1、内蒙古农业大学动物科学与医学学院于1999年4月成立，由原内蒙古农牧学院动物科学系和动物医学系组建而成。内蒙古农牧学院的前身为内蒙古畜牧兽医学院，是1952年11月由河北农学院畜牧兽医系、山西农学院畜牧兽医组和平原农学院畜牧兽医组组建而成。 学院下设动物遗传育种与繁殖学、动物营养与饲料科学、动物生产与管理学、基础兽医学、预防兽医学、临床兽医学等6个教研室。拥有畜牧学博士后流动站一个，畜牧学和兽医学一级学科博士学位授权点2个，二级学科博士学位授权点6个，二级学科硕士学位授权点7个，专业硕士授权点2个，有动物科学、动物医学、水产养殖学、动植物检疫、4个本科专业，其中3个专业用蒙汉双语授课。动物遗传
2、育种与繁殖学为国家重点（培育）学科，基础兽医学、动物营养与饲料科学、动物遗传育种与繁殖学、预防兽医学、临床兽医学5个学科为自治区重点学科，。 学院现有教职工164人，专任教师131人，其中教授40人、副教授40人。博士生导师22人，具有博士学位的教师51人，在读博士6人，具有硕士学位教师62人。目前，学院共承担国家级、自治区级科研课题69项，获得各级各类科研奖励50余项。内蒙古自治区轻工科学研究所：内蒙古自治区轻工科学研究所始建于1956年，是我区建立最早的科研机构，是一支技术力量雄厚，集科技开发、研究、生产、贸易为一体的综合性科研单位。所内占地约三万平方米，建筑面积一万六千多平方米，并拥有较
3、为齐全的仪器设备和图书资料。所内现有职工160人，其中教授级高级工程师18人，高级工程师36人，8人享受国务院的政府特殊津贴，2人获自治区有突出贡献的中青年知识分子，1人获自治区科技兴区特别奖，1人获自治区拔尖技术人才奖。内蒙古自治区乳品科学研究所、内蒙古自治区乳酸菌发酵剂研究与培训中心、内蒙古自治区第一产品质量监督检验站、中国工业微生物菌种保藏站第八站、内蒙古自治区食品工业中试基地等机构都设立在所内。建所五十多年来，轻工所为自治区的经济建设做出了很大的贡献，特别在乳与乳制品工业、发酵酿造工业、微生物制剂工业、生物制药工业、日用化工工业以及在轻工产品的分析检测等方面进行了大量的科研和推广应用工
4、作。五十年来，轻工研究所共承担了国家部委和自治区科研课题二百多项，其中50多项获国家级、部级及自治区的科技奖。内蒙古自治区轻工科学研究所从七十年代就开展了乳酸菌发酵剂和系列益生菌制剂、生物制品的研究开发。先后研究开发了包括长双歧杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、德氏乳杆菌、嗜酸乳杆菌和枯草芽孢杆菌等。近几年开发的金双歧国家一类新药（其通用名为双歧三联活菌片，是由长双歧杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌组成的具有国际先进水平的益生菌活菌制剂）是原国家科委重点攻关项目，系内蒙古自治区唯一获得国家批准的国家一类新药；2004年完成的对肝癌具有辅助治疗作用、具有自主知识产权的硒双歧杆菌胶囊，整理出全部药
5、理、药效、毒理毒性、药代等基础研究报告，已报送国家食品药品监督管理局新药审评中心申报临床试验研究批件；该项目的关键技术“利用双歧杆菌对硒进行生物转化的方法及其产品”已申请获得国家发明专利，专利号为ZL2004 10002381.3；具有抗血栓的枯草芽孢杆菌活菌制剂也正在研究中；另一项2004年列入国家科技部十五攻关计划重点课题并同时列入自治区重点攻关项目嗜酸乳杆菌活菌制剂，也已完成全部临床前研究，由科技部组织在北京鉴定验收，经非正式临床观察证明对各种阴道炎有效率达95%以上，尤其对老年性阴道炎、滴虫性阴道炎、细菌性阴道炎疗效确切，也具备了申报临床试验研究的条件。先后完成14个益生菌相关科研课题
