年产1000吨nsp耐热、高效饲用复合酶产业化项目可行性研究报告

国家绿色农用生物产品高技术产业化专项项目资金申请报告项目名称年产1000吨NSP耐热、高效饲用复合酶产业化申报单位云南龙须草生物医药股份有限公司邮政编码650222地址昆明国家高新技术产业开发区联系人初时模样电话0871KIL07213LLL45传真081758LLL22电子邮件TKKLLACTGMAILCOM项目主管部门云南省发展和改革委员会申报日期二0一0年四月目录1项目的意义和必要性111国内外现状和技术发展趋势112对产业发展的作用与影响1313产业关联度分析1714市场分析2115与国家高技术产业化专项总体思路、原则、目标等相关联情况252项目的技术基础2721成果来源及知识产权情况2722已完成的研究开发工作及中试情况和鉴定年限2723技术或工艺特点以及与现有技术或工艺比较所具有的优势3124该重大关键技术的突破对行业技术进步的重要意义和作用323建设方案3531项目的产能规模3532建设的主要内容3533采用的工艺技术路线与技术特点4434设备选型及主要技术经济指标4635建设地点4936建设工期和进度安排5037项目的实施管理、劳动定员、人员培训524投资5541项目投资规模5542投资使用方案5643资金筹措方案565环境保护、资源综合利用、节能与原材料供应及外部配套条件落实情况5751环境污染防治5752资源综合利用6153劳动安全与卫生6154消防6455节能6656原材料供应7157外部配套条件736项目法人基本情况7561项目法人单位情况7562技术依托单位情况7863项目负责人基本情况847项目财务分析、经济分析与主要指标8671财务效益计算的依据及说明8672产品成本估算8673销售收入、销售税金及附加、利润及分配8874财务盈利能力分析8975清偿能力分析8976财务不确定分析9077项目风险分析9378项目经济效益和社会效益分析968项目招标方案10081项目招标范围10082项目招标组织形式10083项目招标方式100附表项目财务分析表表1表12附图项目建设地点地理位置图项目总平面布置图车间平面布置图附件1项目法人近三年财务报表损益表、资产负债表、现金流量表2项目法人自筹资金保证落实文件和现金存款证明3项目法人企业营业执照4前期科研成果证明材料5相应的环境保护主管部门意见，环评技术合同6项目土地使用证明文件7有关部门出具的产品生产、经营许可文件、产品标准8产品试销售合同，产品检验报告9技术转让合同10项目核准或备案批准文件11项目单位对项目资金申请报告内容和附属文件真实性的声明12专家评审意见年产1000吨NSP耐热、高效饲用复合酶产业化项目可行性研究报告1项目的意义和必要性11国内外现状和技术发展趋势111复合酶在饲料中的作用（1）NSP的作用机理NSP是非淀粉多糖的简称，非淀粉多糖是植物组织中除了淀粉以外所有碳水化合物的总称，由纤维素、半纤维素、果胶等物质组成。NSP是由多种单糖或糖醛酸经糖苷键连接而成，大多数为有分支的链状结构，常与蛋白质和无机离子等其他营养物质结合在一起，构成细胞壁的主要成分，不能被单胃动物自身分泌的消化酶所水解，具有抗营养作用。目前我国的饲料原料主要以玉米、豆粕为主，也采用小麦、麦麸、米糠、黑麦、棉粕、菜粕等。这些饲料原料中都含有大量的NSP。NSP分为可溶性NSP和不溶性NSP，可溶性NSP是直接影响饲料营养利用的主要抗营养因子，包括阿拉伯木聚糖ARABOXYLAN、葡聚糖GLUCAN、甘露聚糖MANNOSE等。阿拉伯木聚糖主要由阿拉伯糖和木糖构成，其分子主链为直链的1,4木聚糖，通过木糖残基上的2位、3位原子和阿拉伯糖残基等取代基团相连接。阿拉伯糖侧链的数量和分布是可变的,随谷物种类甚至品种而异，阿拉伯糖和木糖的比例一般为0650741。侧链数量增加，水分子易渗入，溶解度增大。谷物中含有两种主要的葡聚糖，一种仅含L,4键,即纤维素。另一种通过1,3和1,4键形成混合直链结构，通常称为混合链葡聚糖简称葡聚糖。虽然葡聚糖和纤维素均由键连接葡萄糖，但它们的物理性质却大不相同。由于L,3键的存在，改变了L,4主链的结构，阻止主链之间的相互接近,从而提高了溶解度。谷物籽实中的非淀粉多糖主要是阿拉伯木聚糖戊聚糖、葡聚糖和纤维素，谷物茎叶中含有少量果胶多糖。小麦、麦麸、米糠、黑麦和小黑麦中含有大量的水溶性和不溶性非淀粉多糖，其中水溶性非淀粉多糖主要是阿拉伯木聚糖，燕麦和大麦主要存在于糊粉层和胚乳中的水溶性非淀粉多糖主要是葡聚糖。谷物副产品含有大约2025的非淀粉多糖，主要是等量的阿拉伯木聚糖和纤维素，豆科作物中也含有NSP。阿拉伯木聚糖和葡聚糖一旦溶解，就能形成具有高度粘性的溶液。阿拉伯木聚糖的粘性是由其侧链上的阿拉伯糖引起的,这一长链聚合物具有高度的亲水力阿拉伯木聚糖可吸收约10倍本身重量的水，从而增加了肠内食糜的粘度；葡聚糖中的1,3键可防止葡聚糖大量离解并减少沉淀，从而提高溶解度并使粘度增大。此外，甘露聚糖类物质作为半纤维素的第二大组分，广泛分布于自然界中。它是所有豆科植物细胞壁的主要组成成分，在其他植物性饲料原料中含量也很高。甘露聚糖是以1,4D吡喃糖苷键连接的线状多糖，如果主链的某些残基被葡萄糖所取代，或半乳糖通过1，6糖苷键与甘露糖残基相连形成分枝，则称之为异甘露聚糖，主要有半乳糖甘露聚糖，葡萄糖甘露聚糖，半乳葡萄甘露聚糖。