点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:【基因智慧】护航食品安全 微生物工厂如何“智造”抗生素替代品?
首页> 科普频道> 光明动科普 > 正文

【基因智慧】护航食品安全 微生物工厂如何“智造”抗生素替代品?

来源:光明网2020-09-23 10:46

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

【基因智慧】护航食品安全 微生物工厂如何“智造”抗生素替代品?

  抗生素及合成抗菌药物的发明应用,在20世纪医药领域是最伟大的成就之一。人类应用抗生素及合成抗菌药物,有效地治愈了各类严重的细菌感染性疾病,卓有成效地降低了这种传染病的死亡率,进而掀起了抗菌药物的研发和应用高潮。

  抗菌药物最早利用的是抗菌的作用,后来发现它还有促生长的作用。在上世纪五十年代,在国外已开始使用。我国从上世纪七十年代开始,作为饲料添加剂使用抗生素的药物。其在蓄禽养殖方面,在很长的一段时间发挥了重大作用。它不仅能够预防动物的疾病,还能促进动物机体的生长,降低养殖成本。在很长的一段时间里,给养殖业带来了巨大的推动。但是随着抗菌药物使用的时间越来越长,细菌的耐受性也越来越强,因此在养殖过程中,抗生素的使用剂量越来越大。这造成了动物机体自身的免疫力下降,同时还会使动物机体和环境出现一些残留,最终对人体健康造成一定的危害,引起了食品安全的问题。随着我国194号文件出台以后,药物作为饲料添加剂的使用收到制约,那以后我们在百姓的餐桌上,将出现更多限抗和无抗的肉类产品,这对于老百姓的食品安全越来越好,而且通过种自然科学的种养殖方式,也可以使肉的品质和风味有进一步的提升。

【基因智慧】护航食品安全 微生物工厂如何“智造”抗生素替代品?

  我国养殖业在猪和鸡的养殖数量上在世界领先,每生产一公斤的猪肉,我们就要用到一千毫克的抗生素,用量还是很大的。这对促生长和提高饲料转化率都有了很大的提升,而且由于动物得病的几率小了,生产成本也就随之下降。在很长的一段时间,抗生素在畜禽养殖中是起到了非常重要的作用。在畜禽养殖中禁抗或者限抗是一个发展趋势,但是在前几年肯定会对养殖业造成很大的负面影响。欧盟从1986年就已经开始进行禁抗和限抗,猪的增重率就下降了10%,同时料肉比增加了8%,增加了很多的生产成本。尤其是在仔猪断奶的阶段,造成仔猪死亡率有很大幅度的提升。而我们国家因为生产规模、生产模式、散户养殖方式和养殖环境,跟欧美国家还是有很大差距,所以说造成的负面影响可能比欧美国家更加严重。我们也是非常迫切的,要找到更好的途径来消除这种负面影响。

  限抗对于百姓餐桌肉类的影响,短期时间内可能会造成价格上的波动。但实际国家发布文件的同时,企业自己也会有一个时限的准备和充分的思想准备,进行积极的筹措。无论是在管理方式上,还是在饲料配方上都在寻找新的替代品。

【基因智慧】护航食品安全 微生物工厂如何“智造”抗生素替代品?

  现在市场上出现了抗生素替代品。其中生物酶类推广是比较广泛的,比如说葡萄糖氧化酶,木聚糖酶,甘露聚糖酶,这些酶在预防疾病,包括提高饲料转化率方面都做出了贡献。还有一类就是益生菌和益生元,益生菌大家都很清楚,它在动物肠道中发挥作用,益生元比如说低聚果糖,甘露寡糖,这些都可以促进益生菌在动物肠道中大量繁殖,抑制有害菌的繁殖,促进机体的肠道健康,保证它们的健康养殖。还有就是一些植物提取物,还有一些生物类的抗菌肽,它的品种繁多。

  近年来,中国酶制剂产业发展速度迅猛,取得了明显进步。酶制剂来源于生物,一般较为安全,可按生产需要适量使用。主要用于催化生产过程中的各种化学反应,具有催化效率高、高度专一性、作用条件温和、降低能耗、减少化学污染等特点。

【基因智慧】护航食品安全 微生物工厂如何“智造”抗生素替代品?