6、。第一章 项目建设的意义和必要性一、项目意义和必要性近年饲料中抗生素滥用问题日益突出，造成了畜牧产品中有毒有害物质残留严重超标，这些有毒物质不仅严重损害畜禽机体，使之生产性能下降，抗病能力减弱，养殖业经济效益下降，更重要的是抗生素等有毒有害物质残留在畜产品内，经食物链进入人体，对人类健康造成危害。因此，饲料安全问题已引起全世界的普遍关注。欧盟监管委员会决定，自2006年1月起在动物养殖业中禁用抗生素生长促进剂，欧盟的抗生素禁令不仅对欧盟内部国家适用，而且欧盟所有进口饲料、饲料添加剂和动物产品出口到欧盟国家的企业都必须遵守抗生素禁令。日本是欧盟抗生素禁令的追随者，对从中国进口的动物产品的抗生素检
7、测和相关规定非常严格。我国也正在制定相关的法规，限制抗生素等添加剂在饲料中的应用。因此，开发应用无药残留的新型饲料添加剂已迫在眉睫。微生物制剂的开发与利用，恰恰解决了上述问题。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，为了加快绿色农用生物产品产业、微生物制造产业发展，促进循环经济，推动产业结构调整和优化升级，提高微生物制造产品的国际竞争力，大力发展高效动物微生物制剂已是大势所趋。沙葱提取物复合微生物制剂是绿色饲料添加剂，在我国尚未形成产业化，推广这一产品，可以增强我国饲料行业的国际竞争力，更有利于动物乃至人类的健康，有开发和利用的必要，而且作为原料之一的沙葱是内蒙
8、古自治区境内草原上分布极广的一种绿色沙漠植物，广泛分布于内蒙古中部，锡林郭勒盟，乌兰察布盟，阿拉善盟等地，生长开发资源丰富绿色安全，作为饲用微生物添加剂的有效成分之一具有极大的利用价值，可促进本地资源的有效利用，同时为加快地区畜牧业的发展做出贡献。内蒙古普泽生物制品有限责任公司有技术力量雄厚的科研团队，从事饲料、饲料添加剂、微生物制剂的生产和研发；配置有国际先进的检测分析、试验等精密仪器，并拥有世界领先水平的中试设备，高效能的工程化研究和信息服务平台，掌握先进的沙葱提取物提取工艺技术、微生物高密度发酵技术，能够满足沙葱提取物复合微生物制剂生产的要求。能够建立区内乃至国内高层次、高水平研发能力的
9、动物微生物制剂技术研究及产业化示范，填补区内及国家动物微生物行业工程技术研究的空白，满足我区乃至全国畜产加工业所急需的优质动物微生物制剂的需要。二、沙葱提取物和微生物制剂国内外研究现状及技术发展趋势（一） 沙葱的研究进展沙葱又名蒙古韭，是生长于沙漠、荒地等干旱地区的天然牧草，沙葱除含有大量的水分、灰分、粗脂肪、粗纤维、粗蛋白质、天然-胡萝卜素及钙、锌等矿物质元素外，还含有色氨酸等18种天然氨基酸，其所含蛋白质属完全蛋白质，脂肪酸成分主要为不饱和脂肪酸。卢媛和敖长金（2002）研究指出，沙葱含有较高的粗蛋白（30.66%DM）和代谢能（11.85MJ/kgDM），较低的NDF（17.55%DM）
10、，是一种营养价值较高的优等植物。在舍饲肉羊精料中添加沙葱冻干粉后可提高羊的日增重，同时也显著影响羊肉脂肪酸组成并改善羊肉的风味。张巧娥和敖长金（2007）研究发现，沙葱及提取物可提高肉的品质，降低肉的膻味。张霞等人研究沙葱提取物对绵羊瘤胃发酵机能和微生物区系的影响，可知沙葱提取物降低纤毛虫数量，有利于肠道内益生菌的生长。刘战和敖长金（2007）研究发现，通过对脏器系数的计算，以及剖检和病理检查均未见心、肝、脾、肺、肾的明显病理变化，表明沙葱提取物几乎不对小白鼠的脏器构成损伤，也未使小白鼠出现临床中毒表现。哈斯其木格和敖长金（2008）研究发现，沙葱提取物对肉仔鸡生产性能无显著影响，但是能提高日
