朱志明 朱旺明 藍漢冰 崔祥東

(1.佛山市信豚生物科技有限公司，佛山 528211;2.暨南大學(xué)水生生物研究所，廣州 510632)

酵母菌是一類單細胞真核微生物的總稱，并非是自然的系統(tǒng)分類單元，其泛指能夠發(fā)酵糖類的各種單細胞真菌，是一個復(fù)雜的類群。酵母菌的分類一直充滿著挑戰(zhàn)和爭議，在分子生物學(xué)技術(shù)應(yīng)用于物種分類之前，經(jīng)典分類學(xué)方法主要從形態(tài)、繁殖和生理特征來進行酵母的分類，然而這些指標具有極大的局限性，酵母菌的特征可能隨著培養(yǎng)基成分和生長階段的改變而發(fā)生變化［1］。截止到1998年，已描述的酵母菌達到95屬，723種，目前荷蘭微生物菌種保藏中心保藏有900種［2］。常見的重要酵母菌各屬有釀酒酵母屬(Saccharomyces)、裂殖酵母屬(Schizosaccharomyces)、漢遜酵母屬(Hansenula)、畢赤酵母屬(Pichia)、假絲酵母屬(Candida)、球擬酵母屬(Torulopsis)和紅酵母屬(Rhodotorula)等［3］，其中釀酒酵母屬是目前研究最透徹、對人類社會貢獻最大的酵母屬，是釀酒工業(yè)的主要菌種，還用于制造面包、糕點及醫(yī)藥工業(yè)等。

1 釀酒酵母屬簡介

有關(guān)釀酒酵母屬的研究可以追溯到1838年，當時Meyen首次提出了Saccharomyces這一屬名，并采用雙名法將啤酒酵母命名為Saccharomyces cerevisiae，Reess于1870年首次描述這一種屬為具有酒精發(fā)酵能力的真菌，并將釀酒酵母命名為巴氏酵母(Saccharomyces pastorianus)［4-5］。1975年，Yarrow和Nakase建立了釀酒酵母屬的7種系統(tǒng)，之后經(jīng)過多年的分子生物學(xué)鑒定和修正，直到1998年釀酒酵母屬的種數(shù)被鑒定為16個，其中的釀酒酵母(S.cerevisiae)是酒精生產(chǎn)和果汁發(fā)酵釀酒的主要菌種［5］。

啤酒酵母屬于釀酒酵母的不同品種或株系，是啤酒生產(chǎn)上常用的發(fā)酵酵母，其細胞一般呈球形或卵形，平均直徑為5～6μm，長寬比值一般為1.1［6］。 啤 酒 酵 母 細 胞 結(jié) 構(gòu) 包 括 細 胞 壁 (cell wall)、細胞膜(cell membrane)、細胞核(nucleus)、1個或多個液泡(vacuoles)、線粒體(mitochondri-as)、核糖體(ribosomes)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmic reticulum)、微體(microsomes)、微絲(microfilament)和其他內(nèi)含物等，此外還有出芽痕(bud scars)和誕生痕(birth scars)(圖 1)［7］。

圖1 釀酒酵母掃描電鏡(a)和透射電鏡(b、c)照片(a、b標尺為 1 μm，c標尺為 100 nm)Fig.1 Scanning electron microscope(a)and transmission electron microscope(b and c)images of S.cerevisiae［bar=1 μm(a and b)，100 nm(c)］［7］

啤酒酵母細胞含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，其中蛋白質(zhì)含量可達酵母干物質(zhì)含量的45%～55%，且富含人體所必需的8種氨基酸，脂肪含量為1%～8%［8-9］，功能性多糖含量高達細胞壁干重的95%［10］。啤酒酵母中的維生素和礦物質(zhì)含量也十分豐富，主要富含硫胺素、核黃素等近10種B族維生素，以及磷、鐵、鈣等10多種微量元素，在調(diào)節(jié)動物體生理機能方面發(fā)揮重要作用。此外，啤酒酵母作為優(yōu)良的發(fā)酵菌種，其細胞內(nèi)還具有發(fā)達的酶系統(tǒng)和豐富的生理活性物質(zhì)，能夠分泌產(chǎn)生蔗糖酶、蛋白酶、脂肪酶等10多種生物酶，以及多種輔酶、細胞色素C、凝血質(zhì)、谷胱甘肽等生理活性物質(zhì)［9］，目前利用廢啤酒酵母提取具有生物活性的功能物質(zhì)也已逐漸成為研究的熱點。

2 釀酒酵母細胞壁結(jié)構(gòu)

釀酒酵母細胞外面包被著一層堅韌的細胞壁，其厚度根據(jù)培養(yǎng)條件和遺傳特性而有所差異，發(fā)酵初期細胞壁厚度在60 nm左右，隨著發(fā)酵進入穩(wěn)定期細胞壁厚度也逐漸增加到80 nm［6］，也有報道稱釀酒酵母細胞壁厚度可達200 nm［11］，這可能與生長后期細胞老化有關(guān)。釀酒酵母細胞壁占細胞干重的20%～30%，其結(jié)構(gòu)明顯分為粗糙的外層和相對均勻的內(nèi)層，外層主要由稀疏的甘露糖蛋白纖維構(gòu)成，而內(nèi)層則由更加致密的β-葡聚糖纖維構(gòu)成，也包含有少量的幾丁質(zhì)和脂質(zhì)［7，12］。釀酒酵母細胞壁中的β-葡聚糖是由D-葡萄糖通過β-1，3糖苷鍵相連而成的線性主鏈和通過β-1，6糖苷鍵與主鏈相連的支鏈構(gòu)成，由于支鏈結(jié)構(gòu)的存在，β-1，3-葡聚糖分子之間只能通過氫鍵進行連接，從而形成一個連續(xù)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(圖 2)［7，10］。

圖2 釀酒酵母細胞壁掃描電子顯微結(jié)構(gòu)(a標尺為1μm，b、c標尺為100 nm)Fig.2 The structure of yeast cell wall by scanning electron microscope［bar=1μm(a)，100 nm(b and c)］［7］

