动物生物技术是指能改变动物体内的生理、生化反应和物质代谢过程，从而改善动物健康和提高动物生产性能的所有方法，包括基因工程技术、细胞工程技术、发酵工程技术、酶工程技术、饲料加工处理新技术和新型饲料添加剂产品研制及应用技术等。开展生物技术在饲料中的研究与应用，对于推动和维持我国在21世纪的畜牧业高效、持续、稳定发展，具有极为重要的现实意义和深远的战略意义。国外已在这方面进行了大量研究，取得了明显的进展，主要有以下几个方面。
一、DNA重组生长激素研究与应用
美国Monsanto等公司已投资数十亿美元，成功研制出DNA重组牛生长激素（BST）和猪生长激素（PST）。大量研究表明，给奶牛注射BST能提高产奶量15％-30％，其在奶中的残留在允许范围内。美国食品和药物管理局（FDA）已于1993年11月第一次正式批准Monsanto公司生产的牛BST可以上市。猪的试验研究表明，注射PST能提高猪生长10％-30％，改善饲料转化率5％-15％，提高胴体瘦肉率10％-20％，此产品正在FDA的审批中。由于PST注射的方法费时费力，而埋植的效果不如注射，故人们正在研究其他有效的简便施用BST的途径。另一方面，人们正在研究因施用BST和PST引起的动物营养需要量的变化，如氨基酸和钙、磷需要量的变化等。
二、发酵工程技术研究与应用
大多数饲用酶制剂、添补氨基酸、饲用维生素、抗生素和益生菌是由微生物发酵工程技术生产的。由特异微生物发酵生产的饲用外源酶制剂包括β-葡萄糖酶、戊聚糖酶和植酸酶等。前2种酶制剂添加于以大麦、小麦、黑麦、燕麦和次粉为主的家禽饲粮中，能分解饲粮中的抗营养因子葡聚糖和戊聚糖，提高养分的消化利用，因而，饲料效率提高，生产性能改善，而且，因粪便中葡聚糖和戊聚糖这类粘稠物质排出的减少，鸡胸肉及鸡蛋的品质提高。此一技术的应用，大大促进了北欧地区、加拿大和澳大利亚等地区利用当地价廉的大麦、小麦等饲料资源于家禽饲粮中。近来我国玉米的价格升高，因此上述酶制剂也有助于小麦等麦类能量饲料应用于鸡、猪饲粮中，达到降低饲料成本的目的。在鸡、猪饲粮中添加植酸酶，能明显提高以植物性原料为主的饲粮中植酸磷的消化利用，降低无机磷的添加量，故能有效地减少磷排出和对环境的污染，且氨基酸和其它矿物元素的消化利用也有提高。由于现在生产的植酸酶抗高温及胃内低pH环境的能力较差，单位活性较低，生产成本较高，故此酶在生产中尚未得到广泛应用。目前，国外学者正利用转基因技术和特殊包被技术研制耐高温和胃低pH环境的高活性植酸酶，以及研制与植酸酶功能相似、而耐高温和抗低pH能力强于植酸酶的酸性磷酸酶，并已取得一定成效。如一些公司采用转基因技术生产的植酸酶因质量提高、售价降低而越来越多地应用于鸡、猪饲粮中。外源酶制剂在饲料工业中应用的时代已经到来。由于上述三种酶制剂在鸡、猪饲粮中的成功应用，正激发人们研究其他酶制剂，如纤维酶、蛋白酶和淀粉酶等在饲料工业中的应用。外源酶制剂应用的目的主要有四：第一，弥补动物体内源酶分泌的不足，如用于幼畜和病畜上；第二，分解动物饲粮中的抗营养因子，如葡聚糖、戊聚糖、植酸和纤维等，从而提高饲料养分的消化利用率；第三，分解某些饲料中的毒素因子，如棉酚和异硫氰酸酯等，提高这些饲料原料的利用潜力；第四，在体外对难消化的动物副产品，如羽毛粉和皮革粉等进行预处理，从而提高这些动物副产品的利用价值。可见，外源酶制剂在饲料营养中有很大的研究与应用潜力。为确保酶添加剂在实际应用中的品质，国外正在研究酶添加于饲粮后的活性高效检测法。
目前，由特异微生物发酵生产的饲用添补氨基酸主要有赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸和苏氨酸。在畜禽饲粮中使用外源氨基酸，可降低饲粮粗蛋白水平，减少非必需氨基酸的过量，改善饲粮氨基酸的平衡性，使人们研究与应用畜禽饲粮的“理想氨基酸平衡模型”成为可能，因而可进一步提高动物的生产性能，同时减少氮排出对环境的污染。由微生物发酵生产的维生素A、D、E、C等各种维生素除传统上普遍用于纠正畜禽的维生素缺乏症外，目前还广泛用于增强动物的免疫抗应激抗病力和改善肉质上。随着畜禽养殖业的规模化、集约化与饲料工业的迅猛发展，必将需要大量的外源氨基酸和维生素，因此需要不断研究与应用大量高效发酵生产外源氨基酸和维生素的各种高新技术。