甘露聚糖的基本化学结构是由D葡萄糖和D甘露糖按一定的摩尔比以1,4糖苷键相结合形成主链，在主链D甘露糖C3位置上以1,3糖苷键再形成分枝链。自然界中许多植物胶都含有甘露聚糖，如分别从长角豆和瓜儿豆的胚乳中提取的角豆胶和瓜儿豆胶均为半乳糖甘露聚糖，而从魔芋球茎制取的魔芋粉为葡萄糖甘露聚糖。不同来源的甘露聚糖的分子量、甘露糖与葡萄糖或半乳糖之比例、分枝点位置等都不相同。带支链的甘露聚糖其主链由甘露糖经1,4键连接，分枝点为半乳糖或甘露糖，由1,6键连接，并且这些甘露聚糖的水溶液具有较高的粘性。而猪、鸡等单胃动物的肠道中不能分泌甘露聚糖酶等相关酶，因而甘露聚糖及其衍生物不能被动物胃肠道消化利用，从而对动物生产性能造成负面影响。而杂粕型的饲料中含有的甘露聚糖含量更高，形成的粘度更大，因此，甘露聚糖在该类型饲料中所产生的抗营养作用也就更加明显。（2）NSP的抗营养作用NSP增加肠道食糜粘度NSP具有高度粘性，单胃动物采食富含NSP的日粮后，会引起肠道食糜粘度增加，采食量降低，日增重与饲料转化率下降，粪便湿度增加，甚至引起腹泻等症状。肠道食糜粘度的增加，降低了食糜的流通速率；同时也降低了消化液与底物的混合速度，在消化酶与细胞内的养分之间形成了物理性障碍。因此，延缓了消化酶对底物的消化，使养分的消化和吸收延迟或受阻，降低了养分扩散速度。据报道小麦豆粕日粮的粘度由5CPS降到35CPS，则日粮中氨基酸消化率提高10；高粘度会使食糜内各组分混合不匀，从而妨碍食糜内糖、氨基酸和其它养分向肠粘膜移动。溶质的分子量愈大,则其扩散的速率就愈低,当黏度由1CPS增高至3CPS时，扩散率降低20，这表明粘度的微小变化会导致扩散率的明显改变。营养屏障作用NSP是细胞壁的主要成分，HESELMAN等1986认为，形成谷物胚乳细胞壁的葡聚糖和阿拉伯木聚糖可阻碍消化酶与营养物接触。如果胚乳细胞壁中的NSP不被分解，胚乳细胞中的淀粉、蛋白质、脂肪等营养成分就不能被释放出来，大分子消化酶也不能通过细胞壁进入细胞内，因而对细胞内容物形成一种包被作用。导致营养物质不能被消化吸收，降低饲料营养价值。影响饲料中的表观代谢能水溶性阿拉伯木聚糖含量和表观代谢能AME值呈高度负相关，水溶性小麦阿拉伯木聚糖是导致肉仔鸡小麦基础日粮AME值降低的主要原因。缺乏NSP分解酶时，NSP被回肠和盲肠微生物所降解。细菌发酵的终产物主要是乳酸和挥发性脂肪酸VFA，能够给肉仔鸡提供一些能量，但能量通过VFA利用的效率低于在肠道上段以葡萄糖吸收利用的效率。NSP含量的增加导致表观代谢能几乎呈线性下降，NSP含量越高，能量的表观代谢率越低。影响消化酶活性，刺激消化器官代偿性增大葡聚糖、阿拉伯木聚糖可直接与肠道中胰蛋白酶、脂肪酶等消化酶络合，降低消化酶的活性。动物对营养成分的消化不充分，可刺激动物代偿性地大量分泌消化液，导致动物胰脏、肝脏的增生与肥大，内源性氮的损失增加。日粮中加入NSP显著增加水、蛋白质、电解质和脂类的内源分泌。由于代谢补偿作用，从而显著增加蛋白质、脂类、电解质等内源物质的分泌，降低它们在体内的贮存。NSP可与生理活性物质结合NSP能够结合胆汁盐、脂类和胆固醇，从而影响小肠中脂类代谢。NSP能与胆汁酸结合，限制胆汁酸的作用，显著增加粪中胆汁酸的排出量。戊聚糖和葡聚糖能降低脂肪的消化与吸收，特别是引起长链饱和脂肪酸吸收不良，并且葡聚糖可导致雏鸡维生素D的吸收障碍。（3）木聚糖酶、葡聚糖酶、甘露聚糖酶在饲料中的作用甘露聚糖酶甘露聚糖酶（MANNANASE）又称1,4D甘露聚糖酶（1,4DMANNANMANNANOHYDROLASE，EC32178），是一类能够水解含有1,4D甘露糖苷键的甘露寡糖、甘露多糖的内切酶，属于半纤维素酶类。可将自然界中资源极为丰富的半纤维素转化为具有商业价值的寡糖，该酶是具有纤维素酶活性的广谱诱导酶，广泛存在于动植物和微生物中。特别适宜于水解甘露聚糖型植物胶（如魔芋粉、角豆胶、瓜儿豆胶等）生产包括单糖、二糖、三糖、四糖的甘露低聚糖。饲料中添加甘露聚糖酶具有以下作用破坏植物细胞壁结构。甘露聚糖是植物细胞壁的成分之一，它与其它非淀粉多糖围绕或缚住细胞中的营养物质蛋白质、淀粉和脂肪等，使得动物的内源性消化酶难于消化这些营养成分，从而降低了日粮的养分利用率。因此，在玉米、豆粕型日粮中添加甘露聚糖酶可破坏饲料原料细胞壁结构，使细胞中的营养物质释放出来供动物体消化利用。改善动物肠道微生物种群结构。在日粮中添加一定量的甘露聚糖酶可降解甘露聚糖为甘露寡糖，破坏有害菌繁殖的环境，减少肠道内有害微生物的数量，参与免疫调节，提高免疫力，有效阻止病原菌和寄生虫对肠道的侵袭，可减少饲料中抗生素的使用量。促进动物体内生长激素的分泌，增加瘦肉率和瘦肉组织面积，增强机体抵抗力。降低畜禽的过渡免疫反应，改善畜禽健康和提高畜禽生产能力。木聚糖酶木聚糖酶编号（EC32132），是对1,4糖苷键具有专一性，能够水解高分子量的吡喃型木糖多聚物，生成可溶性小分子物质，是具有专一性生物催化能力的蛋白质。对木聚糖酶进行加工处理使其保持具有酶活力的生物制品称为木聚糖酶制剂。添加木聚糖酶有以下作用可降解多糖，降低肠道内容物的粘度，有促进生长和提高饲料转化效率的作用；能够提高内源性消化酶的活性，促进养分的消化吸收；能够减少肠道微生物的数量，减少疾病，利于健康；能够破坏植物细胞壁结构，提高饲料养分的利用率，减少粪便，降低空气中氨气和硫化物的浓度，降低污染。