  我们现在主要做的还是酶制剂,刚才提到的葡萄糖氧化酶,我们也经历了几年的时间,取得了一定进展,葡萄糖氧化酶可以将葡萄糖氧化成葡萄糖酸和过氧化氢。最开始它是用在食品和医药上面的,比如说当我们在测血糖的时候,用到的酶就是葡萄糖氧化酶。这几年在养殖行业发挥了越来越大的作用,也得到了养殖业的认可。它的作用是产生过氧化氢,在动物肠道中抑制有害菌的大量繁殖,从而使这些有益菌能够快速的繁殖,保护肠道的健康。第二方面,由它产生的葡萄糖酸来维持肠道的酸环境,从而减少肠道中的一些有害的气体,比如说氨、硫化氢,从而也可以使它能够更清洁。

【基因智慧】护航食品安全 微生物工厂如何“智造”抗生素替代品?

  微生物细胞工厂是我们一直在应用的领域,日常生活中很多产品都是通过微生物细胞工厂来生产。以前我们说微生物发酵,但实际上它相当于微型的工厂生产出来我们需要的一些产品。比如说我们最常用的一些食品类、酒精类、氨基酸类及一些化工产品、一些农副产品。我们以前用的微生物细胞工厂比较低级,作坊式的工厂,因为这个工厂可能只是利用微生物自身的一些特性,进行了一些初步的改良,使它能够生产一些它本身自己就能生产的东西。但是随着合成生物学和基因组编辑技术的快速发展,使我们能够把细胞工厂变成一个按照我们的需求对它进行改造加工,使它成为一条按照我们的需求设计出来的新的生产线。以后我们想生产什么,就像我们做的规范化的工厂一样,可以把这个一个个模块组装起来,组装好了以后形成一条新的生产线。我们可以生产一些原来并不能生产的一些产品,比如说一些化工产品,包括一些农副产品。特别是在现在自然资源非常紧缺的情况下,我们对于化工产品的生产,都是比较依赖于石油类的资源的,通过这种微生物智能细胞工厂的生产,可以来生产这些化工类产品,包括一些食品。

  未来,我们可以用微生物细胞工厂来生产人造肉、人造奶,也都是可以实现的。现在的细胞工厂还是处于一个局部改造的过程,并没有实现全局的整体性的改造,还是需要一个很漫长的过程,因为它涉及到了非常复杂的代谢途径和各个途径之间的相互关联和调控。那我们现在有几类产品都是可以在这一方面生产的,比如说药物类的青蒿素、紫杉醇,还有一些化工类的产品,比如说藻类来生产丁醇,类似于保健品,包括人参、皂苷,这些都是可以来生产的。当然国家在这方面的支持力度也比较大,十三五阶段设立的合成生物学和绿色制造方面的一些重大的科研专项,都会对于微生物细胞工厂的发展起到很大的推动作用。

  我们一直在做微生物的一些发酵,或者说运用微生物来生产产品。只不过这个细胞工厂是比较简陋的,小作坊式的细胞工厂。那现在我们也希望利用种合成生物学和基因组编辑的新技术来实现对它定向的改造和整合,使它变成真的类似于规模化、集约化的工厂,能够生产出更多更新的产品。

  第一步目标,先实现能够达到抗生素所起到的促生长和预防疾病的作用,因为我刚才提到的葡萄糖氧化酶,它就可以部分替代抗生素,那么比如说它结合一些益生菌或益生元组合使用,可能就可以完全替代抗生素。对于后期的发展,研制的过程中又发现了一些新的替代品,发现它可能有更好的作用,组合起来我相信最后能够超越抗生素所起到的作用。

