科创中国

行业领域

农、林、牧、渔业

需求背景

 近年来我国养殖业快速发展，饲料添加剂需求量也逐年递增，2021年我国饲料添加剂产量达到1477.5万吨，同比分别增长6.2%；产值规模达1154.9亿元，同比增长23.8%。随着农业农村部发布194号公告，我国养殖已步入“替抗减抗”时代，通过研究中药、酶制剂、益生菌等抗生素替代物质，开发绿色安全健康的饲料添加剂，不仅迫在眉睫，也符合时代发展的需要。

山药是我国传统的药食同源植物，营养丰富，含有多糖、皂苷、尿囊素等多种活性成分，其中山药多糖具有抗氧化、增强机体免疫调节能力和抑制细菌等多种生物功能。河北省安国市做为我国重要的中药材集散地和中药材种植基地，仅祁山药种植面积每年超1.2万亩，开发前景无限广阔。山药在养殖中的应用报道较少，以基础研究为主，多集中在山药多糖对动物生长的影响，但山药多糖的成分因山药产地、提取工艺、纯化工艺等不同，使山药多糖的得率、组分和分子量等差异较大；且提取山药多糖后的残渣作为废弃物被扔掉，造成一定的经济损失。

综上，研发多酶辅助山药综合利用关键技术，生产绿色安全新型饲料添加剂，使其兼具促动物生长、增强免疫力和疾病预防于一身，对于本企业新产品研发、养殖业健康发展和河北省特色农业发展等意义重大。

需解决的主要技术难题

 本技术需求基于安国市八大“祁药”之一，祁山药，为药食同源植物，具补中益气、强身健体之功效。尽管山药在人体应用有数千年之久，但作为动物保健药品的应用未见报道。山药主要活性成分为山药多糖，具有抗氧化、治疗炎症反应、增强机体免疫调节能力和抑制细菌等多种生物功能，但山药多糖提取困难。本项目建立多酶辅助山药综合利用关键技术，研发绿色安全新型饲料添加剂。研究内容主要包括3方面：

1. 构建高效表达纤维素酶、半纤维素酶食品级菌株

枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）是公认的GRAS级安全菌种，也是我国农业部允许的饲料添加剂菌种。因该菌种遗传背景清晰、分泌系统良好、培养鲁棒等特点，常作为异源蛋白的生产宿主。本研究基于枯草芽孢杆菌食品级表达系统，构建降解纤维素、半纤维素酶系，如葡聚糖酶、木聚糖酶、木糖苷酶、β-甘露聚糖酶、β-甘露糖苷酶等菌株。

2. 建立多酶辅助山药多糖提取新技术

    应用所产纤维素酶和半纤维素酶对山药进行预处理，提取山药多糖，测定其山药多糖释放量。

3. 制备多酶系发酵山药饲料添加剂

应用产纤维素酶、半纤维素酶食品级枯草芽孢杆菌及乳酸菌等发酵山药，制备绿色安全新型饲料添加剂。

4. 发酵山药饲料添加剂在生猪养殖中的应用

将纤维素酶、半纤维素酶系菌株发酵的山药作为饲料添加剂饲养断奶仔猪，测定仔猪的生长指标、肠道菌群变化、腹泻次数等，评价酶解山药对动物生长、免疫力提高及疾病预防等方面的影响。

期望实现的主要技术目标

项目考核指标
5种纤维素酶、半纤维素酶高效表达应用枯草芽孢杆菌实现5种酶的食品级表达
酶法辅助山药多糖提取技术较未使用酶法处理，山药多糖提取效率提高10-30%
发酵山药饲料添加剂饲喂仔猪的应用1. 仔猪平均月增重提高1500-2000克2. 降低30%以上的腹泻发生率。

需求解析

解析单位：河北省保定市 解析时间：2023-12-19

涂媛

保定市知识产权协会

部长

综合评价

此需求描述已足够清晰，需要解决如下问题: 1. 构建高效表达纤维素酶、半纤维素酶食品级菌株 枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）是公认的GRAS级安全菌种，也是我国农业部允许的饲料添加剂菌种。因该菌种遗传背景清晰、分泌系统良好、培养鲁棒等特点，常作为异源蛋白的生产宿主。本研究基于枯草芽孢杆菌食品级表达系统，构建降解纤维素、半纤维素酶系，如葡聚糖酶、木聚糖酶、木糖苷酶、β-甘露聚糖酶、β-甘露糖苷酶等菌株。 2. 建立多酶辅助山药多糖提取新技术 应用所产纤维素酶和半纤维素酶对山药进行预处理，提取山药多糖，测定其山药多糖释放量。 3. 制备多酶系发酵山药饲料添加剂 应用产纤维素酶、半纤维素酶食品级枯草芽孢杆菌及乳酸菌等发酵山药，制备绿色安全新型饲料添加剂。 4. 发酵山药饲料添加剂在生猪养殖中的应用 将纤维素酶、半纤维素酶系菌株发酵的山药作为饲料添加剂饲养断奶仔猪，测定仔猪的生长指标、肠道菌群变化、腹泻次数等，评价酶解山药对动物生长、免疫力提高及疾病预防等方面的影响。

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处理进度