釀酒酵母細胞壁內(nèi)層的β-1，3-葡聚糖占細胞壁干重的30%～45%，β-1，6-葡聚糖占5%～10%，幾丁質(zhì)占1.5%～6.0%，主要起到維持細胞壁機械強度的作用，而外層則主要由甘露糖蛋白組成，占細胞壁干重的30%～50%，其決定著細胞表面蛋白識別信息［10］。甘露糖蛋白以共價鍵方式與內(nèi)層的葡聚糖相連，因此葡聚糖內(nèi)層也同時提供了細胞壁外層結(jié)構(gòu)蛋白的附著位點，此外酵母細胞壁中還存在一些分布于細胞膜和內(nèi)層骨架層之間的胞外酶，這些酶可能與細胞壁的形成有關(guān) (圖 3)［7，10］。

圖3 釀酒酵母細胞壁結(jié)構(gòu)和組成示意圖Fig.3 The diagram of structure and composition of cell wall in S.cerevisiae［7］

總之，釀酒酵母細胞壁是一種韌性結(jié)構(gòu)，能夠保持細胞內(nèi)部滲透壓穩(wěn)定性，限制外部水分子的進入，從而避免細胞因吸水過度膨脹而破裂。釀酒酵母細胞壁也具有較大的機械強度和韌性，能夠轉(zhuǎn)移和分散外界壓力，保護細胞抵抗外力的壓迫，有效保護細胞免受機械損傷，從而維持細胞正常形狀。另外，釀酒酵母細胞壁也是蛋白質(zhì)固定的支架，細胞壁中網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)性多糖結(jié)構(gòu)能夠為外層糖蛋白的固定提供支架，而這些糖蛋白能夠維持酵母細胞對高分子蛋白的滲透性，保護酵母細胞壁結(jié)構(gòu)性多糖免受外來蛋白的攻擊［10］。

3 β－1，3－葡聚糖在水產(chǎn)飼料中的應(yīng)用

當今水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)在快速發(fā)展的過程中仍然面臨著許多問題，其中由病毒、細菌和寄生蟲引發(fā)的疾病是困擾水產(chǎn)養(yǎng)殖健康發(fā)展的最嚴重問題之一。隨著人類社會對食品健康重視程度的不斷增強，絕大多數(shù)抗生素類藥物都已被明令禁止使用于水產(chǎn)養(yǎng)殖，促使人們不斷尋求更加安全環(huán)保的抗生素替代物。近10年來，釀酒酵母細胞壁中的多糖［主要為β-1，3-葡聚糖和甘露寡糖(mannan oligosaccharides，MOS)］由于在促進生長、提高飼料利用效率、維護腸道健康和增強免疫力方面所具有的顯著效果而逐漸被人們重視，同時酵母多糖類產(chǎn)品作為飼料添加劑在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的開發(fā)和應(yīng)用也越來越廣泛。

3.1 β－1，3－葡聚糖調(diào)節(jié)免疫基因表達水平

細胞活素是由免疫細胞產(chǎn)生的蛋白質(zhì)調(diào)節(jié)物，包括白細胞介素(ILs)、腫瘤壞死因子(TNFs)、轉(zhuǎn)化生長因子(TGF)、趨化因子和干擾素(IFNs)等，主要參與機體非特異性免疫調(diào)節(jié)過程，具有促炎癥反應(yīng)、抗炎癥反應(yīng)和殺滅病原菌的作用。研究表明，酵母抽提物(主要成分為β-1，3-葡聚糖和酵母核苷酸)可以顯著提高鯉(Cyprinus carpio L.)促 炎 癥 細 胞 活 素 (IL-1β、IL-10、IL-12p35、IL-12p40、TNF-α、CXC-趨化因子、IFN-α和 IFN-γ)基因的表達活性［13］。在真鯛(Sparus aurat)飼料中添加 β-葡聚糖可以促使IL-1β和IFN-γ的基因表達上調(diào)，表明β-1，3-葡聚糖同樣能夠調(diào)節(jié)真鯛免疫相關(guān)基因的表達，增強魚體免疫能力［14］。因此，酵母 β-1，3-葡聚糖能夠通過增強細胞活素類基因的表達來增強魚體頭腎中免疫細胞內(nèi)細胞活素因子的分泌量，這些細胞因子在機體應(yīng)對微生物侵蝕和組織損傷的過程中發(fā)揮著重要作用，并能通過活化淋巴細胞來刺激免疫功能，或者通過誘導(dǎo)其他細胞因子的釋放來進一步激活巨噬細胞、自然殺傷細胞和其他淋巴細胞［15］。

3.2 β－1，3－葡聚糖增強非特異性免疫能力

作為抵抗疾病非常重要的一道防線，血清中的溶菌酶、抗體、補體因子以及其他各種細胞因子在抵抗病菌侵蝕方面發(fā)揮著非常重要的作用，β-葡聚糖是目前被廣泛使用的益生元，對魚類具有良好的免疫增強作用，在增強溶菌酶活性、補體活性和殺菌活性方面均具有顯著的作用［16-18］。酵母β-葡聚糖能夠顯著提高鯉腎臟噬菌細胞的吞噬活性，攻毒試驗表明飼喂β-葡聚糖后魚體對嗜水氣單胞菌(Aeromonas hydrophila)的抵抗作用明顯增強［13］。血清中 C 反應(yīng)蛋白(C-reactive protein，CRP)和補體旁路途徑(alternative complement pathway，ACP)溶血活性也受到飼料中β-葡聚糖含量的影響，投喂含β-葡聚糖的飼料僅僅14 d就能使鯉血液中CRP和ACP水平顯著提高，并且魚體抵抗殺鮭氣單胞菌(Aeromonas salmonicida)的能力也顯著增強［19］。在露斯塔野鯪(Labeo rohita)中的試驗證明血清白細胞數(shù)量、噬菌率、溶菌酶活性、ACP溶血活性和血清殺菌率等均會受到飼料中β-葡聚糖含量的影響，當飼料中β-葡聚糖添加量達到250 mg/kg時，就能顯著增強上述免疫指標的功能，攻毒試驗表明飼料中添加100～500 mg/kg的β-葡聚糖均能顯著降低魚體在嗜水氣單胞菌和遲鈍愛德華菌(Edwardsiella tarda)感染后的死亡率［17］。從眾多的研究結(jié)果來看，β-1，3-葡聚糖對許多養(yǎng)殖魚類均具有明顯的免疫增強作用，但是其作用效果仍會因魚種，β-葡聚糖來源、劑量以及使用時間長短而呈現(xiàn)出一定的差異。