目前我国常规饲料原料为玉米和豆粕，这两种原料中木聚糖含量相对较少，但由于这两种原料价格大幅上涨，并随着我国规模化养殖业的发展，充分利用非常规饲料资源，解决我国饲料资源匮乏、降低饲料价格和进一步提高养殖经济效益已成为我国畜牧业长期、持续和健康发展的关键。开发和利用麦类谷物和糠麸等饲料资源的关键问题是消除饲料中的抗营养因子，而添加木聚糖降解酶是最有效的手段之一。这样不仅可以将其转化为营养物质，还可以消除其抗营养作用。因此，研究、开发和利用木聚糖酶对我国养殖业的发展具有重要意义。葡聚糖酶葡聚糖酶编号（32111），可使高分子的粘性葡聚糖降解为低粘度的异麦芽三糖和异麦芽糖，生成可溶性小分子物质。对葡聚糖酶进行加工处理使其保持具有酶活力的生物制品称为葡聚糖酶制剂。添加葡聚糖酶的作用葡聚糖酶能分解NSP中的葡聚糖、降低消化道内容物粘度葡聚糖酶可以裂解葡聚糖分子中的13和14糖苷键，降解成为小分子物质，失去亲水性和粘性，从而降低肠道内容物的粘度，有效地改善单胃动物对营养物质的消化吸收，提高动物的生长性能。打破麦类细胞壁结构麦类细胞壁束缚了细胞中养分的释放，使动物的消化酶无法消化这些养分，从而降低了麦类饲料的养分利用率。通过在日粮中添加以葡聚糖酶制剂，能使坚固的细胞壁崩溃，释放出养分，从而使细胞壁内的养分更为有效地被消化利用。在畜、禽饲料中的应用在以大麦为主要能量饲料的猪饲粮中添加葡聚糖酶，可以大幅度提高能量利用率和蛋白质利用率，日增重和饲料转化率都显著提高。应用于早期断奶仔猪，可改善日增重并提高饲料转化率。在以大麦、燕麦和小麦为主的鸡饲粮中添加葡聚糖酶，可提高青年鸡的日增重和饲料转化率。葡聚糖酶用以大麦、燕麦和小麦为主的蛋鸡饲粮中，生产能力也有明显提高。复合酶虽然木聚糖酶、葡聚糖酶和甘露聚糖酶这三种半纤维素酶的作用有所不同，在饲料中添加这三种半纤维素酶也都能分解饲料中的抗营养因子，降低食糜黏性，促进营养物质消化吸收，减少畜禽下痢，从而促进畜禽生长、提高饲料转化率，减少抗生素的添加量。但是，酶作为一种高效生物催化剂，专一性是其重要的特点之一，不同的底物需要有不同的酶来催化分解。由于植物性饲料中非淀粉多糖非常复杂，因此在植物性饲料中使用单一酶制剂难以达到理想的效果。近年来的许多研究也表明，添加饲料复合酶制剂在提高饲料利用率方面比添加单一酶制剂作用效果有明显的提高。因此，针对目前饲料工业的研究重点和发展方向，开发利用以木聚糖酶、甘露聚糖酶和葡聚糖酶为主复配的复合酶，更有效地降解植物细胞壁和NSP类物质，降低动物肠道内的高粘度食糜，是提高饲料转化率、扩大饲料资源、提高动物免疫功能，减少抗生素的添加的行之有效的途径。颗粒饲料的加工都要有制粒工艺，在制粒过程中有短暂的高温过程，温度约为7593，现在商品化的NSP酶在此高温下会大幅度丧失活性。因此，能在颗粒饲料中真正推广利用的NSP酶必须具有良好的热稳定性，另一方面饲料中的NSP酶最终的作用场所是动物正常体温（37）的肠胃中，NSP酶同时也必须在常温下具有较高活性。因此，如何解决在制粒高温和在动物正常体温下同时具有较高酶活性这一矛盾是目前饲用酶制剂应用的关键性技术环节。本项目开发的木聚糖酶、葡聚糖酶和甘露聚糖酶都是来源于云南省热泉中分离的耐高温微生物，然后通过基因工程手段对相关基因进行分子改造，再构建出基因工程菌进行液体发酵生产。这几种酶均具有良好的热稳定性、较宽的作用温度、较广的作用PH范围，完全适合在饲料各个环节的加工使用。112国内外现状和技术发展趋势从“六五”到“十一五”的30多年，我国营养与饲料科学科技攻关研究经历从起步、打基础、成长到赶超世界先进水平的跨越式发展历程，在饲料资源开发与利用、家畜（禽）营养需要研究与供给、高效饲料生产配套技术、环保型饲料研发、饲料原料数据库、饲料添加剂研发等方面取得显赫成绩，为我国畜牧业发展提供了强有力的技术与产品支撑。但我国营养与饲料科学同样面临和即将面临与发达国家历经的现实问题即浓缩饲料和饲料添加剂发展迅速，全价阶段系列配合饲料相对发展迟滞。在全面总结现有营养饲料技术和产品的基础上，研究提高种畜繁殖生产效率的营养和饲料关键技术，研究保障家畜（禽）产品安全的营养和饲料关键技术，研究改善肉品质营养和饲料关键技术，研究保障家畜（禽）生产产品安全的营养和饲料关键技术，研究减少氮、磷、金属矿物点污染排放的营养和饲料关键技术，建立营养和饲料集成创新技术体系，解决制约畜（禽）生产效率、肉产品质量安全、养殖环境友好的“瓶颈”问题，是“十一五”期间营养和饲料根本技术的需求与专业发展的趋势。鉴于酶制剂在畜（禽）营养体系中的重要作用，研究酶制剂的生产应用技术就显得非常有必要。近五年，有关以木聚糖酶、葡聚糖酶和甘露聚糖酶为主的复合酶在畜禽养殖方面的应用报道有上百篇之多，在猪、鸡、牛、水产不同动物的不同育龄及不同饲粮配方的实际应用试验中，都证明了这些单酶及复合酶具有提高饲料中淀粉、粗蛋白、氨基酸等养分的消化率、改善饲料品质、提高动物生产性能和降低饲料配方成本的功效。在饲料中添加酶制剂到目前为止只有十几年的历史，但发展非常迅速，现在发达国家的饲料企业都在饲料中添加酶制剂。随着我国养殖业对酶制剂认识的提高，现在越来越多的饲料企业认识到在饲料中添加酶制剂的重要性，我国已有许多大型饲料企业如新希望、广东温氏、山东六合、辽宁禾丰、包括云南神农也都开始使用酶制剂。