营养领域论文：营养领域生物技术运用探析

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本文作者：宋磊作者单位：兰考县第一高级中学

细胞工程技术

细胞工程技术的实质是对细胞进行体外培养和加工改造，最早有关的纪录是在1885年，roux就开创性地把鸡胚髓板在保温的生理盐水中保存了若干天，从此相关的研究也陆续开始进行。目前在动物营养中的应用主要有两个方面。

1为动物提供广阔的饲料来源和各种营养物质

动物在生长过程中需要不断地摄取营养物质，那么营养的来源是保证动物正常生长的关键，如草食家畜，目前饲料的来源有限，也很单一，人工生产的配制饲料虽然在一定程度上可以提供部分营养，但是却存在着很多问题，例如饲料的安全问题和生物产品的毒素残留问题等，在一定程度上影响着动物生产。而这些问题可以通过对植物组织和细胞的培养来解决。从饲料的来源上而言，有些植物是含有毒素的，不适于动物采食，我们可以对其根尖进行组织培养从而产生不含毒素的植株适于动物食用。此外，有许多营养物质动物自身不能合成，如我们常见的十种必需氨基酸、Vc及不饱和脂酸等，对动物的生长起着关键作用，采用组织培养和细胞培养后都可以得到这些物质。另外，培育出的植株导入外源基因，还可以增加其营养物质使其变得适于食用。目前在我国的沿海一些地区，已经开始使用海藻培养来增加饲料来源，这些海藻不但营养含量高，而且也容易被机体吸收和利用，常见的有海藻、紫菜、石花菜、裙带菜，等等，这些植物可以为动物补充钙盐和微量元素，如碘、锌等。在“八五”期间，海洋研究所、植物研究所和水生生物研究所参加了江苏省农科院主持的“藻类饲料应用课题”。海洋研究所将螺旋藻应用于对虾育苗和鲍育苗的小试，并在中科院重点课题的支持下完成了螺旋藻的配合饲料对对虾的中试，该饲料可以部分取代卤虫，大幅度降低对虾生产成本，同时首创螺旋藻用于鲍、扁贝配合饲料，解决了活饲料的短缺，并在辽宁、山东推广。结果表明，这种培养饲料可以提高水生鱼类的成活率和生长速度，减少育苗的风险，该技术1995年获得中国科学院科技进步二等奖。

2提取对动物的生长代谢进行调节的化合物

目前，中草药已经开始应用于动物的营养调节饲料中，需求量也越来越大，如医学中应用较广泛的重要药物麻黄碱、长春碱等。很多重要药用植物如甘草、黄连等植物的细胞培养都十分成功，我国科技工作者在此领域也开展了多方面研究，特别是在人参、三七、紫三醇细胞培养技术方面已达到了国际先进水平。我国药用植物细胞工程技术应用研究也取得了较大进展，如中国药科大学、中国科学院昆明植物所、中国医学科学院药物研究所等先后对多种药用植物进行了内容广泛、且颇具深度的研究，取得了许多有价值的研究成果。植物组织细胞培养和天然药物的工厂化生产正逐步地受到国内外科学工作者的高度重视，特别是对天然植物中含量低但药用价值高的成分，如紫杉醇、人参皂苷等，利用细胞工程方法进行大规模生产，将极大地提高生物的生产效益。

酶工程技术

动物对饲料的利用是在消化道内的各中酶的作用下进行的，对饲料的消化能力取决于消化道内酶的种类和活力。过去的研究和试验证明，适合动物消化道内环境的外源酶能起到与内源相同的消化作用。另外，饲料中添加外源酶不但起到辅助消化的作用，还能提高动物的吸收能力，改善饲料利用率，扩大对饲料物质的利用范围。目前，在饲料中添加酶的研究和应用主要是从饲用酶对动物的作用方面入手的。

植物饲料中普遍存在植酸和植酸盐，在饲料中添加的植酸酶和消化道微生物分泌的植酸酶对植酸和植酸盐有很好的分解作用；但反刍动物瘤胃微生物能分解植酸盐释放出磷，而单胃动物对植酸磷的利用率却很低。大量的研究证实，在猪、鸡等动物饲料中添加植酸酶，可以极大地提高植酸磷的吸收率，减少无机磷的补充量，降低排泄物中磷的含量，还能提高其他矿物元素的利用率，这是由于消除了植酸盐对养分的拮抗作用。

微生物工程技术

微生物工程技术又称发酵工程技术，它主要是利用生物学及微生物发酵技术，通过控制微生物的代谢活动来生产次级代谢产物，或者是通过微生物的活动获取分解底物。该技术主要广泛应用于饲料的青贮、饲料营养价值的改善、微生物饲料的生产和微生物净化有毒的物质等方面。

1生产单细胞蛋白

目前，通过微生物发酵技术，可以有效地利用待处理物中的碳源、氮源等生产出菌体蛋白，菌体蛋白具有较高的营养价值。此外，菌体中还含有较多的维生素、可溶性还原糖等。常用的单细胞蛋白的微生物有酵母菌、乳酸菌、放线菌和各种类型的真菌等，而目前以饲用酵母菌和海藻类蛋白发展最快。如上海酵母厂通过特异性生物技术培育成富含微量元素的微生物，比如硒酵母、锌酵母、铬酵母等，这些微量元素可以有效地调节糖代谢和脂肪代谢，促进蛋白质利用，是生物体中不可缺少的营养物质。而螺旋藻作为单细胞蛋白，目前在我国沿海地区的养殖中进行了广泛地应用，由于藻粉营养极为丰富，富含多种维生素、微量元素及氨基酸等，所以很容易被消化吸收。而真菌发酵生产的材料是农作物秸秆，这些菌体生长快，营养价值高，可以加速物质循环和能量的多级利用，从而实现无公害生产。

2做青贮饲料

青贮主要是利用乳酸菌的发酵处理，这种方法不仅能够有效地保持青贮饲料的营养成分，提高饲料的利用率，而且还使饲料变得适口易于消化。同时因为扩大了饲料的来源，通过青贮可以将有些不能采食或是家畜不愿采食的饲料进行处理后，成为动物喜欢采食的饲料。另外，青贮方法经济安全，能为草食动物在任何季节提供饲料，促进动物的正常生产。利用生物发酵技术处理过的作物秸秆，会软化并且有一定的酸香味，可以提高动物的食欲。研究结果表明，通过发酵的饲料与未经发酵处理饲料做对比，很显然发酵饲料更易食用，在生物营养蛋白含量上也有较大的提高。

3应用光合细菌

光合细菌是一类能进行光合作用的细菌，它们在生产中主要应用于通过其代谢作用进行增殖，将菌体做为家禽的补充饲料，从而提高家禽的产蛋率和产蛋量，以达到促进动物生产的目的。此外，微生物工程技术还可用来净化有毒物质，比如处理有机废水、废渣等。也可使用发酵罐来生产胰岛素、乙肝疫苗、干扰素、抗生素、维生素等，还可生产食品添加剂。