  葡萄糖氧化酶的添加,可以使料肉比也有一定程度的下降,这样的话就可以不用抗生素,也能达到可预防疾病,促进生长的作用。通过科研技术的不断发展,使我们酶制剂或者其他的一些替代品,在生产水平上会有一个很大的飞跃。

  在抗生素替代过程中,包括对动物疾病的预防方面,在实验室阶段的动物实验表明了也有很好的作用。通过复合干扰素的猪的α和γ的复合使用,可以使猪增重料肉比下降5%。从实验室阶段来看,是很有潜力的抗生素替代品。

  我们团队的首席张志芳研究员课题组做的鸡的复合干扰素,预防动物疾病替代抗生素方面也有很好的实验结果,符合的α加γ鸡的复合干扰素,在实验过程中发现有效的提高鸡的增重提高9%,料肉比可以下降5%。所以说从实验室的结果来看有很好的发展前景,也有望成为抗生素替代品中新的一员。微生物智能细胞工厂作为一种绿色可持续的生产技术,可以根据我们的需求,定向完成加工产品,一定会在我们今后的生活中大放异彩,对我们未来的生活起到巨大的推动作用。

【基因智慧】护航食品安全 微生物工厂如何“智造”抗生素替代品?

  监制:战钊 薛爱红

  策划:王友华 金赫

  导演:金赫

  摄像:肖春芳

  科学顾问:张伟

  责任编辑:张宇宏

[ 责编:赵清建 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 迎接英雄回家

  • 上海首条穿越长江的轨道交通工程实现全线轨道贯通

独家策划

推荐阅读
2026年“5·18国际博物馆日”,首都博物馆将推出年度重磅展览——“玉米·黄金·美洲豹:玛雅与安第斯古代文明大展”,约800件珍贵文物将亮相,带观众走进美洲古代文明。
2026-04-22 09:41
中国气象局日前发布首批珍贵一级气象档案名录。中国气象局气象档案馆收藏的“1885—1944年猴矶岛海关气象月总簿”、天津市气象档案馆收藏的“1890—1931年英租界工部局工程处测候所气象统计表”、辽宁省气象档案馆收藏的“1951年中央人民政府人民革命军事委员会气象局全国气象工作会议合影(照片)”等59组气象档案被纳入首批珍贵一级气象档案名录。
2026-04-22 09:40
环节动物是地球上物种最丰富、生态分布最广的动物门类之一。现生的环节动物传统上分为多毛类(如沙蚕和浮蚕)、寡毛类(如蚯蚓)和蛭类(如蚂蟥)。
2026-04-22 09:39
近年来,随着人工智能、机器人等技术的飞快发展,我国自主研发的人形机器人“行者泰山”“天工”“青龙”等频频“破圈”。
2026-04-22 09:31
《报告》展望,未来10年,我国粮食和重要农产品综合生产能力将显著增强,多元化食物供给体系将更加完善,农产品供需将迈向高水平动态平衡新阶段。
2026-04-22 09:29
记者从生态环境部获悉:近日,我国在酒泉卫星发射中心用长征四号丙运载火箭,成功将高精度温室气体综合探测卫星发射进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。
2026-04-21 10:34
中医药是中国古代科学的瑰宝,凝聚着中华民族几千年来的健康养生理念及实践经验。“十五五”规划明确提出,要“推进中医药传承创新”,法治作为治国理政的基本方式,能够为中医药传承创新提供坚实保障。要充分发挥法治的固根本、稳预期、利长远作用,以高水平法治赋能中医药传承创新,让中医药这一千年瑰宝在时代浪潮中焕发新的生机与活力,为健康中国建设注入强劲动能。
2026-04-21 10:31
当下,春播春管自南向北次第展开,正是决定一年收成的重要时节。广袤田畴上,各地各部门抢抓农时促生产,科技气息漫遍阡陌,一幅生机盎然的春景图全面铺展。向科技要产能,以智慧启春耕,农业新质生产力在田野间落地生势,成为做好春播春管的底气。