3.3 β－1，3－葡聚糖活化巨噬細胞

巨噬細胞是魚體非特異性免疫系統(tǒng)的重要組成部分，在抵抗外源微生物、殺滅病菌的過程中發(fā)揮著非常重要的作用。魚體巨噬細胞表面具有β-葡聚糖識別和結(jié)合位點，當β-葡聚糖與細胞表面受體結(jié)合之后巨噬細胞就會被活化，激活后的巨噬細胞能夠分泌ILs、白三烯等一系列細胞活素因子，而ILs等細胞活素因子分泌量的增加會進一步激活T細胞、B細胞和自然殺傷細胞，從而增強魚體的免疫能力［15，20-21］。在斑馬魚(Danio rerio)飼料中添加β-葡聚糖可以提高腎臟粒單核細胞(myelomonocytic)數(shù)量及IFN-γ和趨化因子的表達量，顯著提高嗜水氣單胞菌感染后的存活率，在虹鱒(Oncorhynchus mykiss)中的試驗也得到了類似的結(jié)果［22-23］。在大黃魚(Pseudosciaena crocea)飼料中添加0.09%(純物質(zhì)含量)的酵母β-1，3-葡聚糖就能顯著提高血清溶菌酶活性、噬菌率和呼吸爆發(fā)活性，但是ACP溶血活性卻未受到β-葡聚糖含量的影響，同時當添加量增加到0.18%時，各項免疫指標的活性/含量反而下降到與對照組相似的水平，說明高劑量的β-葡聚糖可能會對某些魚類的免疫產(chǎn)生一定的反饋抑制作用［24］。以上試驗結(jié)果說明β-葡聚糖增強免疫系統(tǒng)的功能具有普遍性，能夠廣泛應(yīng)用于不同的水產(chǎn)動物，是一種安全、高效、綠色的抗生素替代物，具有非常廣闊的應(yīng)用前景，但是不同種類魚類的最適添加量有所差異。

4 MOS在水產(chǎn)飼料中的應(yīng)用

水產(chǎn)養(yǎng)殖中的MOS產(chǎn)品主要由釀酒酵母細胞壁中的甘露聚糖酶解而來，一般認為MOS具有阻止腸道病原菌定植和刺激免疫系統(tǒng)的功能，此外其作為飼料添加劑同時也具有促進生長和提高飼料轉(zhuǎn)化效率的作用，但是根據(jù)MOS的來源、劑量、添加時間，以及養(yǎng)殖條件、養(yǎng)殖魚種類和年齡大小等的不同，其添加效果有所差異［25］。

4.1 MOS阻止腸道病原菌的吸附和定植

細菌主要依靠其表面特定的糖基與特定的凝集素之間的相互作用吸附到腸道細胞表面，這是細菌在腸道定植并產(chǎn)生病理反應(yīng)的必經(jīng)途徑。MOS能夠阻止這一過程的發(fā)生，因為MOS能夠競爭病原菌表面的吸附位點，清除病原菌的吸附表面，破壞細胞識別，從而有效減少病原菌與腸壁細胞之間吸附作用的發(fā)生，阻止病原菌在腸道的定植，使病原菌隨糞便加速排出體外，大大降低了疾病發(fā)生的可能性和嚴重性［26］。在飼料中添加0.4%的酵母多糖產(chǎn)品飼喂歐洲鱸(Dicentrarchus labrax)幼魚8周，能有效減少腸道內(nèi)溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus)和鰻弧菌(Vibrio anguillarum)的繁殖和感染［27-28］。而在異育銀鯽(Carassius auratus gibeto)飼料中添加 0.024% ～ 0.048%的MOS并連續(xù)飼喂10周，其對嗜水氣單胞菌的抵抗力明顯增強，存活率也大大提高［29］。同樣的結(jié)果也存在于虹鱒和尼羅羅非魚(Oreochromis niloticus)中，其中給虹鱒投喂含0.4%MOS的飼料12周后使用鰻弧菌進行攻毒，其存活率顯著提高，而尼羅羅非魚在投喂含0.4%～0.6%MOS的飼料3周后，其對無乳鏈球菌(Streptococcus agalactiae)的抵抗力也得到明顯的增強［25］。因此，在飼料中添加一定量的MOS并持續(xù)投喂一段時間，能夠幫助魚體提高對病原菌的抵抗能力，減少病原菌在腸道中的吸附和定植，從而提高養(yǎng)殖魚類的存活率和對不利環(huán)境的抵抗能力。

4.2 MOS刺激胃腸道黏液的分泌

胃腸道黏膜表層是一個復(fù)雜的微生態(tài)系統(tǒng)，由上皮細胞、免疫細胞和微生物菌群組成。魚類腸道黏液中含有細胞活素類、肽類、溶菌酶、脂蛋白、補體、凝集素、蛋白酶、抗體和黏液素等多種成分。黏膜層具有抵御病原菌、分泌消化液、潤滑腸道和吸收營養(yǎng)物質(zhì)的作用。研究發(fā)現(xiàn)，飼料中添加MOS能夠增加歐洲鱸腸道細胞中杯狀細胞的密度［27-28］，并促進虹鱒皮膚黏液的分泌［30］。因此，MOS能夠促進魚體黏液的分泌，減少潛在致病菌在腸道上皮細胞的附著率，從而提高其對疾病的抵抗能力，減少感染的發(fā)生。在歐洲鱸飼料中添加4 g/kg的酵母細胞壁MOS，飼喂8周之后其前腸黏膜褶皺的高度、寬度和表面積均顯著上升，組織形態(tài)學(xué)分析顯示單位面積內(nèi)酸性黏液分泌細胞的數(shù)量增多，同時黏液中嗜酸性粒細胞數(shù)量和溶菌酶活性也顯著上升［28］。因此，宿主黏膜表面黏液分泌量的增加是阻止病原菌定植并殺滅病原菌的有效手段，當宿主腸道黏膜表面黏液分泌量增大時，大量的黏液就能夠阻斷病原菌與腸道上皮細胞的接觸，溶解病原菌并促使其加速排出體外，而MOS通過刺激腸道黏液的分泌量可以達到抵抗和殺滅病原菌的目的。

