營養(yǎng)領(lǐng)域論文：營養(yǎng)領(lǐng)域生物技術(shù)運用探析

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本文作者：宋磊作者單位：蘭考縣第一高級中學

細胞工程技術(shù)

細胞工程技術(shù)的實質(zhì)是對細胞進行體外培養(yǎng)和加工改造，最早有關(guān)的紀錄是在1885年，roux就開創(chuàng)性地把雞胚髓板在保溫的生理鹽水中保存了若干天，從此相關(guān)的研究也陸續(xù)開始進行。目前在動物營養(yǎng)中的應(yīng)用主要有兩個方面。

1為動物提供廣闊的飼料來源和各種營養(yǎng)物質(zhì)

動物在生長過程中需要不斷地攝取營養(yǎng)物質(zhì)，那么營養(yǎng)的來源是保證動物正常生長的關(guān)鍵，如草食家畜，目前飼料的來源有限，也很單一，人工生產(chǎn)的配制飼料雖然在一定程度上可以提供部分營養(yǎng)，但是卻存在著很多問題，例如飼料的安全問題和生物產(chǎn)品的毒素殘留問題等，在一定程度上影響著動物生產(chǎn)。而這些問題可以通過對植物組織和細胞的培養(yǎng)來解決。從飼料的來源上而言，有些植物是含有毒素的，不適于動物采食，我們可以對其根尖進行組織培養(yǎng)從而產(chǎn)生不含毒素的植株適于動物食用。此外，有許多營養(yǎng)物質(zhì)動物自身不能合成，如我們常見的十種必需氨基酸、Vc及不飽和脂酸等，對動物的生長起著關(guān)鍵作用，采用組織培養(yǎng)和細胞培養(yǎng)后都可以得到這些物質(zhì)。另外，培育出的植株導(dǎo)入外源基因，還可以增加其營養(yǎng)物質(zhì)使其變得適于食用。目前在我國的沿海一些地區(qū)，已經(jīng)開始使用海藻培養(yǎng)來增加飼料來源，這些海藻不但營養(yǎng)含量高，而且也容易被機體吸收和利用，常見的有海藻、紫菜、石花菜、裙帶菜，等等，這些植物可以為動物補充鈣鹽和微量元素，如碘、鋅等。在“八五”期間，海洋研究所、植物研究所和水生生物研究所參加了江蘇省農(nóng)科院主持的“藻類飼料應(yīng)用課題”。海洋研究所將螺旋藻應(yīng)用于對蝦育苗和鮑育苗的小試，并在中科院重點課題的支持下完成了螺旋藻的配合飼料對對蝦的中試，該飼料可以部分取代鹵蟲，大幅度降低對蝦生產(chǎn)成本，同時首創(chuàng)螺旋藻用于鮑、扁貝配合飼料，解決了活飼料的短缺，并在遼寧、山東推廣。結(jié)果表明，這種培養(yǎng)飼料可以提高水生魚類的成活率和生長速度，減少育苗的風險，該技術(shù)1995年獲得中國科學院科技進步二等獎。

2提取對動物的生長代謝進行調(diào)節(jié)的化合物

目前，中草藥已經(jīng)開始應(yīng)用于動物的營養(yǎng)調(diào)節(jié)飼料中，需求量也越來越大，如醫(yī)學中應(yīng)用較廣泛的重要藥物麻黃堿、長春堿等。很多重要藥用植物如甘草、黃連等植物的細胞培養(yǎng)都十分成功，我國科技工作者在此領(lǐng)域也開展了多方面研究，特別是在人參、三七、紫三醇細胞培養(yǎng)技術(shù)方面已達到了國際先進水平。我國藥用植物細胞工程技術(shù)應(yīng)用研究也取得了較大進展，如中國藥科大學、中國科學院昆明植物所、中國醫(yī)學科學院藥物研究所等先后對多種藥用植物進行了內(nèi)容廣泛、且頗具深度的研究，取得了許多有價值的研究成果。植物組織細胞培養(yǎng)和天然藥物的工廠化生產(chǎn)正逐步地受到國內(nèi)外科學工作者的高度重視，特別是對天然植物中含量低但藥用價值高的成分，如紫杉醇、人參皂苷等，利用細胞工程方法進行大規(guī)模生產(chǎn)，將極大地提高生物的生產(chǎn)效益。

酶工程技術(shù)