由于目前商品化的植酸酶既有不耐热型的、也有耐热型的，在粉料和颗粒性饲料中都可以得到广泛应用，因此饲料企业应用最多的酶制剂是植酸酶。由于能源危机，大量玉米应用于制备燃料酒精，导致饲料原料玉米价格上涨，同时豆粕的价格也大幅度上涨，促使饲料企业在饲料中添加糠、麸及杂粕以部分替代玉米和豆粕，降低饲料成本。为了降低糠麸及杂粕中所含的大量抗营养因子，一些企业已开始使用NSP复合酶。由于目前商品化的NSP复合酶都不具有耐热特性，不能应用于饲料制粒，颗粒性饲料中基本上都没有应用NSP复合酶制剂。随着耐热型的饲用NSP复合酶的开发成功、复合酶应用方法的不断改进及酶制剂应用服务体系的完善、饲料企业对应用酶制剂意识的提高，饲用复合酶将会有非常广阔的市场前景。早期的复合酶生产技术源于固体发酵，通过霉菌微生物固体发酵技术生产复合粗酶，但由于附带产物较多，形成的主要酶系的酶活指标达不到要求，同时形成的产量不高，又由于季节的影响，发酵控制不易，生产极易受限。90年代随着基因工程技术的发展，采用分子克隆技术构建性能较好的工程菌，然后发酵生产酶种单一，酶活较高的单酶制剂，最后用这些高酶活、性能优良的单酶制剂复配成高性能的复合酶产品是目前及未来饲用酶制剂发展的趋势。目前我国能生产的单酶制剂主要有植酸酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶、葡聚糖酶、半乳糖苷酶、淀粉酶、纤维素酶等。其中植酸酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶、葡聚糖酶的发酵水平达到了国际领先水平。NSP中木聚糖酶、甘露聚糖酶、葡聚糖酶三种半纤维素酶发酵水平及生产厂家分别是甘露聚糖酶目前报道的发酵最好水平10000IU/ML（因各生产商测定及定义方法不同报道有较大差异，按本实验室测定方法约3000IU/ML）,目前国内外生产厂家有德国AB酶、湖南尤特尔、武汉新华洋、山东康地恩、广州的博仕奥及昆明的爱科特生物科技有限公司，目前都是基因工程菌。德国AB酶采用细菌表达系统，其它都是毕赤酵母；木聚糖酶目前报道的发酵最好水平为170000IU/ML（因各生产商测定及定义方法不同报道有较大差异，按本实验室测定方法约30000IU/ML）,目前国内外生产厂家有德国AB酶、DSM、湖南尤特尔、武武汉新华洋、山东康地恩、禾本、夏盛、溢多利、昆明的爱科特生物科技有限公司等，目前都是基因工程菌，表达系统，德国AB酶、DSM采用细菌和丝状真菌外，其它都是毕赤酵母；葡聚糖酶目前报道的发酵最好水平为40000IU/ML（因各生产商测定及定义方法不同报道有较大差异，按本实验室测定方法约21000IU/ML）,目前国内外生产厂家主要有丹麦诺维信、湖南尤特尔、夏盛、昆明的爱科特生物科技有限公司等，目前都是基因工程菌，表达系统分别采用细菌、木霉和毕赤酵母；其它大多数公司都是挂牌销售公司，无实际生产能力。颗粒饲料的加工都要有制粒工艺，在制粒过程中有短暂的高温过程，温度约为7593，一般的饲用酶在此高温下会大幅度丧失活性。因此，能在饲料中真正推广利用的饲用酶必须具有良好的热稳定性，另一方面饲料中的饲用酶最终的作用场所是动物正常体温（37）的肠胃中，饲用酶同时也必须在常温下具有较高活性。因此，如何解决在制粒高温和在动物正常体温下同时具有较高酶活性这一矛盾是目前饲用酶制剂应用的关键性技术环节。在这方面，科学家们已进行了许多富有成效的研究，一种较为简单有效的办法就是对酶进行再加工处理，如对酶进行包衣而免受高温破坏，包衣在动物胃中可被消化而释放出酶。目前一些商品化酶就是采用这种技术来提高产品的耐热性，但它的加工成本较高，虽然有所改善却并不能从根本上解决这一矛盾。另外也有采用后喷涂的技术将酶液喷在饲料表面，这一方法在国内外也已开始应用，但这一方法需要昂贵的设备，饲料上酶制剂喷涂的均匀性较差，而且在水产饲料中无法应用。因此从自然界中筛选耐热的产酶微生物，然后通过基因工程技术对酶基因在分子水平上进行改造将是解决这一问题的强有力手段，也是今后饲用酶发展的趋势和关键。近年来，已从嗜温微生物中发现多种耐高温酶，如植酸酶、木聚糖酶，并对它们的基因结构与热稳定性进行了研究。但饲用葡聚糖酶、甘露聚糖酶目前虽有大量研究论文报道，但目前市场上除项目法人单位外还没有相关产品，可用于实际制粒。本项目采用双株发酵工艺，利用构建基因工程菌株的特异性，调整发酵工艺参数调控发酵水平，大大降低能耗和生产成本，发酵技术是本项目的关键技术。12对产业发展的作用与影响2109年我国饲料产量已位于世界第一位，随着我国畜牧业的迅速发展和耕地面积的日益减少，导致饲料资源日益短缺，人畜争粮问题日趋突出。随着能源的紧张，作为生产酒精主要原料的玉米价格上扬，使饲料原料更加紧缺，价格飞涨，饲料成本上升，肉价也随之上涨，民生问题变成主要社会矛盾问题。因此，如何提高饲料的原料利用率，拓宽饲料原料来源，降低饲料成本已成为饲料工业发展的当务之急。而用于生猪（禽）饲养使用的全价饲料的营养配比也随着40年饲料工业的发展进行多次调整，在保证粗蛋白和动物能量的基础上额外添加了很多含有NSP的米糠、次粉、杂粕等物质来替代饲料粮食的不足。这使饲料工业的发展由饲料营养精细型向饲料营养粗放型转变。这也使得目前如何充分挖掘饲料的营养价值，提高饲料的利用率和转化率，节约粮食资源成为饲料研究的热点之一。