基因工程和發(fā)酵工程在飼料和飼料添加劑中的應用ppt課件

1、我國飼料糧飼料利用現(xiàn)狀我國飼料糧飼料利用現(xiàn)狀 糧食與飼料 我國是世界畜牧業(yè)大國，肉類、禽蛋和養(yǎng)殖水產(chǎn)品總產(chǎn)量均居世界首位。據(jù)統(tǒng)計和測算，我國畜牧業(yè)年均直接或間接消費的谷物在16億噸左右，約占谷物總產(chǎn)量的13，即13的糧田消費飼料谷物，加上14的耕地種植飼料作物，將近40的耕地用于飼料消費。 因此，從這個意義上說，在我國糧食問題本質(zhì)上是飼料問題。飼料總量能否充足，供求總量能否平安，直接關系著我國的糧食平安戰(zhàn)略和動物性食品的供求平衡。自從我國農(nóng)業(yè)構造戰(zhàn)略性調(diào)整以來，玉米播種面積和產(chǎn)量都有所添加，但仍滿足不了飼料消費需求，曾經(jīng)延續(xù)數(shù)年動用國家貯藏糧作為飼料糧。我國是蛋白質(zhì)飼料資源短缺的國家，蛋白質(zhì)飼

2、料原料加工業(yè)開展滯后，目前消費豆粕的大豆約70需求進口。 一.基因工程技術1.基因工程簡介 基因工程是利用 DNA重組技術進展消費或改造生物產(chǎn)品的技術。是將外源的或是人工合成的基因即 DNA片段 (目的基因 )與適宜的載體 DNA重組 ,然后將重組 DNA轉入宿主細胞或生物體內(nèi) ,以使其高效表達 ,而獲得基因產(chǎn)物?；蚬こ碳夹g是現(xiàn)代生物技術的主體。2.基因工程的主要技術環(huán)節(jié)包括：基因工程的主要技術環(huán)節(jié)包括：獲得目的基因獲得目的基因制備重組制備重組DNADNA分子分子轉化受體細胞轉化受體細胞挑選重組細胞挑選重組細胞實現(xiàn)功能表達實現(xiàn)功能表達轉基因植物開展進程與規(guī)模轉基因植物開展進程與規(guī)模1983年

3、，首批轉基因作物煙草、馬鈴薯問世。年，首批轉基因作物煙草、馬鈴薯問世。1986年，首批轉基因作物抗蟲、抗除草劑進入田間實驗，美國和法國同時年，首批轉基因作物抗蟲、抗除草劑進入田間實驗，美國和法國同時對抗除草劑轉基因煙草進展了田間實驗對抗除草劑轉基因煙草進展了田間實驗 1992年，中國首先在大田種植轉基因抗病毒煙草，揭開了全球轉基因作物商業(yè)年，中國首先在大田種植轉基因抗病毒煙草，揭開了全球轉基因作物商業(yè)化的序幕。化的序幕。1994年，美國轉基因作物產(chǎn)品耐儲存番茄年，美國轉基因作物產(chǎn)品耐儲存番茄Flavor Savor 進入市場。進入市場。1994年，商品化種植抗黃瓜花葉病毒年，商品化種植抗黃瓜花

4、葉病毒CMV和抗煙草花葉病毒和抗煙草花葉病毒TMV雙價雙價的轉基因煙草的轉基因煙草 2019年后，轉基因作物的產(chǎn)業(yè)化得到迅速開展。年后，轉基因作物的產(chǎn)業(yè)化得到迅速開展。同時帶有八種基因代碼的轉基因玉米將于同時帶有八種基因代碼的轉基因玉米將于2019年在美國問世。年在美國問世。 研討方向研討方向抗病毒方面抗病毒方面抗蟲害方面抗蟲害方面抗除草劑方面抗除草劑方面提高產(chǎn)量方面提高產(chǎn)量方面改良質(zhì)量方面改良質(zhì)量方面抗逆境方面抗逆境方面3.基因工程技術在動物飼料中的運用1提高飼料作物產(chǎn)量 固氮和固碳工程 利用基因工程技術對以肺炎克氏桿菌為代表的自生固氮菌、以大豆和苜蓿根瘤菌為代表的共生固氮菌以及以固氮螺菌為