在畜禽饲粮中添加应用抗生素，可通过抑菌抗病、促进养分吸收等途径促进家禽的生长，改善饲粮转化效率，给养殖业带来显著的经济效益。但近来越来越多的研究表明，使用抗生素易产生抗药性和组织残留，最终危及人类的健康。因此，在一些西方发达国家正严格限制在畜禽饲粮中使用抗生素，尤其是欧盟正在全面禁止使用抗生素作为畜禽的防病促生长饲料添加剂。目前，他们对另一类经发酵生产的称为“益生菌（Probiotics）”或“直接饲喂微生物”（Direct-fed microbial）的生物学活性物质产生了极大的兴趣，因为这类物质具有与抗生素相似的功能而无抗生素的抗药性和组织残留问题。益生菌是一类可在动物和人体应用的单一的活的微生物的培养物或多种混合的活的微生物的培养物，这些活的微生物包括真菌、酵母菌和细菌，正常情况下来源于动物肠道，可能通过在胃肠道中的粘膜细胞上抢先附着，并大量繁殖，建立优势菌群，从而将有害的病原微生物排出体外，因而促进动物的健康和生长。可见，益生菌强调的是活的微生物的作用，与抗生素作为微生物的代谢产物而发挥作用有明显区别。在许多方面，益生菌可视为抗生素的天然替代物，但是，益生菌在畜禽饲粮中的应用情况差异很大，在一些国家使用很少，而在另一些国家使用正在增加。由于很多因素的影响，如益生菌产品的组成、活力和稳定性的不恒定、研究中使用剂量、试验持续期和所用动物年龄的变异以及一些未知的环境和营养因素对肠道中益生菌活力的影响，使得人们难以揭示益生菌在动物体内的确切作用机理，这些也是不同益生菌试验结果差异很大的原因。为了在这一领域获得进展，制定与酶制剂类似的产品质量控制措施是十分必要的。这些措施包括研究筛选高效的发酵技术，生产恒定的产品，这些产品在维持活的细胞数量方面具有好的贮存稳定性，且能促进胃肠道特异有益微生物优势菌群的建立而排出有害病原微生物以及测定益生菌的作用机理。只有在完成这些工作并获得大量确切的信息后，才会在动物上获得恒定的有益效应。所以，饲用益生菌有很好的应用前景，但尚有大量的研究与开发工作要做。
三、饲料加工处理技术研究与应用
此类技术的主要目的，在于改善饲料的适口性、分解饲料中的抗营养和毒素因子、提高饲料的消化率和营养价值。它包括的内容很多，如饲料的加热膨化、激光处理、秸秆氨化、蛋白质和氨基酸过瘤胃技术和饲料颗粒化等。其中除激光技术外，其他技术均已在生产中广泛应用。美国科学家最近发现，用激光照射草料，能撕裂粗饲料中的纤维结构，有助于家畜对饲料养分的消化和吸收。目前，家畜采食的草料，若用电动切草机切碎，一般需花费较多的时间，而用激光照射草料，草料即被激光击穿，既省时又方便，而且饲喂效果好，既能大大缩短草料在家畜体内的消化时间，又能使家畜从纤维消化中吸收更多的营养。当牛、羊和其他一些草食家畜采食了用激光照射的草料后，消化能力可提高3％，体重可增加25％-30％。国外正在研究如何将这种新技术有效地应用于生产实际中。
四、寡肽、寡糖添加剂研究与应用
最新研究证据表明，某些氨基酸的寡肽能在动物胃肠道不水解、不受抗营养因子的干扰而直接被吸收，且比单个氨基酸的吸收快。此外，某些寡肽能刺激瘤胃内纤维分解菌的生长及在动物体内发挥激素功能，故以寡肽作为饲料添加剂正引起人们的兴趣，这方面的研究正在继续深入。糖等碳水化合物传统上是供给动物作能源的，但最新的研究表明，寡糖不仅能排出动物消化道的病原菌或抑制其生长，能刺激机体的免疫功能，增强抗病力，而且能有效破坏饲料中的黄曲霉毒素，消除此毒素对动物的有害影响。寡糖添加剂既有抗生素的作用，又没有抗生素的抗药性和残留问题，而且也有抗生素不具备的特性，因此有人把此类添加剂也称为“益生素（Prebiotics）”。由于寡糖添加剂的应用效果受到寡糖种类、饲料组成和饲养条件等很多因素的影响而效果不恒定，目前该类添加剂还处于试验研究阶段，距实际应用还有较大差距，因而需要人们做大量的前期研究基础工作，已使该类添加剂能有效地代替畜禽饲料中的抗生素。