4.3 MOS促進腸道完整性

當腸道上皮細胞受到損傷，或者細胞之間連接的緊密度下降之后，魚體就很容易受到細菌的侵蝕，在飼料中添加MOS可以促進魚體腸道健康，增強腸道上皮細胞膜之間連接的緊密性，從而減少感染疾病的幾率［31-33］。研究發(fā)現(xiàn)，在歐洲鱸飼料中添加0.4%的MOS，其腸道黏膜褶皺高度、密度和寬度與對照組相比均明顯上升，電鏡照片顯示對照組魚體腸道腸絨毛排列稀疏、整齊度差，而試驗組腸道絨毛則非常緊密和整齊(圖4)［28］。此外，對照組腸道上皮細胞之間連接較松散，相鄰細胞之間間隙明顯，而試驗組腸道上皮細胞之間的連接則非常緊密(圖4)，這些結(jié)果說明MOS能夠有效維護魚體腸道健康，減少病原菌對腸壁細胞的侵蝕作用，從而防止疾病的發(fā)生［28，31］。

圖4 歐洲鱸腸道組織切片(左圖)和透射電鏡照片(右圖)Fig.4 The histological section(pictures on left)and transmission electron micrographs(pictures on right)of European sea bass［28］

在飼料中添加0.3%的MOS飼喂虹鱒90 d后其腸黏膜褶皺明顯增大［34］，在石首魚飼料中添加1%的MOS飼喂4周后其腸道褶皺和微絨毛的長度均有所增長［35］。因此，酵母細胞壁多糖中的MOS能夠在眾多水產(chǎn)養(yǎng)殖魚類中發(fā)揮作用，通過增加魚體腸絨毛密度、長度和寬度，以及促進腸道上皮細胞之間連接的緊密性來維持魚體腸道健康，并有效阻止病原菌的侵蝕。

4.4 MOS激活非特異性免疫系統(tǒng)

MOS不僅能夠通過刺激腸道黏液分泌和促進腸道完整性的方式來提高魚體對潛在致病菌的抵抗力，而且能夠通過活化模式識別受體(pattern recognition receptors，PRR)和模式識別蛋白(pattern recognition protein，PRP)來激活動物體對非自身物質(zhì)的非特異性免疫反應(yīng)。MOS能增強血漿和黏液中溶菌酶活性，提高頭腎中的白細胞吞噬指數(shù)，并刺激腸道淋巴組織和前列腺素類激素的分泌，從而增強機體的非特異性免疫功能［27-28，36］。在石首魚飼料中添加1%的MOS飼喂4周后其血清溶菌酶活性即顯著升高［37］，而真鯛則只需投喂含0.4%的MOS的飼料14 d就會導(dǎo)致其血液中白細胞數(shù)量上升，但是其血清ACP溶血活性和溶菌酶活性則未受到顯著影響［38］。在虹鱒中的試驗顯示飼料中添加0.4%的MOS飼喂12周之后，血漿中噬菌率、血細胞容積、溶菌酶活性、ACP溶血活性、傳統(tǒng)補體途徑(classical complement pathway)溶血活性和血清殺菌活性均有明顯增強［30，39］。這說明MOS具有激活魚體非特異性免疫功能的作用，通過提高魚體黏液中溶菌酶等免疫指標活性和血漿中免疫因子的含量，從而對病原菌產(chǎn)生有效的殺滅作用，維持魚體的健康。

然而，MOS能否通過維護腸道健康、刺激黏液分泌和提高非特異性免疫因子的含量來增強魚體的健康狀況，還受到諸多其他因素的影響。MOS對不同魚類的作用效果也不盡相同，MOS可以顯著提高斑點叉尾 的血清溶菌酶活性，但是對血清總殺菌活性以及血液白細胞、血紅蛋白水平等均未產(chǎn)生顯著影響［40］。而在真鯛的試驗中證明MOS可以提高其血液中總白細胞數(shù)量，但是對血清溶菌酶活性和ACP溶血活性卻未產(chǎn)生顯著影響［38］。這些試驗研究均說明MOS不僅對不同魚類的作用效果不同，即使在同種魚類中對不同免疫指標的影響也不一樣。同時，腸道細胞內(nèi)可利用Ca2+濃度的高低、可改變腸道菌群組成的短鏈脂肪酸的含量、血管活性腸肽(vasoactive intestinal peptide，VIP)的分泌水平、蛋白激酶活化產(chǎn)生的腸道瘦蛋白水平，甚至飼料中可利用的色氨酸含量等均會對MOS調(diào)節(jié)腸道健康和免疫功能產(chǎn)生一定的影響［25］。

5 β－1，3－葡聚糖和MOS的促生長作用

研究發(fā)現(xiàn)β-1，3-葡聚糖和MOS不僅是良好的天然免疫增強劑，而且對水產(chǎn)動物的生長也具有明顯的促進作用。在飼料中添加0.09%的β-1，3-葡聚糖就能夠顯著促進大黃魚的生長［24］，而在露斯塔野鯪中，β-1，3-葡聚糖的添加量在250～500 mg/kg時，其特定生長率也出現(xiàn)顯著上升，同時飼料系數(shù)出現(xiàn)一定程度的下降［17］。Torrecillas等［25］綜述了MOS對水產(chǎn)動物生長和飼料消化吸收效率的影響，表明在尼羅羅非魚、達氏鰉、牙鲆、歐洲鱸、大西洋鮭(Salmo salar)、虹鱒和真鯛等養(yǎng)殖魚類中添加一定量(根據(jù)不同魚類添加量從0.15%～30.00%不等)的 MOS均能顯著促進其生長，并同時具有提高達氏鰉、牙鲆、歐洲鱸和虹鱒對飼料吸收轉(zhuǎn)化效率的作用。

