■ 郁歡歡 周文豪 曾 虹 王 宏 王 嘉，2

（1.北京英惠爾生物技術(shù)有限公司，北京 100081；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所國家水產(chǎn)飼料安全評價基地，北京 100081）

多年來，抗生素被廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)飼料中，用以促進(jìn)魚體生長及預(yù)防疾病的發(fā)生。但是，抗生素的濫用引起諸多問題，如抗藥菌株的出現(xiàn)、動物產(chǎn)品中抗生素的殘留等。在抗生素的應(yīng)用逐漸被限制的今天，酵母培養(yǎng)物（yeast culture，YC）因具有無毒副作用、無殘留污染、不產(chǎn)生耐藥性且可部分替代抗生素等優(yōu)點，越來越受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。近年來，YC作為飼料添加劑被廣泛的應(yīng)用于反芻、畜禽和水產(chǎn)動物的飼料中。大量的研究證明，YC具有促進(jìn)生長、改善腸道環(huán)境以及提高機體免疫力和抗病力等作用。YC作為一種復(fù)雜的混合物，其作用機理尚未研究清楚，本文綜述了YC在水產(chǎn)動物中的主要功能，并從其主要組分著手，探討YC可能的作用機理，以期為YC在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的合理使用及進(jìn)一步研究奠定基礎(chǔ)。

1 酵母培養(yǎng)物的主要組成

YC是指在特定工藝條件控制下，由酵母菌在特制培養(yǎng)基上經(jīng)過充分發(fā)酵后形成的復(fù)雜發(fā)酵產(chǎn)品，主要由經(jīng)過發(fā)酵后變性的培養(yǎng)基、少量酵母細(xì)胞和酵母細(xì)胞外代謝產(chǎn)物所構(gòu)成。除含有已知的B族維生素、礦物質(zhì)、消化酶、有機酸、寡糖、氨基酸外，還含有一些重要“未知生長因子”（見表1）。

2 酵母培養(yǎng)物主要功能及作用機理

2.1 對生長的影響

YC中含有豐富的氨基酸、維生素、有機酸及寡糖等營養(yǎng)物質(zhì)，通過調(diào)整胃腸道菌群結(jié)構(gòu)、改善腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)、促進(jìn)消化酶活性等，促進(jìn)飼料營養(yǎng)物質(zhì)的消化、吸收和利用，從而提高水產(chǎn)動物的生長性能。研究表明，在飼料中添加YC能夠顯著提高草魚[1]、牙鲆[2]、鮰魚[3]、異育銀鯽[4]、凡納濱對蝦[5]等水產(chǎn)動物的特定生長率，并顯著降低飼料系數(shù)。此外，YC能夠顯著改善由豆粕替代魚粉引起的特定生長率下降等問題[6]。由于試驗用動物種類、生理階段、養(yǎng)殖條件、試驗周期等不同，YC的有效劑量從0.07%到0.5%不等，不同水產(chǎn)動物飼料中YC的最適添加量尚需進(jìn)一步研究確定。

表1 酵母培養(yǎng)物的主要組成[1]

2.2 對腸道環(huán)境的影響

2.2.1 對腸道菌群結(jié)構(gòu)的影響

YC能夠顯著改善水產(chǎn)動物的腸道菌群結(jié)構(gòu)。趙貴萍[6]發(fā)現(xiàn)，以豆粕替代魚粉后，大菱鲆腸道菌群結(jié)構(gòu)極為單一，致病菌弧菌屬占絕對優(yōu)勢地位，添加YC后，有益菌芽孢桿菌的數(shù)量呈現(xiàn)出優(yōu)勢。解洛香等[7]也認(rèn)為，YC能顯著促進(jìn)雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌和植物乳桿菌體外增殖，并縮短延滯期，延長對數(shù)期，大幅度提高生物量。

有機酸作為一種防腐劑在食品工業(yè)中應(yīng)用已有近百年歷史，可有效殺滅食品腐敗菌如大腸桿菌、李斯特氏菌，延長保質(zhì)期。YC中含有豐富的有機酸。研究表明，有機酸能夠有效抑制消化道內(nèi)有害細(xì)菌增殖，且不影響乳酸桿菌等益生菌的生長代謝。不同有機酸的抑菌機理不同。張軍等[8]認(rèn)為，有機酸分子水平抑菌機理主要包括能量競爭、透化細(xì)菌外膜、提高胞內(nèi)滲透壓、抑制生物大分子合成、誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生抗菌肽等5種作用機制，細(xì)菌胞內(nèi)酸根離子的聚集是有機酸抑菌作用的重要決定因素。