11、增重，对免疫器官发育有显著影响。赵春艳和敖长金（2008）研究了沙葱中黄酮类化合物的种类与结构，确定了提取纯化方法，以及沙葱当中黄酮类物质对机体免疫与抗氧化影响。随着我国国民经济发展及人民生活水平的不断提高，人们对畜产品已经从简单的“量”需求上升到“质”的要求,并且肉制品安全问题将会引起更加广泛的关注。沙葱能够显著提高畜禽的抗病力并改善肉的风味。因此,沙葱作为天然饲料添加剂有一定开发价值。（二）微生物制剂的开发及使用现状： 我国动物微生物制剂的研究开始于70年代，但应用则是近几年的事。1992年我国成立的中国微生物学会，并把饲用微生物制剂其应用技术研究列入了国家“八五”科技攻关课题，推动了微生
12、物制剂应用研究工作。但由于起步晚，很多产品还没有成熟的生产和坚定规程；而国家规定，动物微生物制剂作为兽药批量生产的，要按兽用生物制品的兽药GMP标准进行审查和验收，生产条件要求非常高，造成很多厂家只能用饲料添加剂的形式进行生产操作，阻碍了其在动物疾病防治方面的研究和应用。近几年尽管我国微生物制剂的研究和应用发展较快，目前年销售量可达到1000吨，产品如促菌生（大连医学院）、促康生（南京农业大学）、DM432菌粉（上海松江生物药厂）、增菌素（北京营养源研究所）等。医学上应用的有丽珠肠乐、回春生、金双歧、整肠生、降脂生、抑菌生、培菲康和乳康生等，其中多菌联合制品主要以乳酸菌、芽孢杆菌、粪链球菌等为
13、主，但乳酸菌与植物提取物复合的饲用微生物制剂研究较少，近几年才逐渐出现相关饲用复合微生物制剂。（三） 技术发展趋势及应用前景国外对微生物制剂的开发研究已经进入了高潮，并且已形成了强大的产业。而我国微生物制剂的发展相对缓慢，较国外有很大差距。有学者指出“抗生素之后的时代，将是微生物制剂的时代”。微生物制剂避免了抗生素长期使用的毒副作用，及耐药性或抗药性，可防治微生物平衡失调，同时促进畜禽生长发育，提高饲料消化、吸收和转化率，增加肉蛋产率，而且产品中没有残留污染，符合绿色食品要求。目前对动物微生物制剂的作用机理了解得还不十分清楚,大多数研究还停留在使用效果水平上,基础理论方面的研究还远远不够,亟待
14、利用生物技术手段开发出高生产性能的菌种、多种健康、有效的复合成分来提高微生物制剂的饲喂效果,推动行业发展。复合微生物与抗生素、肽、酶、益生菌与光和菌等的联合应用技术是目前微生物制剂研究的热点，同时在医药卫生、畜禽养殖、农业和环保上的联合应用也逐渐受到广泛重视。研究安全、高效的饲料添加剂以提高畜禽产品品质、降低残留、减少或禁用抗生素是畜禽生产发展的必然趋势。沙葱作为一种安全、高效的饲料添加剂,既有利于动物本身的生长,又能改善动物肌体品质,还不会影响生态环境和人类的健康。以沙葱提取物为天然原料与复合微生物混合开发复合饲用添加剂，作为一种安全、新型的微生物制剂具有极大的开发价值及广阔的市场前景（四）
15、 对产业发展的作用和战略思考 欧盟监管委员会决定自2006年1月起在动物养殖业中禁用抗生素生长促进剂（AGPs）。欧盟的抗生素禁令不仅对欧盟内部国家适用，而且欧盟所有进口饲料、饲料添加剂和动物产品出口到欧盟国家的企业都必须遵守抗生素禁令。日本是欧盟抗生素禁令的追随者，日本对从中国进口的动物产品的抗生素检测和相关规定非常严格，迫使我国动物产品出口企业逐步将饲料中的抗生素剔除。随着人民生活水平的提高，我国对无抗生素残留，食品的需求亦日益高涨随着我国禁用AGPs大趋势的来临，我们用什么来替代AGPs为动物养殖业的发展作保障？为了解决AGPs应用中存在的问题，克服AGPs作为饲料添加剂带来的弊端，国内