5、代表的結合共生固氮菌的固氮基因構造、表達調(diào)制機制與固氮酶活性的調(diào)理等進展了深化的研討 。美國科學家采用基因工程技術改造了大豆和苜蓿根瘤菌的固氮酶基因，使這兩種作物的產(chǎn)量提高了15%。經(jīng)過基因工程改造固氮菌，在發(fā)酵罐中發(fā)酵，在制形成菌肥運用，不但能提高豆科植物的結瘤量，甚至可以使非豆科植物也固氮。科學家正在研討采用轉基因技術將固氮基因直接轉移到植物細胞染色體中，使植物不依賴固氮菌本身就能固氮。 光協(xié)作用效率的高低同樣也是決議作物產(chǎn)量的重要要素。假設能將光協(xié)作用效率較高的作物中的決議光協(xié)作用酶的基因轉移到光協(xié)作用效率較低的作物中便能使光協(xié)作用效率提高。 “超級水稻超級水稻在水稻基因中在水稻基因中插

6、入玉米高光效基因，從而使水稻擁插入玉米高光效基因，從而使水稻擁有更高速度的光協(xié)作用，使大米產(chǎn)量有更高速度的光協(xié)作用，使大米產(chǎn)量提高了提高了35%35%。這項工程是由我國首先。這項工程是由我國首先完成的。完成的。 一種轉谷氨酸脫氫酶基因的玉一種轉谷氨酸脫氫酶基因的玉米，由于它可以大大提高對氮肥的米，由于它可以大大提高對氮肥的利用率，所以其產(chǎn)量提高了利用率，所以其產(chǎn)量提高了10%10%。a.a.抗病毒方面抗病毒方面煙草花葉病毒的煙草花葉病毒的外殼蛋白基因外殼蛋白基因+ +普通番茄抗煙草花葉病毒的番茄 繼抗煙草花葉病毒的番茄培育勝利之后，抗黃瓜繼抗煙草花葉病毒的番茄培育勝利之后，抗黃瓜花葉病毒的轉基

7、因植株也陸續(xù)獲得勝利。我國科學家花葉病毒的轉基因植株也陸續(xù)獲得勝利。我國科學家利用轉基因方法，培育出了抗病毒煙草、抗病毒甜椒利用轉基因方法，培育出了抗病毒煙草、抗病毒甜椒和抗病毒番茄，而且已進展了田間實驗，并被同意進和抗病毒番茄，而且已進展了田間實驗，并被同意進展商品化消費。展商品化消費。提高抗病、抗蟲才干b.b.抗蟲害方面抗蟲害方面迄今研討最多并獲得迄今研討最多并獲得效果的有兩類基因效果的有兩類基因蘇云金桿菌的殺蟲蘇云金桿菌的殺蟲蛋白基因蛋白基因BtBt從豇豆馬鈴薯中分別的從豇豆馬鈴薯中分別的蛋白酶抑制劑基因蛋白酶抑制劑基因 實驗已證明，假設將蘇云金桿菌殺蟲蛋白與蛋白酶抑實驗已證明，假設將蘇

8、云金桿菌殺蟲蛋白與蛋白酶抑制劑配合運用，可提高殺蟲制劑配合運用，可提高殺蟲 2 22020倍，效果更佳?？梢灶A倍，效果更佳?？梢灶A料，未來的開展趨勢是將兩類基因同時轉入植物，以提高料，未來的開展趨勢是將兩類基因同時轉入植物，以提高抗蟲才干?？瓜x才干。 c.抗菌、抗真菌作物 e.微生物農(nóng)藥提高抗逆才干 農(nóng)作物所處的非生物逆境包括鹽堿、干旱、洪澇、嚴寒或高溫、營養(yǎng)貧瘠、重金屬脅迫、紫外線等。利用基因工程手段讓作物獲得對非 生物的抗性。植物體內(nèi)的糖醇類化合物是一種浸透調(diào)理劑，提高這些物質(zhì)的生物合成程度成為植物耐旱、耐鹽基因工程的首選戰(zhàn)略。將山梨醇-6-磷酸脫氫酶或甘露醇-3-磷酸脫氫酶轉入植物細胞內(nèi)

9、，可以提高細胞內(nèi)山梨醇或甘露醇的程度，具有一定抗旱、抗鹽才干。乙醇脫氫酶轉基因植物有一定的抗?jié)巢鸥伞Ｔ诳範I養(yǎng)逆境方面,轉谷氨酸脫氫酶基因玉米可以大大提高對氮肥的利用率，其生長量提高了10%。大部分除草劑對作物有影響，從細菌中分別得到的除草劑抗性基因可使植物獲得抗除草劑才干。 改善飼料營養(yǎng)質(zhì)量改善蛋白質(zhì)質(zhì)量 經(jīng)過轉基因可以提高牧草的總蛋白含量和必需氨基酸含量。目前已勝利培育出高含硫氨基酸豆牧草、高賴氨酸玉米等。改動碳水化合物含量與質(zhì)量改善脂類含量和質(zhì)量其他質(zhì)量的改善 甜蛋白轉基因植物可以提高甜度。轉植酸酶的玉米其營養(yǎng)利用率更高。 一個被稱作一個被稱作“金水稻的轉基因種類金水稻的轉基因種類孟山都等

