左手抓研究，右手抓應(yīng)用，建立酶制劑技術(shù)應(yīng)用體系
——訪華南農(nóng)業(yè)大學動物科學學院左建軍教授

《廣東飼料》雜志編輯部 李朝云

2020 年的畜牧養(yǎng)殖業(yè)困難不減、挑戰(zhàn)升級，在非洲豬瘟與新冠肺炎疫情的雙重壓力下，我們迎來了中國飼料的“禁抗元年”。針對飼料禁抗后的動物生產(chǎn)問題，替抗成為當前行業(yè)研究的熱點和焦點。對于廣義的替抗，目前行業(yè)普遍認為：沒有一個單一產(chǎn)品或單一措施能完全替代抗生素的作用，替抗需要整體解決方案，而維護腸道健康則是所有替抗方案的核心！對于狹義的替抗，即替抗技術(shù)或產(chǎn)品的研發(fā)應(yīng)用，行業(yè)普遍認可的幾種抗生素替代品有：有機酸、益生菌、酶制劑和植物提取物。

近日，《廣東飼料》雜志社有幸采訪了華南農(nóng)業(yè)大學動物科學學院左建軍教授，他一直主要從事動物腸道健康和酶制劑相關(guān)研究，在維護腸道健康、酶制劑應(yīng)用體系構(gòu)建方面有很深的造詣。左教授指出，維護腸道健康要從母子代營養(yǎng)一體化設(shè)計、保持腸道年輕態(tài)及飼料源有害因子控制等八大方面著手；酶制劑作為行業(yè)認可的替抗產(chǎn)品，后處理技術(shù)與國外先進水平還存在一定差距；企業(yè)提高研發(fā)意識，高校提高開放型，學子沉心服務(wù)產(chǎn)業(yè)，將助力酶制劑產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。

1 維護仔豬腸道健康，從源頭減少抗生素依賴

《廣東飼料》：仔豬腸道健康一直是行業(yè)關(guān)注的焦點，請您談?wù)勶暳辖贡尘跋?，如何維護仔豬腸道健康？

左建軍教授（以下簡稱“左”）：在禁抗元年、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整這一特殊節(jié)點，飼料禁抗后行業(yè)將面臨動物生產(chǎn)效率降低、免疫力下降等問題。消化道是機體營養(yǎng)消化器官，還是最大的免疫器官，以腸道健康作為切入點研發(fā)相應(yīng)的替抗技術(shù)和產(chǎn)品篩選是飼料無抗時代一個重要方向。

總結(jié)起來，維護腸道健康有八個方面。首先，推行子代營養(yǎng)一體化，通過母源控制來消除母源抗營養(yǎng)因子或者有毒有害物質(zhì)對后代的安全隱患。如成年動物對黃曲霉毒素的耐受范圍15μg/L，但幼齡動物的耐受性相對較差。飼料廠前期料原料一般非常優(yōu)質(zhì)，母源毒素就成了危害幼齡動物比較大的因素，經(jīng)我們市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)母乳中確實存在霉菌毒素危害問題。第二個方面，保持腸道年輕態(tài)。腸道作為機體的一個重要的器官，腸道生理狀態(tài)盡可能維護好，對于腸道健康有積極作用。第三，建立基于腸道健康的營養(yǎng)需要模型和營養(yǎng)供給方案。其營養(yǎng)供給需要基于整體、突出特點。第四，飼料源有害或抗營養(yǎng)成分控制。飼料中的抗營養(yǎng)因子會造成腸道損傷，酶制劑消除抗原因子的作用不可小覷。第五，激發(fā)機體抗損能力、提高自身免疫能力。針對性添加功能性多糖等可上調(diào)動物免疫功能相關(guān)因子分泌表達、有效支持維護腸道健康狀態(tài)。第六，腸道滲透壓平衡維持。如果腸道健康出現(xiàn)問題，腸腔內(nèi)滲透壓平衡打破，會出現(xiàn)高滲環(huán)境，體內(nèi)的水分進入到腸腔內(nèi)，導(dǎo)致糞便或者食糜水分含量高，嚴重時腹瀉。第七，腸道損傷進程阻斷，即代謝過程中有害代謝因子的控制。以仔豬斷奶為例，斷奶造成的心理應(yīng)激會導(dǎo)致代謝紊亂，比較直接的影響是自由基大量產(chǎn)生。斷奶前總自由基大概是三千多（mol/L）的水平，斷奶之后可能達到五六千（mol/L）。而高水平的自由基一般不能通過維生素消除，需要通過中間作用阻斷。第八，腸道損傷修復(fù)。對急性損傷問題的彌補性修復(fù)，氨基酸、小肽有積極作用。