五、天然植物提取物的研究开发
目前世界各国广泛使用的药物饲料添加剂多为抗生素和化学合成药，这些添加剂在畜禽饲料中长期使用所带来的副作用已引起人们的普遍关注。因此，开发天然药物，以代替现有抗生素和化学合成药物饲料添加剂，是目前的研究热点。国外所采用的方法是以有效成分作为研究天然药物的出发点，通过现代高新科技手段进行有效成分的提取、分离或合成，制成产品。如以常山酮为主要成分的抗球虫药“速丹”，荷兰Alltech公司从丝兰属植物中提取出消除粪臭素的活性成分“CU”，目前已形成产品。这种研究路线与我国中药讲究复方配伍的经验思想明显不同，虽然可能没有复方的协同增效作用，但凭借先进的技术，雄厚的资金，确切的成分及疗效，以及完善的市场运行机制，使其产品迅速占领了世界各国饲料添加剂市场。
六、有机微量元素添加剂研究与应用
这是近年来营养工作者研究的热点之一。与无机态微量元素添加利比较，有机微量元素络合物或螯合物可能有如下优点：①不吸潮结块，有利于预混生产；②不氧化破坏维生素，便于微量元素与维生素混合生产预混料；③在胃肠道不易受抗营养因子的干扰而更多地吸收利用，同时减少微量元素排出的环境污染；④在体内有特殊的代谢路径，能增强动物的免疫机能，抗应激，能改善肉质，且不影响其他元素的代谢。所以，这类有机产品在饲料工业中有很好的应用前景。随有机配位体的不同，有以有机酸（乳酸、柠檬酸和富马酸等）为配位体的，有以糖（乳糖、葡萄糖和多糖）为配位体的和以氨基酸（赖氨酸和蛋氨酸等）及肽为配位体的。其中以单个氨基酸-微量元素络合物（Complex）或螯合物（Chelate）产品最多，人们对此类产品在各种动物上的生物学活性进行了很多研究，但所获结果不太一致。一些研究表明，氨基酸态微量元素的生物学活性高于其无机盐形式，而另一些研究则未显示出二者的生物学活性有明显差异，也有试验发现，螯合态的微量元素因结合太紧密而在体内难以动用。产生上述研究结果不一致的原因很多，如产品质量的不稳定、饲粮类型的不同、动物年龄与生理状况的差异和判断指标的不同等。因此，在这方面需要做更多的严格控制条件下的试验研究。由于最新证据表明，氨基酸的寡肽能在动物胃肠道不水解、不受抗营养因子的干扰而直接吸收，且比单个氨基酸吸收快，故其与微量元素形成的复合物的生物学活性很可能比单个氨基酸态微量元素或无机态形式的高。国外正在研究寡肽锌在预防奶牛乳房炎及蹄病中的作用以及寡肽铜对猪促生长的生物学活性。
另一类有机微量元素添加剂产品，是通过特异生物技术培育成能特别富集微量元素的微生物，从而生产富含微量元素的微生物产品。美国有关公司已研制成含1000×10-6（-6为上标）～2000×10-6（-6为上标）硒的硒酵母和1000×10-6（-6为上标）铬的铬酵母产品。试验研究表明，酵母硒的生物学活性明显高于无机态硒。与无机态铬比较，酵母铬能明显提高猪的瘦肉生产，减少胴体脂肪沉积，能增强应激牛的免疫机能，大大减少应激牛的发病率和死亡率。酵母铬已查明以铬-烟酸络台物形式存在，美国有关公司已生产出在结构上与铬-烟酸络合物很相似的另一种有机铬，即吡啶唆酸铬，其生物学活性高于无机铬。与酵母铬一样，它能显著增加猪的瘦肉沉积，降低脂肪沉积；断奶仔猪饲喂此来源铬后免疫机能增强；繁殖母猪采食此种铬饲粮后所产窝仔的初生活重及断奶重显著增加。国外工作者正在研制富含其它微量元素（铜和锌等）的饲用微生物产品以及与此类似的有机产品。
七、营养重分配制研究与应用
应用营养重分配剂的目的，是调控动物体内的营养代谢路径，把用于生产脂肪的养分转向肌肉生产。国外研究较多的是β-肾上腺素能兴奋剂，表明在改善动物生产性能、提高胴体肌肉含量和降低胴体脂肪含量上有明显效果，且不影响肉质。但美国FDA迄今仅批准使用一种β-肾上腺素能兴奋剂—美国Elanco公司生产的Ractopamine，而仍禁止所有其它β-肾上腺素能兴奋剂产品在实际生产中应用，理由是尚需进一步的安全性研究资料。研究表明，Ractopamine可提高猪增重9％，改善饲料效率12％，提高胴体瘦肉率12％。与DNA重组生长激素不同，此类产品可由饲料添加。随着研究资料的不断积累，这类添加剂将象DNA重组生长激素一样，愈来愈广泛地应用于增加瘦肉生产，满足人们日益增长的对动物性蛋白质的需求。但是欧盟及我国均禁止在畜禽饲料中使用任何个肾上腺素能兴奋剂。