動物對飼料的利用是在消化道內(nèi)的各中酶的作用下進行的，對飼料的消化能力取決于消化道內(nèi)酶的種類和活力。過去的研究和試驗證明，適合動物消化道內(nèi)環(huán)境的外源酶能起到與內(nèi)源相同的消化作用。另外，飼料中添加外源酶不但起到輔助消化的作用，還能提高動物的吸收能力，改善飼料利用率，擴大對飼料物質(zhì)的利用范圍。目前，在飼料中添加酶的研究和應(yīng)用主要是從飼用酶對動物的作用方面入手的。

植物飼料中普遍存在植酸和植酸鹽，在飼料中添加的植酸酶和消化道微生物分泌的植酸酶對植酸和植酸鹽有很好的分解作用；但反芻動物瘤胃微生物能分解植酸鹽釋放出磷，而單胃動物對植酸磷的利用率卻很低。大量的研究證實，在豬、雞等動物飼料中添加植酸酶，可以極大地提高植酸磷的吸收率，減少無機磷的補充量，降低排泄物中磷的含量，還能提高其他礦物元素的利用率，這是由于消除了植酸鹽對養(yǎng)分的拮抗作用。

微生物工程技術(shù)

微生物工程技術(shù)又稱發(fā)酵工程技術(shù)，它主要是利用生物學及微生物發(fā)酵技術(shù)，通過控制微生物的代謝活動來生產(chǎn)次級代謝產(chǎn)物，或者是通過微生物的活動獲取分解底物。該技術(shù)主要廣泛應(yīng)用于飼料的青貯、飼料營養(yǎng)價值的改善、微生物飼料的生產(chǎn)和微生物凈化有毒的物質(zhì)等方面。

1生產(chǎn)單細胞蛋白

目前，通過微生物發(fā)酵技術(shù)，可以有效地利用待處理物中的碳源、氮源等生產(chǎn)出菌體蛋白，菌體蛋白具有較高的營養(yǎng)價值。此外，菌體中還含有較多的維生素、可溶性還原糖等。常用的單細胞蛋白的微生物有酵母菌、乳酸菌、放線菌和各種類型的真菌等，而目前以飼用酵母菌和海藻類蛋白發(fā)展最快。如上海酵母廠通過特異性生物技術(shù)培育成富含微量元素的微生物，比如硒酵母、鋅酵母、鉻酵母等，這些微量元素可以有效地調(diào)節(jié)糖代謝和脂肪代謝，促進蛋白質(zhì)利用，是生物體中不可缺少的營養(yǎng)物質(zhì)。而螺旋藻作為單細胞蛋白，目前在我國沿海地區(qū)的養(yǎng)殖中進行了廣泛地應(yīng)用，由于藻粉營養(yǎng)極為豐富，富含多種維生素、微量元素及氨基酸等，所以很容易被消化吸收。而真菌發(fā)酵生產(chǎn)的材料是農(nóng)作物秸稈，這些菌體生長快，營養(yǎng)價值高，可以加速物質(zhì)循環(huán)和能量的多級利用，從而實現(xiàn)無公害生產(chǎn)。

2做青貯飼料

青貯主要是利用乳酸菌的發(fā)酵處理，這種方法不僅能夠有效地保持青貯飼料的營養(yǎng)成分，提高飼料的利用率，而且還使飼料變得適口易于消化。同時因為擴大了飼料的來源，通過青貯可以將有些不能采食或是家畜不愿采食的飼料進行處理后，成為動物喜歡采食的飼料。另外，青貯方法經(jīng)濟安全，能為草食動物在任何季節(jié)提供飼料，促進動物的正常生產(chǎn)。利用生物發(fā)酵技術(shù)處理過的作物秸稈，會軟化并且有一定的酸香味，可以提高動物的食欲。研究結(jié)果表明，通過發(fā)酵的飼料與未經(jīng)發(fā)酵處理飼料做對比，很顯然發(fā)酵飼料更易食用，在生物營養(yǎng)蛋白含量上也有較大的提高。

3應(yīng)用光合細菌

光合細菌是一類能進行光合作用的細菌，它們在生產(chǎn)中主要應(yīng)用于通過其代謝作用進行增殖，將菌體做為家禽的補充飼料，從而提高家禽的產(chǎn)蛋率和產(chǎn)蛋量，以達到促進動物生產(chǎn)的目的。此外，微生物工程技術(shù)還可用來凈化有毒物質(zhì)，比如處理有機廢水、廢渣等。也可使用發(fā)酵罐來生產(chǎn)胰島素、乙肝疫苗、干擾素、抗生素、維生素等，還可生產(chǎn)食品添加劑。