其次，随着全球经济一体化，食品安全已成为一个世界性的挑战和全球重要的公共卫生问题。动物源食品（肉、蛋、奶、水产及其制品）的安全是全世界关注的焦点，其中抗生素和化学药物残留问题是影响动物源食品安全的重要因素之一。饲用抗生素虽能预防动物下痢等疾病，促进动物生长，提高养殖业经济效益，但是动物长期、过量或违规使用饲用抗生素后，导致养殖产品药物残留，通过食物链被人体吸收产生严重不良后果，同时引起耐药菌株扩散，对动物、人和生态环境造成危害，引起动物菌群失调，抑制动物的免疫力，继发二次感染。我国是世界第一畜牧及水产养殖大国，畜禽产品的年总产值超过万亿元，然而只有不足1的产品出口，药物残留是影响我国畜禽产品出口的主要问题。近来调查表明，我国畜禽产品药物残留的发生率达4060，每年因残留超标而致进口国拒收、退货、索赔、终止合同的事件时有发生，在经济上和政治上都造成不良影响。饲用抗生素对人类健康和生存环境造成的不良后果，已引起各级政府及广大消费者的极大关注，市场上要求“无抗养殖产品”的呼声也越来越高。然而，由于养殖环境恶劣，饲料营养不足，饲养环境有害物质较多，导致动物拉稀、下痢严重，发病、死亡率高，养殖动物生产性能严重下降，因此饲料中要添加抗生素预防致病菌，降低死亡率。发达国家对饲料卫生安全、药残危害十分重视，早在1996年瑞士就开始限制部分抗生素用作饲料添加剂，欧盟于2106年全面禁止在饲料中添加抗生素。美国、日本等国也不断加强对饲用抗生素的限制。为了确保我国动物源食品的质量安全，保障人民身体健康，提高我国畜禽产品在国际市场中的竞争力，扩大畜禽产品的出口，同时保证我国养殖业的可持续健康发展，开发生产安全高效的新型饲用抗生素替代产品迫在眉睫。基于对抗生素危害性的认识与可观的社会经济效益驱动，“安全、绿色、环保”的替代抗生素产品已成为世界性的研究课题。既能有效防治畜禽疾病的发生，又毒副作用小、无残留、无耐药性的绿色饲料添加剂，是理想的抗生素替代产品。同时扩大抗生素替代品的种类也是国内外农业与畜牧工作者研发此类产品的重点方向。再次，畜禽养殖环保问题也早已成为世界各国关注的焦点，而畜禽养殖一直以来就被认为是对环境污染较大的行业之一。因此，如何减少或降低畜禽粪便对环境造成的污染也一直是世界各国科学研究的重点。针对以上存在的问题，目前各国科学家普遍认为在饲料中添加酶制剂是解决上述问题最有效的途径。因此，酶制剂的研究和在饲料工业中的应用越来越受到重视。近年来，一些具有抗病促生长作用的替代抗生素饲料添加剂已相继出现。饲用酶制剂就是已得到公认的品种之一。自1990年以来，我国饲料企业开始使用酶制剂，随着人们对饲用酶制剂认识的提高，目前我国大部分饲料企业都已使用酶制剂。目前我国使用最普遍的饲用酶制剂是植酸酶，现在我国开发的植酸酶品种主要有两类，一类是耐热双峰植酸酶，另一类是不耐热单峰植酸酶。至于其他酶制剂在我国的大面积使用是在2100年以后，起因于能源危机和玉米、豆粕价格上涨，人们开始利用次粉、菜粕、棉粕作为饲料原料，为了消除其中的抗营养因子和降低饲料成本，人们开始使用饲用NSP酶。目前我国能生产的NSP酶品种主要有纤维素酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶和葡聚糖酶。但就酶的耐热性而言，除木聚糖酶有少数厂家具备耐热特性外，其它酶种除本项目生产的产品外都不耐热。但目前我国猪饲料、鱼饲料以及肉鸡饲料都需要高温制粒，这部分饲料约占整个饲料市场的一半以上。因此开发耐热型NSP酶具有非常广阔的市场，同时对整个养殖业，特别是生猪和肉鸡的养殖具有重大的经济意义。本项目已解决耐热甘露聚糖酶、耐热木聚糖酶、耐热葡聚糖酶产生菌的筛选、基因的克隆及耐热性分子改造、构建出高表达的基因工程菌，完成了从实验室到小试、中试放大生产方面的问题，发酵单位处于国际领先水平。目前已完成各项质量、卫生检验、并通过环境评价。耐热甘露聚糖酶、耐热木聚糖酶、耐热葡聚糖酶等取得了农业部的生产许可证等市场准入手续，并已实现了销售。本项目的建设，使得以耐热甘露聚糖酶、耐热木聚糖酶、耐热葡聚糖酶为主构建的饲用复合酶能迅速实现产业化，用于生猪和肉鸡等的颗粒饲料营养体系建设中，促进畜禽绿色养殖，提高饲料转化率、解决谷物副产物和麦麸、杂粕替代粮食问题，降低饲料成本，减少抗生素的添加、减少畜牧养殖污染。项目的实施将进一步实现我国饲料工业结构优化，增强我国饲料企业的国际竞争力，保障饲料工业持续、健康发展。13产业关联度分析（1）促进我国饲料产业的健康、快速、可持续发展中国饲料工业起步于20世纪70年代中后期，历经改革开放30年发展，中国饲料工业变化翻天覆地。30年的发展，我国饲料工业向世人展示出巨大的潜力，在国民经济中占有举足轻重的地位。2108年，我国的饲料产量达到了137亿吨，由于饲料工业的迅速发展，人畜争粮问题日显突出，再加上能源危机，大量的玉米用于燃料酒精的生产，导致饲料使用的玉米量少，价格上扬，其他替代品的比例不断增加，如何开发饲料种类，提高饲料的利用率，降低料肉比，已成为饲料工业发展的瓶颈。全价饲料的营养配比进行多次调整，在保证粗蛋白和动物能量的基础上额外添加了很多含有NSP的米糠、次粉、杂粕等物质来替代饲料粮食的不足。这使得饲料工业的发展由饲料营养精细型向饲料营养粗放型转变。