八、抗应激饲料添加剂研究与应用
畜禽规模化养殖是现代畜牧业发展的必然趋势。但随着畜禽养殖业向规模化、集约化方向发展，影响畜禽正常生理活动的应激源日趋增多，如环境温度过高或过低、通风不良使有毒有害气体积蓄、饲养密度过大、预防接种、分群、运输及疾病等，快速生长及高产畜禽对应激特别敏感。动物因应激导致其免疫功能降低，生长发育缓慢，生产性能下降，发病死亡率升高，给规模化养殖业带来难以估量的损失。研制和应用能改善受应激影响动物体内营养代谢和免疫功能等性能的抗应激饲料添加剂，是短时间内解决上述问题的有效措施。
研究表明，碳酸氢钠、氯化钾、锌、硒、铬、维生素E和C等具有抗应激功能，添加于饲粮中能缓解应激的有害影响。一般认为，多种抗应激物的复合剂的应用效果优于单一的抗应激调控剂。不同的应激类型需要不同的抗应激复合剂。如何将多种抗应激剂科学合理地配合起来，以获得低成本、抗应激效果最佳的复合剂，是现今和以后人们的研究重点。国外已开展这方面的工作，如已研制出鸡的抗热应激夏合添加剂等。
养畜业的高度集约化使畜舍内空气中氨等有害气体的积累对人、畜健康和畜禽生产性能的影响，正愈来愈受到人们的高度重视。研究表明，舍内空气氨体积超过25×10-6（-6为上标），动物生产下降；达到50×10-6（-6为上标）时，家畜和饲养员均出现临床疾病，尤其是呼吸道疾病。美国的各种立法草案已使用25×10-6（-6为上标）为上限。如不采取有效措施，动物密集饲养的舍内氨一般易超过25×10-6（-6为上标）。最近，国外学者研制出一种能强烈结合氨的物质。此产品添加于饲粮，能明显降低鸡、猪舍内的空气氨浓度，鸡死亡率及腹水发病率明显减少，鸡、猪生长性能改善。此产品用于鱼池中，池内水体氨浓度降低，鱼死亡减少。鸡腹水发病率的增加，是近几年中家禽工业面临的主要问题之一，世界许多地区，鸡因腹水症引起的死亡率高达8％-12％，此产品的应用对于减少这种损失将有重要作用。这类环境净化剂产品预计将广泛应用于饲料工业中。
我国生物技术在饲料中的研究与应用起步较晚，“七五”以来虽已有长足进展，个别方面已赶上国际先进水平，如多糖添加剂研究、饲料膨化和秸秆氨化等，但与国际先进水平相比，还有很大差距，建议在以下方面大力加强投资与研究开发。
（1）利用基因工程手段研制耐高温、抗胃低pH环境的高活性纤维素酶和植酸酶等酶添加剂，并研究在畜禽上的应用效果及配套的酶添加剂质量监测实用技术。
（2）研究寡肽、寡糖新型饲料添加剂及其与锌、铜等微量元素的复合物的生产工艺，应用于畜禽的生物学活性及其配套质量监测技术。
（3）通过基因工程研制能富集铬、硒、铜、铁等微量元素的微生物添加剂及应用于畜禽的生物学活性。
（4）研究激光技术在提高租饲料消化利用中的作用及高效生产应用措施。
（5）通过基因工程和发酵工程手段大量高效益生产赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸和苏氨酸添加剂，以尽可能减少对进口的依赖。
（6）通过基因工程和发酵工程大量高效益生产各种维生素添加剂，以扭转我国多数维生素原料主要依靠进曰、少数维生素完全依赖进口的局面。
（7）研究开发高效、安全的新型营养重分配剂，增加畜禽的瘦肉生产。
（8）研究开发高效的新型抗应激饲料添加剂与各类特异性的抗应激复合添加剂，以最大地减少应激对畜禽健康和生产的不利影响。
（9）研究高效、质量与效果恒定的特异益生菌和益生素添加剂及其作用机理，为生产中推广应用奠定基础。
（10）研究天然植物的抗菌与免疫增强有效成分和结构，并进行其分离、提取和产业化生产，以替代饲料中的抗生素和化学合成药物。