《廣東飼料》：飼料禁抗后，替抗產(chǎn)品層出不窮，在維護仔豬腸道健康方面，哪些替抗產(chǎn)品有比較好的應(yīng)用效果？

左：現(xiàn)在大家談的替抗主要是針對添加劑產(chǎn)品的研發(fā)和篩選，是狹隘的替抗。從這個角度來談，根據(jù)我們的研究及市場交流的信息來看，酸化劑認可度較高，應(yīng)用廣泛。酶制劑也是非常重要的替抗方向，特別是第四代酶制劑，以葡萄糖氧化酶為代表有直接替抗效果。微生物發(fā)酵產(chǎn)品應(yīng)用也較多，這類產(chǎn)品本身比較復(fù)雜，衍生出來很多子產(chǎn)品。比較熱門的有抗菌肽，但國家對抗菌肽產(chǎn)品顧慮較多，并沒有完全放開。另外，植物提取物也表現(xiàn)出比較好的替抗效果。這些常用的替抗類添加劑，酸化劑單獨使用比較多，酶制劑和植物提取物配合使用效果比較好。行業(yè)普遍共識是，替抗產(chǎn)品很難達到效果，替抗還是一個系統(tǒng)工程。

《廣東飼料》：您的團隊一直致力于酶制劑的研究，在替抗方面，酶制劑有哪些作用？

左：抗生素作用有很多，歸納起來無非兩方面，一是殺菌、滅菌保護腸道健康，這是核心作用；二是促生長。談起酶制劑替抗，有部分質(zhì)疑的聲音：有蹭熱度，嘩眾取寵之嫌。其實，酶制劑替抗主要從三個方面起作用。首先，它可以消除抗營養(yǎng)因子，減少對抗生素依賴。替抗需求有多大在于早期對抗生素的依賴有多大，企業(yè)現(xiàn)在面對的替抗壓力也就有多大。其次，在早期消化酶基礎(chǔ)上衍生出了功能性酶，這些有直接的殺菌、抑菌作用，比如葡萄糖氧化酶、溶菌酶等。第三，酶制劑作用后產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，如寡糖、寡肽類有積極的營養(yǎng)和生理調(diào)控作用。

《廣東飼料》：請問如何做好替抗的產(chǎn)品之間配伍？

左：替抗產(chǎn)品與抗生素一樣，也存在耐藥性問題。雖然現(xiàn)階段還沒有充分證據(jù)，但從生物學角度，生物適應(yīng)性肯定存在。針對這個情況，很多企業(yè)做得比較好，他們一般通過多個配伍方案輪換使用來盡量減少耐藥性隱患。至于產(chǎn)品間的拮抗是相對而言，比如活菌制劑和抗生素的使用本就矛盾，但是這個矛盾是相對的，因為抗生素能針對性殺菌。現(xiàn)階段我國替抗產(chǎn)品的技術(shù)短板是后期加工，后處理做好了，可以通過程序化釋放來回避不同產(chǎn)品的拮抗問題。

2 重視酶制劑后處理技術(shù)，打造企業(yè)核心競爭力

《廣東飼料》：市場上有一些反饋：葡萄糖氧化酶使用后產(chǎn)生的過氧化氫會產(chǎn)生副作用。您怎么看待這個問題？

左：過氧化氫作為一種氧自由基，傳統(tǒng)上將它定性為有害物質(zhì)。但它有兩面性，不能盲目否定，就大家比較熟悉的同屬于自由基的一氧化氮而言，它同時具有類激素作用，同樣的，小環(huán)境下適當濃度的過氧化氫有抑菌、殺菌作用。從另一個角度看，機體氧化還原平衡是一種平衡狀態(tài)，過氧化氫等自由基對平衡狀態(tài)的維持有支撐作用，少了它們也會對機體帶來損害。有些企業(yè)在嘗試研發(fā)過氧化氫作為添加劑，理論上可行，但是技術(shù)難度較大，主要是量的控制。一旦過量就會打破機體氧化還原平衡，把機體從還原態(tài)轉(zhuǎn)變到氧化態(tài)。