16、外不少科学工，作者在极力寻求和开发无毒副作用、无残留、既能促进动物生长，又能防治人畜疾病的新型添加剂。目前国际公认的促进动物生长的绿色饲料添加剂主要有微生物制剂、中草药、酶制剂、化学益生素、寡糖类等。动物微生物制剂是取代抗生素生长促进剂的最佳选择。首先，动物微生物制剂具备了绿色饲料添加剂的基本要素。随着我国禁用AGPs大趋势的来临，我们用什么来替代AGPs为动物养殖业的发展作保障？为了解决AGPs应用中存在的问题，克服AGPs作为饲料添加剂带来的弊端，国内外不少科学工作者在极力寻求和开发无毒副作用、无残留、既能促进动物生长又能防治人畜疾病的新型添加剂。目前国际公认的促进动物生长的绿色饲料添加剂
17、主要有微生物制剂、中草药酶制剂、化学益生素等。但微生物制剂是目前国内外研究和应用热点和焦点。它克服了酶制剂只有促进作用没有抗病作用的弊端、避免了中草药和化学益生素作为抗生素替代品后长期使用可产生耐药性和耐受性等多种缺点，它可以直接饲喂的有益活体微生物制剂，通过维持肠道内微生物平衡而发挥作用，具有防治疾病、增强机体免疫力、促进生长、增加体重等多种功能且无污染、无残留、不产生抗药性、可作为抗生素的替代品应用于饲料添加剂中。其次，我国动物微生物制剂的发展已经储备了相当的理论和技术基础。20世纪初，俄国细菌学家 Metchnicoff 发现，在牛奶中加入乳酸菌制成的酸牛奶对人有益且能帮助消化、治疗腹泻
18、。这一发现引起众多的科学家对有益微生物研究的极大兴趣。1977年德国人鲁西 Volkoer Rusch 博士首先在黑博恩 Herborn 建立起第一个微生物学研究所，主要从事双歧杆菌、乳酸杆菌、大肠杆菌等活菌制剂（生理性细菌）作生态调整疗法的研究与应用。我国微生物添加剂的研究和开发起始于上世纪70年代，当时何明清等（1980）主要致力于畜禽下痢的研究，针对服用抗生素导致的二重感染、耐药菌增多等弊端、率先筛选到无病原性大肠杆菌 SY-30菌株，制成大肠杆菌活菌制剂，预防仔猪黄痢收到良好效果。1983 年何明清等首先报道了1月龄内的健康仔猪和下痢仔猪肠内的正常菌群变化，在正常时，厌氧菌群占优势，总
19、菌数占99%以上，而需氧菌群的总菌数占1%以下，改变了仔猪肠内大肠杆菌占绝对优势的传统结论，同时提出仔猪下痢的原因主要是肠内优势菌群发生更替，出现菌群比例失调。1986年对病、健鸡肠道菌群的研究得到同样的结果。随后，我国许多学者进行不同动物正常菌群的研究都支持了这一观点，为研制和应用微生物兽药和微生物添加剂奠定了理论基础。随着微生物兽药的研究和应用，研究者们发现，微生物兽药不但具有治病防病的效果，而且还具有增加动物的采食量和促进生长、提高增重作用。1984年何明清等应用“促菌生”防治雏鸡白痢中，除了观察到治疗效果达92.84%外，同时观察到“促菌生”具有明显促进雏鸡的采食量和提高增重的效果，这
20、一试验结果启发研究者开发研究微生物添加剂的观念，并于1987年首先研制成功系列畜禽鱼微生物添加剂。在国内开创了微生，物添加剂研究先河。何明清教授等并于1995年顺。利完成主持的“八五”国家科技攻关项目饲用微生物添加剂的研究。在此以后有大量的、新的微生物添加剂的临床推广应用。再次，我国动物微生物制剂的开发已经具有较为丰富的菌种目前使用微生物制剂多是由各种有益微生物组成的复合制剂，按微生物的菌种类型可以分为：乳酸菌制剂、粪肠球菌制剂、芽孢杆菌制剂和酵母菌制剂等。美国食品与药物管理局（FDA）已批准几种微生物可直接用于饲喂。我国农业部43种用于1996年底批准腊样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、乳酸杆菌、粪
