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酵母源生物飼料在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用

2010-02-11 02:22武漢工業(yè)學(xué)院
中國畜牧業(yè) 2010年17期
關(guān)鍵詞:細(xì)胞壁水解酵母

○武漢工業(yè)學(xué)院

安琪酵母股份有限公司

劉立鶴

姚 娟 李 彪 蔡學(xué)敏

黃炎鑫 楊志龍

酵母及其衍生物是天然、綠色、健康的產(chǎn)品。目前,已知的酵母菌有1000多種,根據(jù)酵母菌產(chǎn)生孢子的能力,可將酵母分成三類:形成孢子的株系屬于子囊菌和擔(dān)子菌;不形成孢子,主要通過芽殖進(jìn)行繁殖的稱為不完全真菌,也稱“假酵母”。已知的大部分酵母都屬子囊菌門。隨著生物技術(shù)、酶工程和發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展,酵母在水產(chǎn)養(yǎng)殖和飼料中的應(yīng)用已不僅局限于“單細(xì)胞蛋白”、“飼料酵母”的范疇。目前,以酵母為原料或生物載體,利用現(xiàn)代生物技術(shù),結(jié)合微生物發(fā)酵工程,已形成了一系列具有特定營養(yǎng)功能的生物飼料及飼料添加劑產(chǎn)品,通稱為“酵母源生物飼料”。

目前,酵母源生物飼料主要分為以下幾大類:酵母細(xì)胞壁多糖,酵母水解物,活性干酵母,霉菌毒素吸附劑,酵母硒,活酵母衍生物,復(fù)合酵母,酵母培養(yǎng)物,海洋紅酵母,與芽孢桿菌等益生菌復(fù)配而成的EM菌或微生態(tài)制劑(用于水質(zhì)或底質(zhì)改良劑),利用酵母發(fā)酵而得到的酵母飼料等。在酵母源生物飼料中,有些已在水產(chǎn)養(yǎng)殖和飼料中得到廣泛使用(如酵母細(xì)胞壁多糖、酵母粉),而許多相關(guān)產(chǎn)品的應(yīng)用則還處于起步階段。

一、酵母細(xì)胞壁多糖

1.作用及機(jī)理。現(xiàn)有的研究已證實(shí)酵母細(xì)胞壁多糖能有效增強(qiáng)多種水產(chǎn)動物機(jī)體的免疫能力。酵母細(xì)胞壁多糖在水產(chǎn)動物中的作用歸納起來主要表現(xiàn)在以下幾方面:一是提高水產(chǎn)動物非特異性免疫力,注射或飼喂酵母細(xì)胞壁多糖后,水產(chǎn)動物血清或肝臟中的 ACP、 ALP、 SOD、 CAT、LYZ、PO酶的活性,白細(xì)胞的吞噬指數(shù)、吞噬比例均得到明顯地改善;二是促進(jìn)水產(chǎn)動物淋巴細(xì)胞的增殖,促進(jìn)漿細(xì)胞產(chǎn)生更多的抗體,提高水產(chǎn)動物的特異性免疫應(yīng)答反應(yīng);三是顯著提高水產(chǎn)動物抗病能力,降低水產(chǎn)動物攻毒后的感染率和死亡率;四是能有效降低肝臟損傷,顯著降低水產(chǎn)動物血液中克PT、克OT的活性;五是酵母細(xì)胞壁多糖對水產(chǎn)動物還具有一定促生長作用。

酵母細(xì)胞壁多糖作為免疫刺激劑的作用機(jī)理相對比較清楚,通常認(rèn)為如下:一是酵母細(xì)胞壁多糖在動物消化道內(nèi)不易被消化,而淋巴或血液系統(tǒng),免疫細(xì)胞表面存在著一個β-葡聚糖的特殊受體,結(jié)合后可激活免疫細(xì)胞的活性,并進(jìn)一步激活細(xì)胞因子,啟動免疫應(yīng)答過程。二是大多數(shù)動物體內(nèi)的網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)存在大量的巨噬細(xì)胞,當(dāng)β-葡聚糖通過LECTIN(巨噬細(xì)胞表面上的一種特殊蛋白質(zhì))與巨噬細(xì)胞結(jié)合后,巨噬細(xì)胞被激活,并能誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生一系列的細(xì)胞免疫和體液免疫反應(yīng)。三是β-葡聚糖可通過激活水產(chǎn)動物的酚氧化酶系統(tǒng),將酚氧化酶原氧化成酚氧化酶,后者進(jìn)一步將酚氧化成醌,并最終合成黑色素,醌與黑色素均可直接參與甲殼動物的一系列防御反應(yīng)。四是酵母細(xì)胞壁多糖可通過補(bǔ)體系統(tǒng)的替代途徑,激活C3、C4等補(bǔ)體活性,從而使機(jī)體產(chǎn)生一系列的炎癥應(yīng)答或免疫黏附反應(yīng)。但是β-葡聚糖能否有效促進(jìn)幾種主要免疫蛋白的基因表達(dá),現(xiàn)有的研究極少。

