有毒、有害成分，杀灭需氧有害菌，同时丰富营养，改善饲料的卫生，优化饲料品质的作用，利用此技术可处理各种类型的饲料，具有明显的经济、社会和生态效益。

1．生物饲料和生物活性蛋白粉的特点（与常规饲料相比的不同之处）：可明显提高猪禽免疫力和抗病力，提高饲料消化利用率、促进动物生长，减少猪禽释放氨气、硫化氢和吲哚等，其微生物降解蛋白产生的多肽不仅可诱导猪禽内源性抗菌肽的产生(天然防御素)、还能显著提高动物对蛋白质的利用率，提高猪的瘦肉率以及肉质风味物质的含量，并刺激畜禽体内乳酸杆菌、双歧杆菌、酵母菌的生长繁殖。同时，可用益生康将低质蛋白原料发酵，起到降解蛋白(产生多肽和促生长肽)、脱除抗营养因子（如棉酚、异硫氰酸酯等）、丰富营养、增菌、产酶、杀灭有害微生物和优化营养素等作用。

2．应用效果和经济效益分析

l        生物饲料的应用效果——黑龙江绥化市畜牧局的试验结果表明：

表2  益生康对猪舍环境净化及猪只健康状况的作用

组别	头数	平均苍蝇数 (计数6次，个/m2)	异臭味 （浓淡）	腹泻率%	食欲	皮毛色
常规饲料	21	76.4	很淡，酒酸味	19%	一般	欠佳
生物饲料	47	21.4	浓，香气扑鼻	0	旺盛	红亮
与对照相比		减少55个，降低72%	差异极明显	可控制腹泻	差异明显	差异明显

表3  各处理组猪只增重

组别	头数	头始重	头末重	日增重	比较%
常规饲料E1	21	25.40	62.70	0.636	—
用益生康粉剂制作的生物饲料E2	24	22.70	63.20	0.738	＋16.1
用益生康液剂制作的生物饲料E3	23	21.80	62.60	0.740	＋16.3

表4  饲料报酬表（F/G）

    注：带有“*”的是70%的干粉料和30%的益生康发酵饲料混合后的饲料，后者为另加30%水分发酵的湿料。带有“**”的为扣除添加水分后的数据。

  表4表明，生物饲料组E3和E2组猪比对照组猪的饲料转化效率提高19.0％和17.6%。

经济效益分析：按1999年12月当地的原料市场价格计算，试验组均饲喂用益生康专用预混料配制的全价饲料，配合饲料的价格E3组为 l.54元／kg，E2组为1.53元/kg；对照组(E1)用其它厂家的预混料，配合饲料的价格为1.74元/kg；仔猪6.2元/kg,商品猪6.8元／kg，食用糖（红糖）4元／kg，益生康液剂30元／kg，粉剂32元/kg。试验组E3和E2猪比对照组猪头均提高效益40.5%和38.3%。

表5  经济效益分析（单位：kg,元）

 

l        益生康生物发酵可明显降低饲料的pH值，酸化饲料，增加风味物质

表12  固态厌氧棉籽粕和菜籽粕混合物各处理的pH值

	24h	48h	72h	96h	120h
灭菌接种组	6.50±0.015AH	5.90±0.01BIi	5.76±0.01CI	5.70±0.01DdI	5.67±0.025DeI
不灭菌接种组	6.19±0.01AJ	5.89±0.02BIi	5.6±0.02CcJ	5.57±0.01CdJ	5.52±0.01DJ
不灭菌不接种组	6.23±0.01AaI	6.21±0.01AabH	6.20±0.02AbH	6.14±0.01BcH	6.1±0.015BdH
混合料不发酵组	6.91±0.015（混合料不经发酵，直接测定）
添加酸化剂组	5.62±0.01（混合料不经发酵，添加柠檬酸（饲料级）15%后，直接测定）

注1：灭菌接种组表示混合料在121℃灭菌30min后再接种益生康进行发酵；不灭菌接种组表示混合料不经过灭菌，接种益生康后直接发酵；不灭菌不接种组表示混合料不灭菌，也不接种益生康，进行自然发酵。下同；

注2：混合物各处理pH值的测定是在含水量50%的条件下测定的；

注3：H、I、J 表示相同发酵时间不同组别的显著性比较；a、b、c、d、e 表示同一组别不同发酵时间的显著性比较。肩标字母相同者为差异不显著，不同者差异显著（为大写字母时，差异极显著(p<0.01)；小写字母为差异显著(p<0.05)）。下同。

l        益生康发酵可明显杀灭饲料中有害微生物,减少1631倍.