然而，β-1，3-葡聚糖和 MOS促進水產(chǎn)動物生長的作用機制目前并沒有明確的文獻報道，一般認為這2類免疫多糖在動物腸道中并不會作為營養(yǎng)物質(zhì)而被直接吸收利用，因此它們可能主要通過維護腸道健康、刺激胃腸道黏液分泌并降低pH，來提高胃腸道中消化酶的活性并調(diào)節(jié)腸道微生物菌群的平衡，從而提高動物對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收效率，有效促進水產(chǎn)動物的生長并降低飼料系數(shù)。

6 釀酒酵母核苷酸營養(yǎng)

核苷酸是體內(nèi)合成核酸的前體物質(zhì)，由嘌呤或嘧啶堿基、核糖或脫氧核糖以及磷酸組成，在細胞結(jié)構(gòu)、代謝、遺傳信息編碼和細胞信號傳遞、能量和功能調(diào)節(jié)方面都具有重要作用。核苷酸合成的途徑有從頭合成和補救途徑2種方式，機體許多生長代謝旺盛的組織(小腸、大腸、淋巴)和細胞(紅細胞、白細胞等)從頭合成核苷酸的能力有限，尤其當動物處于免疫應(yīng)激、肝損傷、饑餓及快速生長的情況下，內(nèi)源合成的核苷酸不能滿足機體的需求，在飼料中添加外源核苷酸可以促進由補救途徑合成核苷酸的量，從而滿足機體對核苷酸的需求。釀酒酵母細胞中的核酸95%以上為RNA，占細胞干重的7%～10%［41］，是養(yǎng)殖動物獲取外源核苷酸非常好的途徑。許丹丹等［42］綜述了外源核苷酸對水產(chǎn)動物的營養(yǎng)生理作用，認為核苷酸具有促進攝食、調(diào)節(jié)生長、保護肝臟、促進腸道生長和發(fā)育、調(diào)節(jié)腸道微生物菌群以及提高免疫和抗應(yīng)激能力的功能。

酵母核苷酸是強烈的水產(chǎn)動物誘食劑，其對水產(chǎn)動物的味覺、嗅覺神經(jīng)以及化學(xué)感受器有特定作用，能夠改善飼料的適口性，刺激動物對飼料的攝食，從而促進水產(chǎn)動物生長，提高免疫能力。無論投喂商業(yè)飼料還是半純化飼料，飼料中添加一定量的核苷酸均能促進斑節(jié)對蝦(penaeus monodon)的生長，提高其日均增長率［43］。而在日本囊對蝦(Marsupenaeus japonicus)中的試驗則表明酵母核苷酸能夠顯著上調(diào)其淋巴器官中抗菌肽和溶菌酶基因的表達，并顯著提高其在弧菌(Vibrio nigripulchritudo)感染之后的存活率［44］。在虹鱒飼料中添加0.1%～0.2%的核苷酸即能顯著提高其增重率和特定生長率并降低飼料系數(shù)［45］。虹鱒血漿中半數(shù)溶血值時血清總補體活性(ACH50)、溶菌酶活性和免疫球蛋白M的含量均隨著核苷酸添加量的上升而顯著升高，利用海豚鏈球菌(Streptococcus iniae)對虹鱒進行攻毒，結(jié)果表明0.2%核苷酸組死亡率僅為38%左右，而對照組死亡率則接近85%，說明飼料中添加外源核苷酸顯著提高了虹鱒的免疫能力和對病原菌的抵抗能力［45］。在異育銀鯽飼料中添加344和430 mg/kg的酵母核苷酸均顯著促進了異育銀鯽的生長并降低了飼料系數(shù)，而添加172 mg/kg的酵母核苷酸即能顯著提高血清中溶菌酶和堿性磷酸酶活性［46］，在鯉魚［47］中的試驗也得到類似的結(jié)果。在團頭魴(Megalobrama amblycephala)的試驗中則表明飼料中添加200 mg/kg的酵母核苷酸能顯著提高其特定生長率和蛋白質(zhì)效率，顯著降低飼料系數(shù)，同時嗜水氣單胞菌攻毒后96～168 h的累積死亡率也顯著降低［48］。在南美白對蝦(Litopenaeus vannamei)飼料中添加核苷酸能顯著提高增重率并降低飼料系數(shù)，同時溶菌酶、超氧化物歧化酶和過氧化物酶活性以及對低溫和低氧的耐受能力均顯著提高［49］。以上眾多的試驗結(jié)果表明酵母核苷酸能夠廣泛作用于魚類和蝦類，對它們的生長和免疫產(chǎn)生明顯的促進作用，目前酵母核苷酸在水產(chǎn)飼料中的使用效果也得到了市場的廣泛認同。

7 釀酒酵母氨基酸/小肽營養(yǎng)

此外，酵母類產(chǎn)品中還含有大量的氨基酸和小肽，包括為蛋白質(zhì)合成提供碳-氮骨架的營養(yǎng)性小肽，以及參與調(diào)節(jié)動物生理活動的功能性小肽(如谷胱甘肽)。釀酒酵母中必需氨基酸含量接近20%，其中賴氨酸含量為3.43%，蛋氨酸為0.72%，賴氨酸∶蛋氨酸∶色氨酸∶蘇氨酸 =100∶21∶19∶64［8］。氨基酸和小肽可直接被動物吸收利用，完整地通過腸黏膜細胞進入機體循環(huán)，具有速度快、耗能低、載體不易飽和等特點，從而減少氨基酸間的相互競爭，加速蛋白質(zhì)的合成，協(xié)助礦物元素吸收(形成微量元素螯合物)。硬骨魚類免疫系統(tǒng)發(fā)育相對比較完整，能夠有效抵抗養(yǎng)殖過程中的不利環(huán)境因素，承受一定的應(yīng)激并抵抗病原菌的侵蝕。當動物體處于不利環(huán)境中時，其體內(nèi)會發(fā)生各種相應(yīng)的生理變化來應(yīng)對應(yīng)激，促使機體盡快從病原體感染或物理應(yīng)激導(dǎo)致的內(nèi)環(huán)境失衡中恢復(fù)。這些保護機制包括細胞活素類因子的分泌、抗氧化反應(yīng)以及其他的各種細胞反應(yīng)等，而細胞內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的順利供應(yīng)是促使免疫系統(tǒng)保護機體組織免受損傷的最基本保障，核苷酸和氨基酸/小肽作為細胞內(nèi)各種生化過程(如基因表達、生化酶合成等)正常進行所必不可少的營養(yǎng)物質(zhì)，在保護動物體抵抗病原菌侵蝕和修復(fù)受損機體組織和細胞方面發(fā)揮著非常重要的免疫營養(yǎng)作用［50］。因此，釀酒酵母中富含的核苷酸和氨基酸/小肽既能作為營養(yǎng)補充劑來滿足水產(chǎn)動物的生長需求，在動物體受到病菌侵蝕和其他應(yīng)激時又能活化免疫系統(tǒng)，幫助其抵抗感染并有效修復(fù)受損組織和細胞。