2.應(yīng)用。酵母細(xì)胞壁中的甘露寡糖同樣具有很多的特殊功能,簡單而言:一是甘露寡糖能對病原微生物進(jìn)行識別、黏附和排除,其可與有害細(xì)菌的聚集素結(jié)合,搶奪有害細(xì)菌與腸黏膜的結(jié)合部位,干擾有害細(xì)菌在腸道內(nèi)定植,減少腸道細(xì)菌病。二是甘露寡糖可增加細(xì)胞因子的釋放,而細(xì)胞因子則可以協(xié)調(diào)不同免疫細(xì)胞的活動,提高可使T細(xì)胞增殖和分化的白細(xì)胞介素(IL-2)濃度,白細(xì)胞介素可增強(qiáng)干擾素(IFN)的活性。三是對毒素具有明顯的吸附作用。

3.注意事項(xiàng)。在飼料中使用酵母細(xì)胞壁時也應(yīng)該注意:不同飼養(yǎng)對象的添加量有一定的差異,需按推薦量視不同養(yǎng)殖品種、規(guī)格、環(huán)境的差異酌情增減;又因免疫應(yīng)答的發(fā)生,尤其是抗體的發(fā)生與水溫、環(huán)境密切相關(guān),使用時應(yīng)在疾病高發(fā)季節(jié)前添加;持續(xù)使用一段時間后停用一段時間,再次使用效果更好;在飼料中添加,需逐級擴(kuò)大混合,確?;旌系木鶆蚨?;飼料添加期間,配合微生態(tài)制劑進(jìn)行水質(zhì)調(diào)節(jié),效果更佳;酵母細(xì)胞壁多糖應(yīng)儲存于清潔、陰涼、通風(fēng)的庫房,啟封后盡快使用,用后需扎緊包裝袋,注意防潮。

二、酵母水解物

酵母水解物是酵母細(xì)胞通過自溶(利用細(xì)胞內(nèi)的自溶酶)或外加酶水解得到的相關(guān)產(chǎn)物。酵母水解物中含有豐富的氨基酸、小肽、核苷酸、B族維生素以及大量的礦物質(zhì)。因此,在水產(chǎn)動物飼料配方設(shè)計(jì)時,酵母水解物的營養(yǎng)素可作為輔助補(bǔ)充劑。酵母水解物中核苷酸的含量通常為2.3%~8%,是酵母水解物中最重要的成分之一。核苷酸作為生物體內(nèi)遺傳物質(zhì)的基本單位,也是蛋白質(zhì)合成所必需的。核苷酸促進(jìn)畜禽生長和免疫的功能已經(jīng)被證實(shí)。相比而言,水產(chǎn)動物核苷酸的營養(yǎng)和免疫的研究數(shù)據(jù)還比較缺乏。

盡管有零星的資料表明某些魚類能夠利用酵母核苷酸,但是目前人們對水產(chǎn)動物酵母核苷酸的消化和免疫功能還知之甚少,尚缺乏大量數(shù)據(jù)來佐證,這在一定程度制約了酵母水解物在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用推廣。

三、活性干酵母(ADY)

ADY是含有微量乳化劑的“活酵母”。它的水分含量通常為4%~6%,采用真空包裝,因此菌體處于“休眠狀態(tài)”,能在儲運(yùn)過程中長期保持其活性,一般可達(dá)兩年。當(dāng)這種酵母以飼料的形式進(jìn)入動物消化道后,即可復(fù)活并發(fā)揮其生物功效。目前ADY在水產(chǎn)養(yǎng)殖中應(yīng)用研究還較少。

需要說明的是,ADY通常無法耐受水產(chǎn)動物飼料加工、制粒過程中的高溫高濕環(huán)境,這使活性酵母在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用受到了很大局限。