2026-04-21 10:29
网络上针对牛奶到底能不能空腹喝的讨论从不曾停止。如果你空腹喝牛奶后,半小时到两小时内出现腹胀、肚子咕咕叫、排气、腹泻,那很可能是乳糖不耐受。空腹喝牛奶不会“伤胃”,反而可能“养胃”。
2026-04-21 10:26
安徽合肥的科大国盾量子技术股份有限公司内,展出了各类量子移动安全应用产品。合肥近年来不断强化“沿途下蛋”机制,通过企业、资本、科技的融合,助力大科学装置诞生科技成果,并让其孵化走向市场。
2026-04-21 10:25
正值春耕关键期,河南滑县的万亩麦田里,种粮大户不再需要徒步巡查耕地,只需轻点手机,卫星遥感图便将田块边界、墒情分布与作物长势清晰呈现。
2026-04-20 09:51
在苏州大学江苏省先进负碳技术重点实验室,纳米科学技术学院博士生郁操正操作X射线光电子能谱仪,分析一块特殊的测试样品。张晓宏表示,学校将继续深化“学术大师+创新团队”模式,完善交叉课程体系,培养出更多能服务地方产业、对接国家战略、为新质生产力助力的拔尖创新人才。
2026-04-20 09:47
绿色设计不仅是实现碳达峰、碳中和目标的关键工具,更是推动产业转型升级、培育新质生产力的源头性驱动力。“十五五”规划纲要明确提出:“鼓励企业提高绿色设计和制造水平,降低产品全生命周期能源资源消耗和生态环境影响。
2026-04-20 09:44
当前,全球具身智能产业进入从实验室研发到产业化落地的关键跃升期,成为大国科技博弈的重点领域。具身智能产业横跨人工智能、高端制造、新材料、电子信息等多元领域,唯有系统集成、协同创新才能释放最大效能。
2026-04-20 09:43
飞机即将着陆,一位怀抱婴儿的年轻妈妈突然求助——她头晕、想吐。这本书是谭先杰沉淀十多年的健康传播实践心得,也是他投身医学科普以来,对“如何做好健康科普”进行的系统性梳理。
2026-04-20 09:54
4月10日,国家网信办、国家发展改革委、工业和信息化部、公安部、市场监管总局联合公布《人工智能拟人化互动服务管理暂行办法》,自2026年7月15日起施行。”  郑庆华表示,同济大学正在推进人工智能伦理、算法治理与安全测评研究,重点攻坚用户极端情境识别、情感边界引导、未成年人身份识别等关键技术。
2026-04-20 09:47
4月19日7时30分,2026北京亦庄半程马拉松暨人形机器人半程马拉松鸣枪开跑,人形机器人与人类跑者同时从起点出发。也有专家提醒,人形机器人正步入以场景落地为核心的攻坚期,大规模量产与普及仍面临诸多挑战。
2026-04-20 09:45
记者16日从中国科学院国家空间科学中心获悉,来自该中心等单位的科研人员,通过三维数值模拟首次揭示,月球内部的金属月核在“感受”到太空磁场突变时,会像电磁感应一样产生感应电流和感应磁场,这股力量会挤压月球周围的太阳风,在月球两侧边缘形成一道特殊的“压缩带”。这项研究不仅揭示了月球导电内核在太阳风与月球相互作用中的重要作用,也为未来探测月球内部结构提供了新依据。
2026-04-17 10:30
据中国载人航天工程办公室消息,北京时间2026年4月17日01时36分,经过约5.5小时的出舱活动,神舟二十一号乘组航天员张陆、武飞、张洪章密切协同,在空间站机械臂和地面科研人员的配合支持下,圆满完成空间碎片防护装置安装、舱外设备设施巡检等任务。
2026-04-17 10:30
今年4月17日是第三十八个世界血友病日,主题为“诊断是关怀工作的第一步”。我国血友病患者诊疗现状如何?如何早识别、早干预?患者在日常生活中如何做好管理和防护?
2026-04-17 10:21
加载更多