8 釀酒酵母其他營養(yǎng)

釀酒酵母細胞不僅含有豐富的能夠給水產(chǎn)養(yǎng)殖動物的生長和免疫帶來明顯的促進作用的功能性多糖、核苷酸和氨基酸，而且細胞質(zhì)內(nèi)還含有眾多其他的營養(yǎng)物質(zhì)。利用啤酒廢酵母為原料抽提制取的海藻糖有助于維護動物生物膜、脂質(zhì)體、蛋白質(zhì)和核酸等細胞和生物大分子的正常結(jié)構(gòu)和功能，從而避免或降低動物在營養(yǎng)缺乏或惡劣環(huán)境中的受損傷程度［51］。酵母細胞中含有較豐富的超氧化物歧化酶，其比活力達到3 000 U/mg，遠遠高于紅酵母、香菇、毛霉等其他真菌，能夠幫助動物清除體內(nèi)的超氧陰離子，對機體氧化損傷具有很好的保護作用［52］。邱雁臨等［53］利用廢酵母泥為原料成功制得純度較高的谷胱甘肽，其具有清除自由基、維持生物體內(nèi)適宜的氧化還原環(huán)境、維持紅細胞膜完整性以及促進DNA合成、細胞正常生長和提高細胞免疫等多種生理功能。此外，釀酒酵母細胞中B族維生素含量非常豐富，含維生素B1(硫胺素)80～120 mg/kg、維生素 B2(核黃素)32～35 mg/kg、泛酸 100～150 mg/kg、膽堿2 700～3 000 mg/kg、煙酸 350～400 mg/kg、肌醇3 500～4 000 mg/kg以及吡哆醇、生物素和葉酸等［9］。同時，釀酒酵母細胞中也富含磷、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂、銅、鋅、錳等礦物元素和鈷、硒、鉻等微量元素，以及發(fā)達的生物酶系統(tǒng)和輔酶等生理活性物質(zhì)［9］。啤酒酵母因其生長繁殖快、發(fā)酵周期短、對微量元素吸收率高等特點，成為無機微量元素的理想載體，已有利用酵母生產(chǎn)富硒酵母、富鉻酵母的研究報道［54］。也有學(xué)者認為酵母細胞中還含有許多未知生長因子，其營養(yǎng)價值不能僅根據(jù)已知營養(yǎng)素(蛋白質(zhì)、氨基酸、核苷酸、多糖)的組成來衡量［55］。隨著對酵母研究的不斷深入，酵母的營養(yǎng)和功能成分已經(jīng)得到了相當廣泛和透徹的分析，飼料酵母類產(chǎn)品的應(yīng)用也得到市場越來越廣泛的認可。

9 小 結(jié)

我國是世界水產(chǎn)養(yǎng)殖大國，水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量和水產(chǎn)飼料生產(chǎn)量均位列全球首位，調(diào)查顯示2013年我國水產(chǎn)飼料生產(chǎn)量達到1 900萬t，國內(nèi)養(yǎng)殖水產(chǎn)量接近4 400萬t。魚粉是應(yīng)用于水產(chǎn)飼料的最優(yōu)質(zhì)的動物蛋白質(zhì)源，全球產(chǎn)量近10年來維持在500萬～600萬t，而隨著水產(chǎn)飼料產(chǎn)量的快速增長，魚粉已經(jīng)成為越來越緊缺的優(yōu)質(zhì)資源，其在飼料中的用量也逐步下降。而要解決魚粉替代難題，就必須考慮到飼料中使用魚粉所具有的適口性好、營養(yǎng)均衡及維護腸道健康、增強免疫能力等特點。眾多的研究表明，釀酒酵母細胞壁免疫多糖和釀酒酵母核苷酸類產(chǎn)品作為天然、優(yōu)質(zhì)的單細胞蛋白質(zhì)源，在促進水產(chǎn)動物生長、改善飼料品質(zhì)、增強動物免疫能力方面均發(fā)揮著非常重要的作用，釀酒酵母深加工產(chǎn)品在水產(chǎn)飼料中的應(yīng)用也日趨成熟和普遍，其應(yīng)用效果也獲得了廣大養(yǎng)殖戶的認可。此外，釀酒酵母作為一種單細胞真核生物，其培養(yǎng)和發(fā)酵等工業(yè)化生產(chǎn)過程均不會受到季節(jié)、氣候、地域等因素的影響，而我國作為啤酒生產(chǎn)大國，2013年啤酒產(chǎn)量已超過5 000萬kL，也為飼料酵母的生產(chǎn)提供了大量的原料來源。因此，釀酒酵母產(chǎn)品的開發(fā)利用將會越來越廣泛，而如何對釀酒酵母進行更深程度的開發(fā)利用，也將是飼用酵母行業(yè)發(fā)展所必須關(guān)注的重點問題之一。

［1］ HITTINGER C T.Saccharomyces diversity and evolution:a budding model genus［J］.Trends in Genetics，2013，29(5):309-317.

［2］ 王慶國，劉天明.酵母菌分類學(xué)方法研究進展［J］.微生物學(xué)雜志，2007，27(3):96-101.

［3］ 孫萬儒.酵母菌［J］.生物學(xué)通報，2007，42(11):5-10.

［4］ RAINIERI S，ZAMBONELLI C，KANEKO Y.Saccharomyces sensu stricto:systematics，genetic diversity and evolution［J］.Journal of Bioscience and Bioengineering，2003，96(1):1-9.