酵母甘露寡糖（mannan oligosaccharide，MOS）作為益生元，能夠有效促進(jìn)水產(chǎn)動物腸道雙歧桿菌和乳酸桿菌的增殖[9-10]，抑制大腸桿菌[11]、弧菌[12]、惡臭假單胞菌[13]等致病菌的數(shù)量，進(jìn)而改善動物腸道微生物區(qū)系，維持腸道微生態(tài)平衡。MOS主要通過減少致病菌的黏附，減少腸道中致病菌的數(shù)量。很多腸道致病菌通過甘露糖結(jié)合凝集素與細(xì)胞表面的甘露糖結(jié)合從而吸附在腸上皮細(xì)胞上，MOS能夠競爭性地與腸道致病菌表面的外源凝集素結(jié)合，從而阻止致病菌在腸上皮的黏附或定植。此外，MOS還可通過增加黏液、黏蛋白的分泌，將侵入的細(xì)菌帶出內(nèi)腔，阻止致病菌黏附[14]。

2.2.2 對腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響

研究表明，在飼料中添加YC能夠顯著提高草魚[1，15]、團頭魴[16]等水產(chǎn)動物腸道黏膜褶高度、微絨毛的密度和高度。此外，添加YC能夠改善由豆粕引起的腸炎，提高腸道絨毛結(jié)構(gòu)完整性[6]。最新研究表明，YC水溶物能夠改善丙二醛損傷的離體草魚腸道黏膜細(xì)胞的生長狀態(tài)，降低丙二醛導(dǎo)致的細(xì)胞膜通透性增加，提高細(xì)胞抗氧化能力[17]。

酵母MOS不僅能夠提高腸道微絨毛排列整齊度、長度及密度[18-19]，還能提高腸上皮結(jié)構(gòu)的完整性[20]，消除由豆粕引起的腸炎[21]。MOS通過促進(jìn)黏液的分泌，保護(hù)微絨毛免受破壞，從而提高微絨毛的整齊度、完整性及高度。MOS還能夠促進(jìn)極性脂質(zhì)的再?；秃铣?，脂質(zhì)的利用率提高后，用于生長和細(xì)胞膜合成的能量增多，這也是MOS提高了微絨毛的完整性的原因之一[18]。最新研究表明，MOS能夠促進(jìn)長鏈不飽和脂肪酸的積累以及β-氧化[22]，其與提高腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)及抗病力的關(guān)系還有待進(jìn)一步證實。

2.2.3 對消化酶酶活的影響

YC能夠顯著提高大菱鲆[6]、牙鲆[2]、草魚[1]、凡納濱對蝦[5]等水產(chǎn)動物的消化酶酶活。YC提高水產(chǎn)動物消化酶活性可能與其含有豐富的B族維生素有關(guān)。B族維生素在動物體內(nèi)主要以輔酶或輔基的形式廣泛參與機體的生理生化反應(yīng)，發(fā)揮代謝調(diào)節(jié)作用，從而維護(hù)組織器官細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的完整，保證各項生命活動的正常進(jìn)行。研究表明，吡哆醇[23]、核黃素[24]、硫胺素[25]、泛酸[26]、煙酸[27]、生物素[28]、肌醇[29]等 B 族維生素均能顯著提高幼建鯉的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性。此外，B族維生素對羅氏沼蝦[30]、哲羅鮭[31]、團頭魴[32]、烏鱧[33]、史氏鱘[34]等水產(chǎn)動物的消化酶活性也均有顯著影響。

其次，與YC中含有豐富的有機酸有關(guān)。Luckstadt[35]認(rèn)為，有機酸能夠通過解離出H+降低消化道pH值，從而提高消化道酶活性。檸檬酸[36-37]、蘋果酸[38]及復(fù)合酸化劑[39]對水產(chǎn)動物的淀粉酶、蛋白酶及脂肪酶、堿性/酸性磷酸酶活性均有顯著提高作用。