《廣東飼料》：酶制劑市場存在哪些問題？您對此有什么建議？

左：從競爭模式來講，目前酶制劑市場競爭以規(guī)模取勝占主導(dǎo)。國內(nèi)企業(yè)靠量取勝，國外企業(yè)在國內(nèi)市場已不占優(yōu)勢。但與國外先進技術(shù)相比，后處理、精加工技術(shù)是我們的短板。比較典型的案例，國外某企業(yè)蛋白酶是酶制劑行業(yè)的代表，很多企業(yè)在研究他們的產(chǎn)品?？墒琴|(zhì)譜檢測成分并無特別，酶活檢測結(jié)果也比較低，但是仿制后均無法達到同樣的效果，說明他們的產(chǎn)品確實有過硬的技術(shù)含量。

從產(chǎn)業(yè)技術(shù)來講，除了后加工技術(shù)的提升，還有建立酶制劑參數(shù)體系也有重大意義。

從行業(yè)規(guī)范來講，酶制劑行業(yè)標準化實施難度大。比如說蛋白酶有很多種，結(jié)構(gòu)不一樣，針對性也不一樣，所以籠統(tǒng)對所有蛋白酶標準化很難準確反映不其作用和理化特性。另外，如果標準化做不好會帶來更多不公平的問題，因為標準會更傾向于擬合性比較高的企業(yè)的產(chǎn)品。我們也一直在思考，能否跳出現(xiàn)階段標準的思維框架，比如酶活力指標的測定，選擇這一類酶的敏感靶標來反應(yīng)的生物效應(yīng)來評價，這種代表性可能更強。

《廣東飼料》：酶制劑種類眾多，請您談?wù)劽钢苿┑暮Y選標準？

左：酶制劑標準化還沒有很好地解決，因為酶的復(fù)雜性導(dǎo)致標準化難度高。生硬地用一個標準去評價一類酶不夠準確。企業(yè)可以建立自己比較熟悉的篩選評價體系。比如說比較常用的酶活力測定，大家認為酶活代表性不夠，但是它作為理化特性評價指標非常必要。然而企業(yè)必須明確測酶活力的評估角度和目的。第一，當現(xiàn)場試驗效果比較好，對這種酶比較認可的前提下，酶活力是為了去評估產(chǎn)品批次的差異性。第二，產(chǎn)品穩(wěn)定性的評價。雖然在酶制劑產(chǎn)品推出市場前都會做穩(wěn)定性改造和評估，但不同企業(yè)提供的產(chǎn)品存在差異。比如第三代植酸酶在80℃左右可以維持80%～90%的酶活，但是前幾代植酸酶只能達到50%～60%。第三，酶制劑的有效性評價。比如對消化酶的評估做活體消化代謝實驗當然好，但是存在幾個方面的局限性。首先是時間的局限性，實驗周期一般需要半個月，如果是評價體系的儲備性研發(fā)可以接受，但如果是做應(yīng)激實驗，這個周期太長。所以，針對這個問題，可以選擇做體外消化試驗。有人會認為體外消化試驗反應(yīng)不了真實情況，但我認為有重要的參考價值。有時候體外反應(yīng)的結(jié)果甚至比體內(nèi)更真實，因為動物生產(chǎn)試驗干擾因素過多。另外，對于酶制劑的評價，我有一些建議。首先，做酶活力評價時，企業(yè)應(yīng)選擇自己的原料去做評估，如果用標準化底物去評價存在代表性不好的問題。其次，如果有條件也可以結(jié)合一些模式細胞或動物。在前期沒有準備的情況下盲目開展動物養(yǎng)殖試驗，反而會產(chǎn)生誤導(dǎo)，因為影響因素太多。除非像溫氏，以前評估一個產(chǎn)品做3～4 個試驗，現(xiàn)在做7～8 個試驗，然后做概率分析，比如有效果的概率多少、改善15%效果的概率有多少。否則做一次試驗就判斷有效與否，可信度不大。使用細胞模型比動物生長試驗更直接，周期更短。使用模式動物的優(yōu)點是遺傳性好，環(huán)境可控性強，便于放大觀察酶制劑的功能作用。當然最后要回到養(yǎng)殖動物上做驗證，但是在投入生產(chǎn)應(yīng)用前做一些鋪墊性工作，對于養(yǎng)殖試驗的真實性、有效性和效率有很大的價值。