［5］ 白逢彥.釀酒酵母屬的分類學(xué)研究進展［J］.微生物學(xué)通報，2000，27(2):139-142.

［6］ SRINORAKUTARA T.Determination of yeast cell wall thickness and cell diameter using new methods［J］.Journal of Fermentation and Bioengineering，1998，86(3):253-260.

［7］ OSUMI M.The ultrastructure of yeast:cell wall structure and formation［J］.Micron，1998，29(2/3):207-233.

［8］ 賀淼，周安國，王之盛，等.復(fù)合酵母的營養(yǎng)價值評定［J］.動物營養(yǎng)學(xué)報，2013，25(8):1904-1910.

［9］ 王定昌，賴榮婷.酵母的用途［J］.糧油食品科技，2002，10(1):12-16.

［10］ KLIS F M，BOORSMA A，DE GROOT P W J.Cell wall construction in Saccharomyces cerevisiae［J］.Yeast，2006，23(3):185-202.

［11］ KLIS F M，MOL P，HELLINGWERF K，et al.Dynamics of cell wall structure in Saccharomyces cerevisiae［J］.FEMS Microbiology Reviews，2002，26(3):239-256.

［12］ KIM K S，YUN H S.Production of soluble β-glucan from the cell wall of Saccharomyces cerevisiae［J］.Enzyme and Microbial Technology，2006，39(3):496-500.

［13］ BISWAS G，KORENAGA H，TAKAYAMA H，et al.Cytokine responses in the common carp，Cyprinus carpio L.treated with baker’s yeast extract［J］.Aquaculture，2012，356/357:169-175.

［14］ GUZMáN-VILLANUEVA L T，TOVAR-RAMíREZ D，GISBERT E，et al.Dietary administration ofβ-1，3/1，6-glucan and probiotic strain Shewanella putrefaciens，single or combined，on gilthead seabream growth，immune responses and gene expression［J］.Fish ＆ Shellfish Immunology，2014，39(1):34-41.

［15］ LOW C，WADSWORTH S，BURRELLS C，et al.Expression of immune genes in turbot(Scophthalmus maximus)fed a nucleotide-supplemented diet［J］.Aquaculture，2003，221(1/2/3/4):23-40.

［16］ SAHOO P K，MUKHERJEE S C.Effect of dietary β-1，3-glucan on immune responses and disease resistance of healthy and aflatoxin B1 induced immunocompromised rohu(Labeo rohita Hamilton)［J］.Fish ＆Shellfish Immunology，2001，11(8):683-695.

［17］ MISRA C K，DAS B K，MUKHERJEE S C，et al.Effect of long term administration of dietaryβ-glucan on immunity，growth and survival of Labeo rohita fingerlings［J］.Aquaculture，2006，255(1/2/3/4):82-94.

［18］ PIONNIER N，F(xiàn)ALCO A，MIEST J J，et al.Feeding common carp Cyprinus carpio withβ-glucan supplemented diet stimulates C-reactive protein and complement immune acute phase responses following PAMPs injection［J］.Fish ＆ Shellfish Immunology，2014，39(2):285-295.

［19］ PIONNIER N，F(xiàn)ALCO A，MIEST J，et al.Dietary βglucan stimulate complement and C-reactive protein acute phase responses in common carp(Cyprinus carpio)during an Aeromonas salmonicida infection［J］.Fish ＆ Shellfish Immunology，2013，34(3):819-831.

［20］ ENGSTAD R E，ROBERTSEN B.Recognition of yeast cell wall glucan by Altantic salmon(Salmo salar L.)macrophages［J］.Developmental and Comparative Immunology，1993，17(4):319-330.

［21］ AINSWORTH A J.A β-glucan inhibitable zymosan receptor on channel catfish neutrophils［J］.Veterinary Immunology and Immunopathology，1994，41(1/2):141-152.

［22］ SKOV J，KANIA P W，HOLTEN-ANDERSEN L，et al.Immunomodulatory effects of dietary β-1，3-glucan from Euglena gracilis in rainbow trout(Oncorhynchus mykiss)immersion vaccinated against Yersinia ruckeri［J］.Fish ＆ Shellfish Immunology，2012，33(1):111-120.

［23］ RODRíGUEZ I，CHAMORRO R，NOVOA B，et al.β-Glucan administration enhances disease resistance and some innate immune responses in zebrafish(Danio rerio)［J］.Fish ＆ Shellfish Immunology，2009，27(2):369-373.

［24］ AI Q H，MAI K S，ZHANG L，et al.Effects of dietary β-1，3-glucan on innate immune response of large yellow croaker，Pseudosciaena crocea［J］.Fish ＆Shellfish Immunology，2007，22(4):394-402.

［25］ TORRECILLAS S，MONTERO D，IZQUIERDO M.Improved health and growth of fish fed mannan oligosaccharides:potential mode of action［J］.Fish ＆ Shellfish Immunology，2014，36(2):525-544.

［26］ BAVINGTON C，PAGE C.Stopping bacterial adhesion:a novel approach to treating infections［J］.Respiration，2005，72(4):335-344.

［27］ TORRECILLAS S，MAKOL A，CABALLERO M J，et al.Improved feed utilization，intestinal mucus production and immune parameters in sea bass(Dicentrarchus labrax) fed mannan oligosaccharides(MOS)［J］.Aquaculture Nutrition，2011，17(2):223-233.

［28］ TORRECILLAS S，MAKOL A，BENITEZ-SANTANA T，et al.Reduced gut bacterial translocation in European sea bass(Dicentrarchus labrax)fed mannan oligosaccharides(MOS)［J］.Fish ＆ Shellfish Immunology，2011，30(2):674-681.

［29］ LIU B，XU L，GE X P，et al.Effects of mannan oligosaccharide on the physiological responses，HSP70 gene expression and disease resistance of Allogynogenetic crucian carp(Carassius auratus gibelio)under Aeromonas hydrophila infection［J］.Fish ＆ Shellfish Immunology，2013，34(6):1395-1403.