10、公司開發(fā)的，可以使食用孟山都等公司開發(fā)的，可以使食用者防止維生素者防止維生素A A缺乏癥。由于這種水稻經(jīng)缺乏癥。由于這種水稻經(jīng)過轉基因后高含胡蘿卜素，人體可以將過轉基因后高含胡蘿卜素，人體可以將胡蘿卜素轉化為維生素胡蘿卜素轉化為維生素A A。 再如，美國生物技術研討人員把月桂樹基因導入油再如，美國生物技術研討人員把月桂樹基因導入油菜中，消費出含月桂酸油達菜中，消費出含月桂酸油達4040的油菜籽，大大降低了的油菜籽，大大降低了本錢并添加了產(chǎn)量。本錢并添加了產(chǎn)量。開發(fā)新飼料添加劑益生菌基因工程改造 采用基因工程技術，可將外源基因轉移到益生菌細胞中，構建的重組子菌株可以直接添加到飼料中或者回植到腸道

11、內(nèi)，發(fā)揚外源基因的功能。有人將富含賴氨酸基因的人工合成基因轉入到乳酸桿菌和芽孢桿菌細胞中，重組的乳酸桿菌和芽孢桿菌的賴氨酸分泌量提高了。同樣利用基因工程手段對酵母菌雙歧桿菌等改造得到很好的效果。利用基因工程手段有能夠使益生菌獲得自我產(chǎn)生益生元的才干，從而可在腸道繼續(xù)發(fā)揚作用。采用基因工程技術開發(fā)抗生素替代品 抗菌肽、白細胞介素和干擾素等都可以運用基因工程手段獲得?；蚬こ田曈妹钢苿?采用基因工程消費的飼用酶具有產(chǎn)量高活性強穩(wěn)定性好等優(yōu)點。采用基因工程技術大量消費植酸酶已獲得勝利。導入植物細胞：土壤農(nóng)桿菌轉化法導入植物細胞：土壤農(nóng)桿菌轉化法土壤農(nóng)桿菌：具有趨化性酚，感染雙子葉植土壤農(nóng)桿菌：具有趨

12、化性酚，感染雙子葉植物和裸子植物物和裸子植物二.發(fā)酵工程技術的運用發(fā)酵飼料的作用機理缺氧和酸性環(huán)境抑制有害菌的生長競爭性抑制抑菌物質(zhì)的產(chǎn)生營養(yǎng)作用加強免疫力 .發(fā)酵飼料的質(zhì)量評定發(fā)酵飼料的質(zhì)量評定 蛋白質(zhì)：發(fā)酵改善了蛋白質(zhì)的質(zhì)量，由于蛋白質(zhì)：發(fā)酵改善了蛋白質(zhì)的質(zhì)量，由于微生物繁衍快、世代時間短，對蛋白質(zhì)的微生物繁衍快、世代時間短，對蛋白質(zhì)的利用一方面使本身細胞數(shù)量的添加，另一利用一方面使本身細胞數(shù)量的添加，另一方面是分泌大量的胞外產(chǎn)物，從而使原有方面是分泌大量的胞外產(chǎn)物，從而使原有的蛋白質(zhì)被分解利用后構成新的蛋白質(zhì)。的蛋白質(zhì)被分解利用后構成新的蛋白質(zhì)。 微生物：飼料經(jīng)發(fā)酵后，其微生物種類及微生

13、物：飼料經(jīng)發(fā)酵后，其微生物種類及數(shù)量都會有所變化。研討發(fā)現(xiàn)，隨著發(fā)酵數(shù)量都會有所變化。研討發(fā)現(xiàn)，隨著發(fā)酵時間的添加，有益菌添加，有害菌減少。時間的添加，有益菌添加，有害菌減少。 pH值值:飼料在發(fā)酵過程中，微生物的代謝產(chǎn)飼料在發(fā)酵過程中，微生物的代謝產(chǎn)物包括很多有機酸類，其中乳酸的含量可物包括很多有機酸類，其中乳酸的含量可到達到達3%,使得飼料的酸度添加。谷類發(fā)酵使得飼料的酸度添加。谷類發(fā)酵飼料的飼料的pH為為5.0，液態(tài)發(fā)酵飼料的，液態(tài)發(fā)酵飼料的pH為為4.45。這將有力地破壞了病原菌的生長環(huán)。這將有力地破壞了病原菌的生長環(huán)境，抑制了其生長。境，抑制了其生長。2.發(fā)酵工程技術在飼料添加劑中的