2.3 對免疫力及抗病力的影響

YC能夠顯著提高牙鲆[2]、異育銀鯽[4]、黃顙魚[40]、刺參[41]、中華鱉[42]、凡納濱對蝦[37]等水產(chǎn)動物的非特異性免疫力及抗病力，這可能與其含有的β-葡聚糖、MOS等有關(guān)。研究表明，β-葡聚糖、MOS均能顯著提高機體免疫力和抗病力[43-45]。β-葡聚糖在激活先天性免疫和獲得性免疫過程中都起到重要作用，能夠直接結(jié)合并激活巨噬細(xì)胞或其他白細(xì)胞（中性粒細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞）[46-48]。巨噬細(xì)胞是參與先天性免疫的主要細(xì)胞。當(dāng)β-1，3/1，6-葡聚糖與受體結(jié)合時，巨噬細(xì)胞的所有免疫功能都能得到提高，包括吞噬作用、某些細(xì)胞因子的釋放（白細(xì)胞介素-1、白細(xì)胞介素-6、粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞刺激因子、干擾素）以及抗原的遞呈。這些細(xì)胞因子能夠刺激新的白細(xì)胞的生成，從而為β-葡聚糖提供結(jié)合受體。被激活的吞噬細(xì)胞、T細(xì)胞和B細(xì)胞能夠分別產(chǎn)生細(xì)胞因子和抗體，提高疫苗的效率[49]。

MOS主要通過減少細(xì)菌黏附和移位，提高機體的抗病力，主要通過以下4個方面實現(xiàn)：

①促進(jìn)黏液、黏蛋白分泌。分泌黏液是黏膜表面的有效防御機制，能夠?qū)⑶秩氲募?xì)菌帶出內(nèi)腔，從而阻止病菌黏附。黏附到上皮的細(xì)菌減少，細(xì)菌外毒素對腸屏障的損壞及細(xì)菌移位就會相應(yīng)減少。Torrecillas等[14]研究發(fā)現(xiàn)，在歐洲鱸飼料中添加MOS后，前、后腸杯狀細(xì)胞、分泌酸性黏蛋白的細(xì)胞均顯著增多，黏液、黏蛋白的增多可有效減少致病菌的黏附，而黏附是細(xì)菌能夠在腸上皮定植、發(fā)病的必要一步。

②提高腸上皮結(jié)構(gòu)完整性。當(dāng)魚體腸道上皮被破壞或細(xì)胞連接松弛時，細(xì)菌移位增多。添加MOS能夠減少緊密連接的破壞，提高腸黏膜結(jié)構(gòu)的完整性[18]。

③競爭性吸附。很多腸道致病菌通過甘露糖結(jié)合凝集素與細(xì)胞表面的甘露糖結(jié)合從而吸附在腸上皮細(xì)胞上，MOS能夠競爭性地與腸道致病菌表面的外源凝集素結(jié)合，從而阻止致病菌在腸上皮的黏附。

④促進(jìn)非特異性免疫反應(yīng)。研究表明，MOS能夠顯著提高水產(chǎn)動物頭腎白細(xì)胞吞噬活性[14]，血漿、黏液溶菌酶活性[50]，血細(xì)胞總數(shù)[51]，刺激腸道相關(guān)淋巴組織[22]，促進(jìn)前列腺素的分泌[18]等。非特異性免疫反應(yīng)增強，細(xì)菌移位率及移位細(xì)菌的存活率就會降低，從而提高了黏膜完整性和機體的抗病力。

最新研究表明，有機酸、核苷酸對提高非特異性免疫及抗病力也有十分積極的意義。Romano等[52]發(fā)現(xiàn)，在凡納濱對蝦飼料中添加混合有機酸（蘋果酸、檸檬酸、甲酸），投喂50 d，顯著提高了哈氏弧菌攻毒后酚氧化酶活性及存活率（由16.7%顯著升高到66.7%）。除此之外，有機酸對肝胰臟也表現(xiàn)出明顯的保護(hù)作用。Safari等[53]研究表明，核苷酸能夠顯著提高東歐鰲蝦空氣暴露應(yīng)激后酚氧化酶的活性。

3 小結(jié)

YC作為一種新型飼料添加劑，在提高水產(chǎn)動物生產(chǎn)性能、改善腸道環(huán)境及提高抗病力等方面有重要意義。由于生產(chǎn)過程中使用的酵母菌種、培養(yǎng)基或發(fā)酵生產(chǎn)工藝等的不同，導(dǎo)致YC產(chǎn)品中代謝產(chǎn)物組成及濃度存在明顯的差異。而水產(chǎn)動物種類、生理階段、養(yǎng)殖條件、基礎(chǔ)飼料配方等因素也會影響YC的有效性及有效劑量。因此，在實際應(yīng)用YC時，需綜合考慮這些因素。此外，YC是一種復(fù)雜的混合物，其在水產(chǎn)動物中的積極作用并非單個因子而是多個因子共同作用的結(jié)果。目前，關(guān)于其在水產(chǎn)動物中作用機理的研究仍十分欠缺，各不同因子間是否存在協(xié)同作用也有待進(jìn)一步研究。作用機理的研究是YC在水產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的理論依據(jù)，為了YC在水產(chǎn)中更好地應(yīng)用，作用機理是下一步的研究重點。