［30］ RODRIGUES-ESTRADA U，SATOH S，HAGA Y，et al.Studies of the effects of mannan-oligosaccharides，Enterococcus faecalis，and poly hydrobutyric acid as immune stimulant and growth promoting ingredients in rainbow trout diets［C］//5th World Fisheries Congress.Yokohama，Japan，2008:158.

［31］ TORRECILLAS S，MAKOL A，BETANCOR M B，et al.Enhanced intestinal epithelial barrier health status on European sea bass(Dicentrarchus labrax)fed mannan oligosaccharides［J］.Fish ＆ Shellfish Immunology，2013，34(6):1485-1495.

［32］ WELKER T L，LIM C，YILDIRIM-AKSOY M，et al.Immune response and resistance to stress and Edwardsiella ictaluri challenge in channel catfish，Ictalurus punctatus，fed diets containing commercial wholecell yeast or yeast subcomponents［J］.Journal of the World Aquaculture Society，2007，38(1):24-35.

［33］ SALZE G，MCLEAN E，SCHWARZ M H，et al.Dietary mannan oligosaccharide enhances salinity tolerance and gut development of larval cobia［J］.Aquaculture，2008，274(1):148-152.

［34］ YILMAZ E，GENC M A，GENC E.Effects of dietary mannan oligosaccharides on growth，body composition，and intestine and liver histology of rainbow trout，Oncorhynchus mykiss［J］.The Israeli Journal of Aquaculture-Bamidgeh，2007，59(3):182-188.

［35］ ANGUIANO M，POHLENZ C，BUENTELLO A，et al.The effects of prebiotics on the digestive enzymes and gut histomorphology of red drum (Sciaenops ocellatus)and hybrid striped bass(Morone chrysops×M.saxatilis)［J］.British Journal of Nutrition，2013，109(4):623-629.

［36］ TORRECILLAS S，MAKOL A，CABALLERO M J，et al.Immune stimulation and improved infection resistance in European sea bass(Dicentrarchus labrax)fed mannan oligosaccharides［J］.Fish ＆ Shellfish Immunology，2007，23(5):969-981.

［37］ BUENTELLO J A，NEILL W H，GATLIN D M.Effects of dietary prebiotics on the growth，feed efficiency and non-specific immunity of juvenile red drum Sciaenops ocellatus fed soybean-based diets［J］.Aquaculture Research，2010，41(3):411-418.

［38］ DIMITROGLOU A，MERRIFIELD D L，CARNEVALI O，et al.Microbial manipulations to improve fish health and production:a mediterranean perspective［J］.Fish ＆ Shellfish Immunology，2011，30(1):1-16.

［39］ STAYKOV Y，SPRING P，DENEV S，et al.Effect of a mannan oligosaccharide on the growth performance and immune status of rainbow trout(Oncorhynchus mykiss)［J］.Aquaculture International，2007，15(2):153-161.

［40］ WELKER T L，LIM C，YILDIRIM-AKSOY M，et al.Effect of short-term feeding duration of diets containing commercial whole-cell yeast or yeast subcomponents on immune function and disease resistance in channel catfish，Ictalurus punctatus［J］.Journal of Animal Phyisology and Animal Nutrition，2011，96(2):159-171.

［41］ TODD B，ZHAO J，F(xiàn)LEET G.HPLC measurement of guanine for the determination of nucleic acids(RNA)in yeasts［J］.Journal of Microbiological Methods，1995，22(1):1-10.

［42］ 許丹丹，曹俊明，黃燕華，等.外源核苷酸對水產(chǎn)動物營養(yǎng)生理作用的研究進展［J］.水產(chǎn)科學(xué)，2011，30(11):716-720.

［43］ HUU H D，TABRETT S，HOFFMANN K，et al.Dietary nucleotides are semi-essential nutrients for optimal growth of black tiger shrimp(Penaeus monodon)［J］.Aquaculture，2012，366/367:115-121.

［44］ BISWAS G，KORENAGA H，NAGAMINE R，et al.Immune stimulant effects of a nucleotide-rich baker’s yeast extract in the kuruma shrimp，Marsupenaeus japonicus［J］.Aquaculture，2012，366/367:40-45.

［45］ TAHMASEBI-KOHYANI A，KEYVANSHOKOOH S，NEMATOLLAHI A，et al.Dietary administration of nucleotides to enhance growth，humoral immune responses，and disease resistance of the rainbow trout(Oncorhynchus mykiss)fingerlings［J］.Fish ＆ Shellfish Immunology，2011，30(1):189-193.

［46］ 魏文志，羅方妮，楊成，等.酵母核苷酸對異育銀鯽生長和免疫酶活性的影響［J］.淡水漁業(yè)，2007，37(4):57-60.

［47］ 向梟，周興華，陳建，等.酵母核苷酸對鯉生長性能、體組成及血清免疫指標的影響［J］.動物營養(yǎng)學(xué)報，2011，23(1):171-178.

［48］ 張一平，劉波，華洵璐，等.酵母核苷酸對團頭魴生長性能、抗氧化功能和抗病力的影響［J］.動物營養(yǎng)學(xué)報，2012，24(3):583-590.

［49］ 王廣軍，朱旺明，譚永剛，等.酵母核苷酸對凡納濱對蝦生長、免疫以及抗應(yīng)激影響的研究［J］.飼料工業(yè)，2006，27(8):29-32.

［50］ KIRON V.Fish immune system and its nutritional modulation for preventive health care［J］.Animal Feed Science and Technology，2012，173(1/2):111-133.

［51］ 譚海剛，李書巧，關(guān)鳳梅，等.從啤酒廢酵母中提取海藻糖工藝的研究［J］.釀酒科技，2005(4):78-80.

［52］ 李宏，單振秀.利用幾種生物原料提取SOD的比較研究［J］.貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37(3):93-94.

［53］ 邱雁臨，殷偉，潘飛，等.吸附層析法從啤酒廢酵母中提取谷胱甘肽［J］.生物技術(shù)，2005，15(1):49-51.

［54］ 孫偉峰，周素梅，王強.廢啤酒酵母綜合利用研究進展［J］.化工進展，2008，27(7):990-1000.

［55］ 白曉婷.酵母類產(chǎn)品在飼料中的研究與應(yīng)用［J］.中國飼料，2005(2):8-10.