对于单胃动物来说，消化的最大阻力是自身不能产生降解纤维的酶，在含有小麦、大麦、燕麦等组分的日粮中，很大一部分纤维是阿拉伯木聚糖和葡聚糖。水溶性的半纤维素能增加小肠内容物的粘度，阻碍养分的吸收，从而降低动物的生长性能。同时这种状况还和一些由于消化不良引起的疾病有关。如猪的性欲减退、禽的黑趾症和小猪拉稀。由于品种、生长地点和气候条件等因素的影响，大麦和小麦中纤维含量的变化很大，导致含有这些组分的日粮的营养价值差异很大。通过添加NSP复合酶可降低这些差异，提高动物的生长性能和整齐度，同时还可以减少某些消化不良等疾病。合理使用酶制剂对解决饲料资源短缺，开发非常规饲料资源方面具有重要作用。饲用酶制剂不仅能提高饲料利用率，消除饲料中抗营养因子，还能有效促进日粮养分的分解和吸收，大大减少排泄物中的氮、磷含量，大幅度降低对土壤的污染，从而减少环境污染。如饲粮中添加葡聚糖酶，可促进仔猪生长，提高日粮干物质27和氮36利用率；在育成猪饲粮中添加葡聚糖酶，可提高饲料转化率13和氮利用率12。本项目产业化的NSP耐热、高效饲用复合酶就是用来提高饲料利用率、降低饲料成本、减轻养殖业严重依赖饲用抗生素的高效、安全、无残留、环境友好的药物替代型饲料添加剂。本项目的建设将推动饲料生产上新水平、新台阶。对于饲料产业的健康、快速、可持续发展具有重要推动作用。（2）促进我国畜禽养殖业的发展目前我国畜禽养殖主要以玉米豆粕型日粮为主，其中最主要的抗营养因子主要有三大类，一类是豆粕中的甘露聚糖类物质、棉三糖、植物凝集素等。甘露聚糖酶能有效地降解豆粕中的甘露聚糖类物质和棉三糖，有效消除玉米豆粕中抗营养因子，提高饲料的营养价值，此外通过甘露聚糖酶降解甘露聚糖生产的甘露寡糖可以改善畜禽肠道微生物生态，改善生猪体的健康状况，促进畜禽肠道有益菌的生长，提高微量元素的生物利用率。甘露寡糖还可正向刺激机体免疫活性，吸附真菌毒素，减少抗生素等化学药物的使用。甘露寡糖是当前作为发展替代抗生素的重要物质，其生成主要是通过甘露聚糖酶对甘露聚糖进行水解获得；第二类抗营养因子主要是玉米中的NSP，NSP是降低饲料中脂肪、淀粉和蛋白质营养物质吸收的主要因素。第三类抗营养因子主要是玉米豆粕中的植酸，植酸酶是另外一类解决饲料中抗营养因子的饲料酶制剂，它的作用是消除植酸的抗营养作用，同时释放出磷，替代磷酸氢钙，降低饲料成本和减轻环境污染。饲用耐热高效复合酶制剂是以耐热甘露聚糖酶、耐热葡聚糖酶、耐热木聚糖酶等半纤维素酶为主复合生产而成的。其主要作用就是降解玉米、豆粕中的抗营养因子NSP，提高饲料的利用率，提高畜禽生产能力，降低抗生素的使用量。表11中为依照饲料营养配制的幼猪精细性饲料配方，维持NSP在一定的含量，表12中为添加次粉来改善成本导致饲料营养配方比较粗放，该配方导致NSP含量增加，如果不添加NSP复合酶进行降解处理，将导致幼猪生长不良。表11幼猪精细型饲料中NSP的含量名称含量（）NSP含量粗蛋白（）饲料组成代谢能MJ/KG玉米6241375880豆粨2911343390鱼粉20625025大豆油3001074小猪预混料405040实际含量100154318571442幼猪营养阶段指标1619130148表12粗放型饲料营养中NSP的含量名称含量（）NSP含量粗蛋白（）饲料组成代谢能MJ/KG玉米3041375880豆粨2711343390鱼粉20625025大豆油300107一级精面粉34886104694小猪预混料405040实际含量1002429187143幼猪营养阶段指标1619130148本项目进行NSP耐热、高效饲用复合酶的产业化，将促进饲用复合酶在生猪和肉鸡等养殖业中的推广应用。项目实施为提高畜禽养殖业疾病预防控制水平和解决养殖业环境污染带来了全新的手段，有利于畜禽养殖业的发展，对提供食品安全也具有重要意义。（3）促进高技术成果的转化，培育具有较强国际竞争力的生物制剂企业。目前，我国饲料行业总体生产能力已经过剩，竞争十分激烈，并且深受原料价格的波动的影响，行业利润已达到最低点，产业重新洗牌已拉开序幕，饲料企业的生存一方面依靠规模取胜，加强管理，降低成本；另一方面要响应党中央的号召，转让经济增长方式，依赖科技开发，提高产品核心竞争力。饲料工业“十一五”规划提出要建立以饲料企业为主体的饲料工业技术进步运行机制，推动企业成为研究开发和科技投入的主体。通过建立新型科技成果转化体系“共性技术科技平台”，调动各方共同投入，共享技术成果。鼓励科研单位、大专院校与饲料生产企业开展多种形式的联合与合作，建立一批新型的饲料产学研联合体，实现科研与市场的直接对接，加快饲料科技成果的开发和转化。本项目法人单位云南龙须草生物医药股份有限公司依托云南师范大学和“生物能源持续开发利用教育部工程研究中心”，将云南师范大学的高技术成果进行产业化，项目的实施可提高饲料行业和酶制剂行业的科技水平，为建立我国无公害健康养殖基地和相关技术研发基地，打造世界一流的农业生物高科技企业奠定基础。14市场分析141饲用酶制剂市场分析饲用酶制剂的基本功能在于补充动物内源酶的不足，消除饲料中的抗营养因子，达到提高饲料消化利用率，改善生产性能，减少饲料原料品质变异，降低环境污染程度等目的。近年来，饲用酶制剂产销量继续高速增长，饲料中使用酶制剂的比率继续扩大，浓缩料和预混料中酶制剂的使用增幅较大。从全球范围来看，大约65的含有粘性谷物的家禽饲料中添加了饲料酶制剂。