四、霉菌毒素吸附劑

消除霉菌毒素的方法很多,其中利用甘露寡糖(MOS)吸附霉菌毒素是個方便且有效的方法。酵母細(xì)胞壁的特殊結(jié)構(gòu)會對霉菌毒素產(chǎn)生吸附力。酵母細(xì)胞壁上多糖、蛋白質(zhì)和脂類等物質(zhì)對毒素的吸附是通過氫鍵、離子鍵和疏水作用力等實(shí)現(xiàn)的。試驗(yàn)結(jié)果表明,酵母細(xì)胞壁可以吸附2.7毫克/克玉米赤霉烯酮,并且這種吸附平衡可以在10分鐘內(nèi)完成,在這點(diǎn)上,它比鋁硅酸鹽類吸附劑有明顯的優(yōu)勢。

MOS對玉米赤霉毒素、T-2毒素、赭曲霉毒素、黃曲霉毒素等具有較強(qiáng)的吸附能力,解吸率低,每噸飼料通常只需添加1千克即可吸附80%以上的霉菌毒素。

目前有關(guān)霉菌毒素對水產(chǎn)動物生長和危害的相關(guān)基礎(chǔ)和應(yīng)用研究幾乎是個空白,相關(guān)基礎(chǔ)原理和應(yīng)用技術(shù)正是水產(chǎn)動物營養(yǎng)研究者急需研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

五、酵母硒

在適宜的條件下,啤酒酵母能夠富集大量的硒,并將其整合到細(xì)胞內(nèi),形成有機(jī)硒。酵母硒細(xì)胞內(nèi)有機(jī)硒的主要存在形式是硒代氨基酸,還有少部分硒與多糖或其他有機(jī)小分子結(jié)合。硒是水產(chǎn)動物正常生長和生理功能所必需的重要微量元素。研究證實(shí)蛋氨酸硒和酵母硒在肝臟和肌肉中的沉積明顯高于亞硒酸鈉(Na2SeO3)。因此,在日糧中用蛋氨酸硒和酵母硒代替無機(jī)硒至少可以節(jié)約1/2硒的添加量。添加有機(jī)硒可能與其能完整地被吸收和運(yùn)輸至組織,因此在代謝過程中較無機(jī)硒有更高的吸收率有關(guān)(Ashmea等,1992)。

目前,實(shí)際生產(chǎn)中硒的主要添加形式仍然是Na2SeO3,而無機(jī)硒毒性高、添加的安全劑量比較低,加上水產(chǎn)動物對硒的絕對需求量較低,所以添加過多的無機(jī)硒具有較大的毒性。因此,有機(jī)硒作為一種更安全、更環(huán)保的酵母源生物飼料必將在水產(chǎn)養(yǎng)殖中得到越來越廣泛的應(yīng)用。酵母硒的應(yīng)用效果已經(jīng)得到國際學(xué)術(shù)界的廣泛認(rèn)可。相對畜禽而言,酵母硒在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用還有大量的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究工作要做。

六、活性酵母細(xì)胞衍生物(LYCD)

LYCD是指酵母細(xì)胞在人為控制的傷害條件下(如用紫外線、熱、X-射線或化學(xué)損傷)產(chǎn)生的具有促進(jìn)細(xì)胞呼吸和修復(fù)作用的保護(hù)性物質(zhì)。相關(guān)研究證實(shí),飼料中添加LYCD可以有效提高水產(chǎn)動物的成活率。LYCD在水產(chǎn)動物上的研究還極其有限,LYCD對不同水產(chǎn)動物的作用還需要進(jìn)一步地研究和證實(shí)。

七、其他酵母源生物飼料

其他酵母源生物飼料種類還有很多,如酵母與細(xì)胞壁或其他功能菌株合理配置而成的復(fù)合酵母;酵母培養(yǎng)物(YC),發(fā)酵產(chǎn)物如酵母飼料,一些營養(yǎng)型和功能型酵母菌等。其中,不少酵母源生物飼料在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究才剛剛開始。

近年來,生態(tài)養(yǎng)殖成為一種被廣泛推廣和普遍接受的養(yǎng)殖模式,酵母源生物飼料可在生態(tài)養(yǎng)殖模式下發(fā)揮重要的作用。如酵母菌單獨(dú)使用,或與芽孢桿菌等益生菌復(fù)配成EM菌或微生態(tài)制劑,對養(yǎng)殖水體和底質(zhì)具有較好的改良效果。有研究表明,假絲酵母對養(yǎng)殖水體中亞硝酸鹽的降解具有一定的作用(吳偉等,2001)。此外,利用酵母對秸稈進(jìn)行發(fā)酵而得到優(yōu)質(zhì)廉價的酵母飼料,可以作為水產(chǎn)飼料的良好原料。隨著人們對酵母認(rèn)識的逐步系統(tǒng)和深化,將有越來越多的酵母源生物飼料廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)。

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