21、肠球菌、酵母、噬菌蛭弧菌6个菌种生产微生物兽药；1999年6月公布干酪乳杆菌、植物乳杆菌、粪链球菌、屎链球菌、乳酸片球菌、枯草芽孢杆菌、纳豆芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、乳链球菌、啤酒酵母、产朊假死酵母、沼泽红假单胞菌等12 种可直接饲喂动物、允许使用的饲料级微生物添加剂菌种。此外，在国内外还陆续有新的应用菌种的报道，如环状芽孢杆菌、坚强芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、丁酸梭菌、芽孢乳杆菌等。我国微生物制剂发展要做到起点高、菌种工艺和包装适应性强、应用针对性好，应加强微生物学基础和重点项目的研究，大力进行宣传教育、科学普及和立法管理工作。制剂质量应依靠活菌种类和数量加以控制，目前微胶囊冻干菌粉是优良的制剂形式
22、。我国产品既要与国际接轨，又要质优价廉适合我国国情。总的来说微生物学和微生物制剂尚处于发展的初级阶段，我国动物微生物制剂产业应该积极应对维护人类健康的巨大需求，加大科技投入，抓住历史难得的机遇，积极应对禁用抗生素生长促进剂带来的挑战。进一步探索产、学、研的合作机制，以生产上的实际需要作为动物微生物制剂研制的方向，提高动物微生物制剂的科技含量，发展壮大动物微生物制剂产业，为动物的健康养殖和人类的，健康生存作出本行业应有的贡献。三、市场分析饲用沙葱提取物复合微生物制剂作为一种新型的饲料添加剂,近几年来发展很快，在畜牧业、养殖业生产中以得到较为广泛的应用，且对养殖效果起到了明显作用。据统计我国生产该
23、类微生物制剂总量在2-3万吨。据饲料工业协会统计，目前国内各类禽畜饲料年产量已超过一亿吨，到2010年以后，我国饲料年生产总量有望突破1.4亿吨。若微生物占市场现有饲料添加剂量的30%，同时按0.1%的添加量计算，我国则每年需要微生物添加剂4050万吨，然而目前我国微生物制剂生产年产该类添加剂不足3万吨。在产品的种类上，目前我国市场上饲用微生物制剂主要是芽孢杆菌类产品，益生乳酸菌类产品不足5%。由于乳酸菌是动物肠道的固有菌种，因此其益生效果要优于芽孢杆菌。此外，本项目研究和开发的技术全部拥有自主知识产权，项目实施完成后其技术水平处于国内领先地位，同时由于价格比同类国外产品下降50%以上，因此该
24、项目的技术和产品在国内具有很强的竞争力。因此，该项目具有很好的市场前景。四、与国家高技术产业化专项总体思路、原则、目标等关联情况本项目是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”规划的要求提出的，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，生产安全高效的饲用沙葱提取物复合微生物制剂 ，提高微生物产品的国际竞争力，保障食品安全和人类身体健康。项目符合国家高技术产业化专项总体思路和原则。 本项目可以将我国在微生物基础研究方面取得的成果应用到生产中，同时将一些基础研究和本项目的产业化有机的衔接在一起。第二
25、章 项目技术基础一、成果来源及知识产权情况 该项目来自项目技术合作单位内蒙古农业大学自主研究开发的技术，拥有全部自主知识产权。（一）支撑益生菌L. casei Zhang相关的研究开发的项目1、内蒙古地区自然发酵乳中乳杆菌耐酸、耐胆盐关键候选基因表达及生物信息分析研究（2009-2011），国家自然科学基金地区重点项目（项目编号：30860219）2、具有自主知产权益生菌L. casei zhang高密度发酵剂中试放大及工业化生产技术开发（2009-2010），内蒙古教育厅项目（项目编号：NJcxy08038）3、高活性益生乳酸菌发酵剂制造核心技术研究（2006-2009），国家高技术研究发展