饲用酶制剂的商业化应用在国外已有二十多年的历史，1995年全球饲用酶制剂市场的销售总额为10亿美元，2105年增加到约20亿美元，预计2010年可达30亿美元。从国内饲料行业的发展来看，从1992年至2100年年均增长率达到10，到2101年以后饲料工业进入发展成熟期，增长率稳定到8。2108年我国工业饲料产量已达137亿吨，再加上添加剂预混料及浓缩料、农民自配料，全年折合精饲料消耗达3亿吨以上。饲用酶制剂作为一类高效、无毒、无副作用和环保型的“绿色”饲料添加剂在21世纪将有十分广阔的应用前景。目前我国配合饲料年产量约9500万吨，据国内市场统计分析，目前年饲用酶制剂的市场容量已达到20万吨。因此，饲用酶制剂在我国还有很大的市场空间和潜力。目前我国饲用酶制剂的市场已经初步形成，并逐步发展，各类酶制剂在国内有良好的发展势头和前景。我国各地主要粮食作物差异较大，酶制剂对潜在饲料资源的利用和新饲料资源的开发有较大的促进作用。由此人们迫切需要发展酶制剂等环保节能型绿色饲料添加剂。我国政府也正积极通过禁止在饲料中使用抗生素、激素等方式来保障饲料和食品的安全,维护生态平衡。预计未来10年内,随着科技水平不断提高，生产成本的下降，饲用酶的产销量必然大幅度提高。142猪和肉禽饲用复合酶市场分析21世纪的农业是生态农业，农产品的80最终都是通过畜禽产品转化为食品的，在人们呼唤绿色畜禽产品的今天，在中国经济进入了国际经济一体化的前提下，我国的生猪和肉禽产品既要走出国门，打破发达国家设置的壁垒，参与国际市场的竞争，又要充分满足国内广大消费者对产品品质及安全的迫切要求。国内畜禽养殖业除了发挥劳动力廉价的优势外，还必须尽快提高养殖技术水平，充分挖掘饲料营养潜力，提高动物生产性能，降低有害化工原料的使用。这就要求国内各大饲料企业必须加快使用复合酶制剂产品。（1）生猪配合饲料市场容量我国是世界上第一生猪饲养大国，拥有世界上单胃动物最大生产量。猪肉是我国居民肉类消费的主要品种，猪饲料的生产在我国饲料行业中占有很大的比重。2108年我国猪饲料产量为4577万吨。预计2010年，猪饲料产量达到5070万吨。在全球经济逐步复苏、国内经济平稳较快运行的形势下，饲料行业将继续保持稳定、健康、较快发展的态势，预测2015年中国猪饲料产量将达到6850万吨。在猪饲料中配合饲料占的比重最大，预计2012年本项目投产时，全国猪饲料中配合饲料的产量将达到3698万吨。21062015年中国猪用配合饲料产量及年增长率情况如图11所示图1121062015年中国猪用配合饲料产量及年增长率情况（2）肉禽配合饲料市场容量我国是世界上养禽历史最古老的国家。家禽养殖业是我国畜牧业的支柱产业，也是规模化集约化程度最高、与国际先进水平最接近的产业。家禽饲养种类多，数量大，包括鸡、鸭、鹅、火鸡、鹌鹑、鸽以及特种禽类等。我国目前禽肉产量占肉类总量的187，人均占有量115公斤。近年来，我国肉禽产品产量逐年增长，2106年我国禽肉产量15066万吨，仅次于美国，位居世界第二。我国肉禽配合饲料的产量约占全部配合饲料产量的36。2108年我国肉禽配合饲料产量为3814万吨，同比增长1663。（3）猪和肉禽饲用复合酶市场容量NSP耐热、高效饲用复合酶完全符合饲用安全添加剂的要求，能满足猪和肉禽用颗粒饲料制粒要求，该产品不但能促进畜禽生长，提高饲料质量和经济效益，还可减少抗生素的添加量。而且对环境几乎没有影响，无残留，对人畜安全。这些都完全符合国内外畜牧养殖业和饲料行业的要求。预计到2012年我国猪和肉禽配合饲料的产量将超过7500万吨，按照配合饲料复合酶添加量为万分之四计算，仅猪和肉禽饲料行业年需饲用复合酶约3万吨，因此，本项目年产高效饲用复合酶1000吨，市场潜力巨大。143本项目产品的目标市场和市场竞争力本项目产品的目标客户主要是颗粒饲料生产商。这一产品添补了目前这一应用领域空白。项目法人单位2105年进行开发、生产、销售生物饲料用酶制剂，公司一直在和国外的NOVUS公司以及国内的经销商进行销售合作，国内销售主要在山东、东北、广州、四川和云南等省份。本公司生产工艺先进，木聚糖酶的发酵酶活水平达30000IU/ML，甘露聚糖酶的发酵水平为10000IU/ML，葡聚糖酶的发酵水平能达到50000IU/ML，发酵单位处于国际领先水平，生产成本将大大降低，本项目开发的耐热饲用NSP酶的价格比进口同类不耐热产品低50，并具有国内运输费用低，技术保障容易等优势。为项目产品迅速进入市场，占领市场，提高市场占有率打下了坚实基础，公司已经制定可行的营销策略，稳扎稳打，做好做细营销工作，加强宣传力度，扩展宣传面，做好服务工作，靠服务取胜，靠技术取胜，培养客户忠诚度，使产品尽快扩大市场占有率。因此，本产业化项目生产的产品在价格上和产品质量上具有很大的优势，因此具有很强的市场竞争力。15与国家高技术产业化专项总体思路、原则、目标等相关联情况根据国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要和生物产业发展“十一五”规划，为加快绿色农用生物产品产业发展，促进循环经济，推动农业结构调整和优化升级，保障国家粮食安全和农业可持续发展，提高我国农产品的国际竞争力，国家发展和改革委员会决定于21092010年组织实施绿色农用生物产品高技术产业化专项。