3 多方協(xié)作，促進產(chǎn)學研更好落地

《廣東飼料》：酶制劑研發(fā)存在哪些技術(shù)瓶頸？

左：首先，酶的篩選。酶品種豐富，但是面臨篩選難度大，或者篩選出來也達不到工業(yè)化生產(chǎn)需求。第二，酶的特性改造問題，包括穩(wěn)定化和發(fā)酵效率的改造。因為我們行業(yè)受成本制約比較明顯，酶的發(fā)酵效率決定它是否能實現(xiàn)工業(yè)化。第三，從產(chǎn)物到產(chǎn)品設(shè)計還有很多技術(shù)需要突破，涉及到載體、填充劑的選擇，這一塊容易被忽略。第四，精準使用的問題?，F(xiàn)階段酶制劑的使用比較粗糙，遠達不到精準。主要從酶解程序化去突破，一是通過包被等技術(shù)實現(xiàn)定向酶解。復(fù)合酶的效果比單一酶效果好，但是復(fù)合酶有序發(fā)揮作用需要合適的時間和空間，如果只是簡單的混合添加是多種酶制劑混戰(zhàn)的局面，作用效率不高。如何實現(xiàn)多種酶制劑在體內(nèi)有序化作業(yè)，就需要我們通過后處理，比如包被，讓多種酶程序化作用。這對于我們來說難度比較大，因為對于包材技術(shù)我們的理解和掌握比較局限、成本限制也不可忽略的一個方面。二是通過定向酶解將有害產(chǎn)物轉(zhuǎn)化功能型產(chǎn)物，從這種角度去提升酶制劑的功效。深入研究發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)外產(chǎn)品最大的差距就在于，優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的后處理不是簡單的包材，還涉及到佐劑的選擇和使用。比如葡萄糖氧化酶需要一定的葡萄糖濃度才能發(fā)揮作用，如果在幼齡動物早期消化不良的情況下，葡萄糖不足，葡萄糖氧化酶的效應(yīng)不能充分發(fā)揮，優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品適當搭配補充葡萄糖來提高葡萄糖氧化酶的酶解效應(yīng)，把產(chǎn)品發(fā)揮作用的條件也一起做進去，讓它的生物學效應(yīng)發(fā)揮到最大。

《廣東飼料》：酶制劑的理論效果與實際應(yīng)用之間的差距可以通過哪些途徑來解決？

左：現(xiàn)階段來講，還是靠大數(shù)據(jù)來解決。有條件的企業(yè)，可以通過多次試驗來消除影響因素帶來的誤差。對于條件相對不足的企業(yè)，數(shù)據(jù)來源可以多樣化，可以查閱文獻總結(jié)別人的研究數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上去修正。

《廣東飼料》：在酶制劑的研發(fā)和應(yīng)用中，是否存在產(chǎn)學研落地難的問題？

左：酶制劑產(chǎn)業(yè)上游企業(yè)自主研發(fā)、參與度不夠，菌種一般靠買，以前是買國外的，現(xiàn)在是買國內(nèi)科研院所的。上游的科研院所做菌的篩選、酶制劑改造后，直接賣給企業(yè)。原因一方面是上游的研究團體開放性不夠，認為企業(yè)沒參與的必要。長此以往，企業(yè)形成了惰性。另一方面，企業(yè)研發(fā)條件受限，因為這塊屬于基礎(chǔ)性研究，對技術(shù)要求高，研發(fā)成本高。再者，我國在單位功能分配上是基礎(chǔ)性研發(fā)多由科研院所承擔，企業(yè)更多承擔轉(zhuǎn)化和銜接。