14、運用 商品氨基酸、飼用抗生素、酶制劑、飼料酵母或者單細胞蛋白等對動物的生長都是有益的。賴氨酸的發(fā)酵消費、賴氨酸發(fā)酵蛋白粉的消費單細胞蛋白細胞 單細胞蛋白飼料(Single Cell Protein)主要是指經(jīng)過發(fā)酵方法消費的酵母菌、細菌、霉菌及藻類細胞生物體等。單細胞蛋白飼料營養(yǎng)豐富、蛋白質(zhì)含量較高，且含有1820種氨基酸，組份齊全，富含多種維生素。除此之外，單細胞蛋白飼料的消費具有繁育速度快、消費效率高、占地面積小、不受氣候影響等優(yōu)點。因此，在當今世界蛋白質(zhì)資源嚴重缺乏的情況下，開展單細胞蛋白飼料的消費越來越遭到各國的注重。 農(nóng)作物秸稈、秕殼 發(fā)酵處置 我國每年的秸稈與秕殼產(chǎn)量非常宏大。這類

15、飼料主要包括水稻秸稈和秕殼、小麥秸稈和秕殼、玉米秸稈和玉米芯、高粱秸稈和秕殼、谷子秸稈和秕殼、大豆秸稈和莢殼、薯干、薯秧、花生蔓等。秸稈的主要成分是粗纖維，礦物質(zhì)含量也較豐富。目前這類資源主要經(jīng)過物理加工、化學及微生物發(fā)酵處置方式，可分解其中的粗纖維為單糖或低聚糖供動物利用，而且可改善適口性，提高蛋白質(zhì)含量。 林業(yè)副產(chǎn)物 主要包括樹葉、樹籽、嫩枝和木材加工下腳料。且采摘的槐樹葉、榆樹葉、松樹針等蛋白質(zhì)含量普通占干物質(zhì)的2529，是很好的蛋白質(zhì)補充料；同時，還含有大量的維生素和生物激素。樹葉可直接飼喂畜禽，而嫩枝、木材加工下腳料可經(jīng)過青貯、發(fā)酵、糖化、膨化、水解等處置方式加以利用。 槽渣、廢液類

16、飼料糟渣 主要包括酒糟、醬油糟、醋糟、玉米淀粉工業(yè)下腳料、粉絲尾水、果渣、檸檬酸濾渣、糖蜜、甜菜渣、甘蔗渣、菌糠等；廢液主要指味精、造紙、淀粉工業(yè)、酒精、檸檬酸廢液等。菌糠、粉漿蛋白、全價干酒精、啤酒酵母等可作為蛋白質(zhì)飼料；酒 糟、醬油糟、甜菜渣、飴糖糟、檸檬酸渣、某些藥渣、廢糖蜜等可作能量飼料；纖維含量高的甜菜粕、果渣、甘蔗渣、檸檬酸渣等可作為反芻動物的飼料。而糖蜜可發(fā)酵消費賴氯酸，造紙廢渣、味精廢液、淀粉渣等渣液可用來消費單細胞蛋白。 酒渣 酒糟富含粗蛋白質(zhì)、維生素B、鉀、磷酸鹽，但含鈣少，且有酒精殘留，因此必需與青飼料和配合飼料搭配飼喂，且不宜飼喂孕畜。蘋果渣 我國是世界上蘋果產(chǎn)量最大的

17、國家之一，可年產(chǎn)蘋果渣約100萬噸。目前，蘋果渣除少量被用于深加工外，絕大部分被遺棄。這樣不僅浪費了資源，還嚴重污染了環(huán)境。蘋果渣由果皮、果核和剩余果肉組成(大約果皮、果肉占96.2%0，果籽占3.100，果梗占0.70o)，含有可溶性糖、氨基酸、維生素、礦物質(zhì)和纖維素等多種營養(yǎng)物質(zhì)，營養(yǎng)豐富，適口性好，具有開胃健脾的效果，是良好的多汁飼料資源。干物質(zhì)中含量（%）微量元素含量(mg/kg )含水量粗蛋白粗脂肪粗纖維粗灰分鈣磷Cu FeZn Mn Se7.8006.2 6.8 16.902.3000.0600.05011.815.815.414.00.08據(jù)測定，蘋果渣的營養(yǎng)價值成分如下表： 總能值比小麥鼓高1. 02MJ/Kg，粗蛋白含量比甘薯干高，Ca, P、微量元素、氨基酸含量與甘薯干較為接近，鐵含量是玉米的4.9倍;賴氨酸、蛋氨酸和精氨酸的含量分別是玉米的1.7倍、1. 2倍和2. 75倍，維生素殘是玉米的3.5倍，在無氮浸出物中總糖占15%以上。蘋果渣還含有豐富的維生素和果酸，果膠、果糖有利于微生物的直接吸收和利用。非常規(guī)植物餅粕類 主要有芝麻餅、花生餅