针对我国畜牧业集约化养殖抗生素使用超标、药物残留严重的问题，以大幅度减少和完全取代畜禽产品中抗生素和药物残留为目标，开展安全高效的新型饲用抗生素替代产品的产业化成为专项的支持重点之一。本项目的产品属于新型饲用酶的开发与应用，通过新型饲用酶的大规模使用，减少养殖对饲用抗生素的严重依赖，减少饲料中抗生素的使用量，提高饲料安全，减少动物发病，降低用药成本，发展健康养殖，减少抗生素及其它难降解的药物添加剂在畜产品的残留，并达到无公害畜禽养殖标准；减轻饲用抗生素所造成的细菌耐药性和对土壤、生态环境的污染。同时该产品还能提高饲料利用率、降低饲料成本、拓宽饲料资源、减轻人畜争粮矛盾、减轻畜禽粪便对环境的污染，对促进我国饲料和养殖业的可持续发展具有重大意义。因此，本项目与绿色农用生物产品国家高技术产业化专项有关“加快绿色农用生物产品产业发展，促进循环经济，推动农业结构调整和优化升级，保障国家粮食安全和农业可持续发展，提高我国农产品的国际竞争力”的总体思路是一致的，与“提高兽用抗生素替代率”的目标是吻合的。本项目也符合国家生物产业发展“十一五”规划和农业部在我国饲料工业“十一五”发展规划中提出的“逐步实现安全、优质、高效、协调发展，确保饲料产品供求平衡和质量安全；实现饲料工业结构进一步优化；提高科技对饲料工业的贡献率，饲料企业的国际竞争能力显著增强；逐步将饲料大国转变为饲料强国”的总体目标要求，项目具有良好的经济效益、社会效益和示范带动作用。2项目的技术基础21成果来源及知识产权情况211成果来源本项目建设依托以下核心技术（1）专利技术基因重组毕赤酵母生产耐高温木聚糖酶的方法申请号21071KKLL548一种甘露聚糖酶的产生菌及其制备方法申请号21071LLL064一种葡聚糖酶的产生菌申请号2107LL2172（已授权）（2）鉴定成果省级成果鉴定饲用高产、高性能木聚糖酶基因工程菌构建与应用研究，鉴字20LL12号212知识产权情况项目成果来源于云南师范大学，知识产权归云南师范大学，技术转让优先支持云南龙须草生物医药股份有限公司，成果已完成转让，产权清晰明了，无产权纠纷问题。22已完成的研究开发工作及中试情况和鉴定年限（1）木聚糖酶、甘露聚糖酶、葡聚糖酶实验室基因工程菌的构建与小试、中试放大实验本项目核心技术前期研究工作始于1998，至今已有十余年。已构建出筛选高转化率的耐热木聚糖酶产生菌1株、耐热甘露聚糖酶产生菌1株、耐热葡聚糖酶产生菌1株，分别克隆出其基因，构建出甘露聚糖酶基因工程菌1株；木聚糖酶基因菌1株、葡聚糖酶基因工程菌1株，已完成了实验室小试、中试放大试验，甘露聚糖酶发酵单位达到10000IU/ML发酵液、木聚糖酶发酵单位达到30000IU/ML发酵液、葡聚糖酶发酵单位达到50000IU/ML发酵液，处于国际领先水平。通过酶固定化及分子修饰制得的产品,木聚糖酶、甘露聚糖酶、葡聚糖酶90实际制粒酶活损失分别在16、23、15，三种半纤维素都能用于饲料加工的实际制粒。已开发的单酶品种较国内外相比具有下列优势几种单酶发酵水平处于国际领先水平，几种单酶都具有较优越的性能如耐热特性、较宽PH特性、耐胰蛋白酶的特性，特别适合于颗粒饲料的加工；已完成了该工程菌小试发酵生产工艺和后提取工艺的研究，使产品回收率达到85以上，产品稳定性得到较大提高，产品室温放置一年酶活损失不超过10；（2）中试样品的实际应用试验中试样品40公斤，委托济南天天香饲料有限公司进行猪的饲养试验。试验选用保育出栏的三元杂小猪48头，依据体重、性别比例相近的原则，将小猪分为A、B两个处理组，其中A组为对照组，B为试验组，各设两个重复组，每组12头，公母各半，分头编号。各组基础日粮相同，营养水平一致，B组加150克/吨饲料的5000IU/G木聚糖酶。试验期从2107年11月01日至2107年11月28日，共28天。饲养试验结果表明试验期A组增重为544克、B组为608克，B组日增重比对照组提高1202；料肉比为237、218，B组比对照组分别降低87；综合经济效益每公斤增重饲料成本B组分别为386元，对照组为383元，经济效益分别提高79。另两组试验按每吨全价饲料添加0205公斤，均匀混合，以替代植物油、玉米等能量植物，试验数据显示可提高饲料代谢能达100150大卡/公斤，释放的能量相当于在饲料中添加89公斤植物油，促进生长速度达56，降低料肉比达56，直接降低饲料成本达40元/吨以上。从上结果可以看出该木聚糖酶具有提高饲料转化率，降低饲料成本的作用。此外，中试样品由美国NOVUS公司在美国的研究院进行性能检测，结果非常理想，他们认为该木聚糖酶是目前市场上最适宜在饲料中使用，且性价比也是最高的。仔猪生长应用试验，试验地在云南邦格农业集团有限公司试验基地进行，该复合酶采用高温制粒形成颗粒料进行仔猪生长试验，选用15公斤左右的断奶仔猪，15公斤以上的分两栏，15公斤以下的分两栏。要求每栏10头，总计40头三元杂交小猪。试验基础日粮选用玉米豆粕鱼粉面粉日粮，参考NRC（1994）仔猪饲养标准，结合我国饲养标准配制。分为对照和试验两组，采用以不加爱科特HW534复合酶为对照组，添加爱科特HW534复合酶为试验组，试验期为21天，试验结果显示试验组下痢明显少于对照组；试验组毛色好于对照组；试验组中仔猪排泄粪便中的氨氮和残总磷含量有明显降低，优于对照组，对仔猪下痢降低有明显的改善；试验组的料肉比明显优于对照组。肉鸡生长应用试验，试验在呈贡鸡场进行，试验选用1350只健康1