下游的合作模式會多一些。一般模式是，企業(yè)提出課題立項，通過橫向課題與高校科研院所合作。合作目的也各有不同，有的是因為自身條件受限聯(lián)合科研院所做技術(shù)和體系評估。還有一種是希望通過與高校合作達到宣傳效果。但項目合作的個人行為會多一些，兩個單位層面的合作比較少。也有企業(yè)、高校共建平臺的合作模式，比如共建研究院、設(shè)立研究中心等，這種模式存在的問題是企業(yè)投入和產(chǎn)出的期望值不對等，投少了不夠支撐，投多了企業(yè)期望值相應(yīng)會提高。

總的來說，受產(chǎn)業(yè)環(huán)境、各方面條件限制，企業(yè)和高校的合作存在緊密度不夠、功利性強于技術(shù)提升需要、短周期行為等問題，一定程度上缺少從框架上長遠規(guī)劃的深度合作。

《廣東飼料》：您認為如何讓產(chǎn)學研更好地落地？

左：企業(yè)方面，企業(yè)對研發(fā)的重視程度是推進產(chǎn)學研非常重要的因素，企業(yè)對研發(fā)認識需要轉(zhuǎn)變。規(guī)模大的企業(yè)已奪取市場主動權(quán)，認為資本運營和營銷是最有效的方式，研發(fā)價值不大；小企業(yè)又不具備研發(fā)的條件和實力。再者是市場環(huán)境的影響，比如近兩年的豬價行情讓豬企基本不用考慮成本問題，只要把豬養(yǎng)出來就能掙錢。沒有精細化控制成本壓力的情況下，技術(shù)參數(shù)都是“身外之物”，這種特殊市場環(huán)境下，需求不明顯，當然研發(fā)動力就不會足。

高校方面，我們還需要不斷引導(dǎo)市場。這些年我們一直在搭建平臺，每年組織召開飼料酶制劑的科技發(fā)展大會，目的也是為了宣傳酶制劑的價值，加深企業(yè)對酶制劑研發(fā)必要性的認識。

還有“學”的方面，學生對酶制劑產(chǎn)業(yè)的認識需要調(diào)整。酶制劑在畜牧養(yǎng)殖業(yè)是比較小的一環(huán)，以前我們畢業(yè)大多數(shù)同學的就業(yè)方向是去飼料廠做配方，現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)崗位門類已經(jīng)逐漸細化，建議學生不要死盯著那幾個配方師的崗位，隨著企業(yè)的發(fā)展很可能一個飼料企業(yè)就一個配方師。

如何端正學生對酶制劑領(lǐng)域的認識，如何調(diào)動相關(guān)專業(yè)的學子學成之后對產(chǎn)業(yè)服務(wù)的積極性，也是企業(yè)和高校需要考慮的問題。

《廣東飼料》：您前面提到的數(shù)據(jù)庫的建立，那么現(xiàn)在有沒有數(shù)據(jù)化共享平臺？

左：這個暫時還很難，前期我們也有做，也非常希望大家能共建這樣的平臺。但是這項工作耗時耗力，做了大量的工作之后可能最后呈現(xiàn)出來的只有一個數(shù)據(jù)表格，無法支撐成果產(chǎn)出效率的需求。這讓高?？蒲性核媾R無法高效滿足科研考核要求的問題，嚴重打擊科研工作者在基礎(chǔ)營養(yǎng)參數(shù)和數(shù)據(jù)庫建設(shè)方面工作的積極性。而已經(jīng)有數(shù)據(jù)儲備的企業(yè)，共享數(shù)據(jù)的意愿不強，存在技術(shù)壁壘。而且這項工作投入很大，因為做一兩個數(shù)據(jù)的意義也不大，需要很多時間、資金和精力。當然這個價值是很大的，需要國家政策支持，企業(yè)、科研院所共同努力。