 

l        益生康发酵可明显增加饲料中的氨基酸含量16.3％

l        益生康发酵可明显增加饲料氨基酸的真消化率和表观消化率23%

l        益生康发酵可明显降低棉籽粕和菜籽粕中棉酚含量

l        益生康发酵降低棉籽粕和菜籽粕发酵混合物中的棉酚含量

	第1天	第2天	第3天	第4天	第5天
灭菌组	282.0	205.5	113.7	91.0	75.4
不灭菌组	281.2	198.1	106.3	79.1	69.3
对照组	281.0	266.8	245.0	237.5	230.7
混合料(不发酵)	285.1           (降低62.2%)

l        益生康发酵可明显棉籽粕和菜籽粕中异硫氰酸酯（mg/kg）68％

l        益生康发酵可明显棉籽粕和菜籽粕中恶唑烷硫酮（mg/kg）61.6%

l        益生康发酵可明显棉籽粕和菜籽粕中真蛋白、降低酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维

表18 固态厌氧发酵棉籽粕和菜籽粕混合物中酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维、

粗蛋白和真蛋白的比较

饲料类型	CP％ （粗蛋白）	TP％ (真蛋白)	NDF％ (中性洗涤纤维)	ADF％ (酸性洗涤纤维)
益生康发酵5d	43.05±1.34b	19.05±0.17b	2.07±0.04b	1.08±0.01b
对照	40.8±0.57a	16.06±0.39a	3.70±0.14a	2.05±0.07a

这些结果说明，益生康固态发酵血粉、棉籽粕和菜籽粕混合物，有利于发酵脱毒，并可脱去大部分毒素，这无疑会提高血粉、棉籽粕和菜籽粕的营养价值和利用率。

3．成本优势

由于利用本配技术加工的饲料，不必要再加抗生素等促生长保健剂、酶制剂、酸化剂、砷制剂等，可大幅度降低成本，约50－100元，同时可减少豆粕用量30～50％，增加菜粕、棉粕用量，进一步降低成本，因此，总的成本约降低100－120元／吨。若加工成浓缩料，每吨饲料约增加收入200－300元。

 

三、市场分析：

1．替代豆粕30～50％，降低成本，市场容量巨大；

2．生产绿色生物饲料、无公害饲料，作为无公害食品、绿色食品的饲料保证，市场广阔。

3．替代抗生素等药物、酶制剂、酸化剂等，市场潜力巨大。

    四、工艺及流程

低质蛋白原料（棉粕、菜粕等）＋益生康＋生物发酵增效剂-->＋水-->搅拌-->发酵-->干燥-->包装

生物饲料＝用活性蛋白代替浓缩饲料或全价料中豆粕的50％即成为生物饲料，其它成分同常规饲料。

五、投资概况

1．主要设备

(1)        混合搅拌机1台(1吨/批，15分钟/批): 2.0万元；

(2)        粉碎机1台：0.5万元；

(3)        流化床干燥机 20万元；

(4)        托盘称2个：0.1万元；

(5)        封包机2个：0.25万元；

(6)        安装费：1.0万元；

2．建厂所需条件

    (1) 厂房：1500 m2，其中，生产车间500 m2，仓库（原料和成品）700 m2，辅助用房300 m2。

    (2) 人员：生产人员3－6人，经营、销售、辅助人员20人（可分步实施）。

六、效益分析

n        直接经济效益

(1) 活性蛋白粉：成本1300元计/吨，平均售价2100元/吨。

(2) 人员开支：1000元/人，月开支2.6万元（26人），月产5000吨活性蛋白，每吨分摊人员成本费5.2元。

(5) 饲料为免税产品，无税收成本。

(6) 销售费用：50元/吨。

(7) 包装费：50元/吨。

(8) 财务费用：约1.6元/吨。

n        间接经济效益

1． 通过销售生物料精，建立了销售网络，可带动其他产品的销售，如可将兽药、饲料原料、添加剂顺网销售。

2． 提高了公司的知名度，对创立“绿色饲料或生态饲料”品牌十分有利。

3． 借此，可建立一支素质精良的销售队伍。

n        社会效益和生态效益

1． 为畜牧生产提供绿色饲料，为人类提供更多的绿色畜产品，增加出口创汇的机会；

2． 降低抗生素的用量，为人类提供安全食品，提高畜产品的品质；

3． 保护生态环境。

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