26、计划（863计划，N0. 2006AA10Z345）。4、益生乳酸菌高效定向筛选与产业化应用关键技术研究（2007-2010）, 国家高技术研究发展计划（863计划，N0. 2007AA10Z353）5、乳酸菌基因全序列的测定与分析（2006-2008），内蒙古农业大学重大科技创新项目（项目编号：ND-01）。6、内蒙古传统发酵乳中乳杆菌耐酸性特异蛋白的分离鉴定（2006-2008）,国家自然科学基金项目 （项目编号:30560097）。7、乳酸菌菌种库的建立及乳酸菌开发利用（2005-2007），内蒙古自治区科技厅虚拟乳业研究院项目。（二）已经完成的研究开发工作及中试情况L.casei Zh
27、ang是从内蒙古、蒙古国和新疆地区牧民家庭采集的58份以传统方法制作的自然发酵酸样品中分离鉴定出240株乳杆菌筛选出来的1株性能优异的益生菌。L. casei Zhang具有乳杆菌共同的特性，即为革兰氏阳性、过氧化氢酶试验阴性、硝酸盐还原试验阴性、不液化明胶 、无运动性、能在pH4.5的BLB液体培养基中生长发育。L.casei Zhang属同型乳酸发酵乳杆菌， 葡萄糖发酵不产气，经 EMP途径只产生乳酸，且产生L-乳酸。能够利用核糖、葡萄糖、甘露糖、甘露醇、果糖、半乳糖、蔗糖、麦芽糖、蕈糖、山梨醇以及七叶苷、水杨苷和甘露醇产酸，而不从阿拉伯糖、木糖、蜜二糖、棉子糖产酸，不代谢乳糖或弱发酵乳糖
28、，不发酵鼠李糖。进一步经16S rDNA序列分析，表明 L. casei Zhang与L. casei标准菌株ATCC 334的同源性为100%。研究表明，L. casei Zhang体外具有良好的抗酸、抗胆盐特性；体外对Caco-2 具有一定的黏附特性；在肠道中对病原性大肠杆菌具有拮抗作用（小鼠模型试验）；体外降胆固醇作用及体内调节血脂作用（大鼠模型试验）；具有调节细胞免疫、体液免疫及肠黏膜局部免疫功能（小鼠模型试验）；抗氧化作用（小鼠模型试验）；饲喂L. casei Zhang可以显著提高雏鸡新城疫疫苗和禽流感疫苗抗体效价。为进一步研究L. casei Zhang在高密度发酵过程中的生长和
29、代谢机制，采用荧光定量PCR（real-time PCR）技术研究了发酵过程中一些关键基因的表达变化。分别于不同生长阶段和不同发酵条件下采集25组样品提取RNA，对涉及糖代谢和酸耐受能力的16个关键酶基因进行real-time PCR实验分析，包括葡萄糖激酶（gk），-葡萄糖苷PTS E II（pts），磷酸-丝氨酸结合蛋白磷酸化酶（psh-p），代谢调节蛋白CcpA（ccpa），磷酸果糖激酶（pfk），果糖二磷酸醛缩酶（pba），磷酸甘油酸激酶（pgk），烯醇化酶（enolase），丙酮酸激酶（pk），乳酸脱氢酶（ldh），NAD依赖型醇脱氢酶（nad）、F1F0-ATPase（atp），M
30、alolactic enzyme（mal），citrate lyase（cit）；大分子修复蛋白基因：Groel，dnak。这些关键酶基因在发酵过程中的表达变化情况的研究为后续从分子水平深入研究乳酸菌的生长代谢调控机制奠定良好的基础。同时也为乳酸菌高密度制剂的开发生产奠定了理论基础。2006年，技术合作单位与中国科学院北京基因组研究所对益生乳酸菌-L. casei Zhang进行了全基因组的测定和蛋白质组的研究，该项目于2008年6月全部完成，于7月26日通过了内蒙古科技厅组织的专家鉴定。专家组一致认为：该成果是我国第一次获得具有自主知识产权的乳酸菌全基因组序列和首次对该菌株基因组学和蛋白组学进行了较系统的研究，填补了我国利用现代“组学”方法系统研究益生乳酸菌的
