酵母菌用做飼料添加劑的作用.doc

一種新型水產(chǎn)飼料添加劑-酵母細胞壁摘要:酵母細胞壁是一種新型的環(huán)保型飼料添加劑，在水產(chǎn)養(yǎng)殖中應(yīng)用十分廣泛。影響腸道微生態(tài)平衡.增殖腸道有益菌，抑制有害菌，提高動物免疫機能.促進新陳代謝大量試驗表明，它能，從而提高動物的生產(chǎn)性能和經(jīng)濟效益。綜述了酵母細胞壁的組成成分、免疫機理及其在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用情況，并展望了酵母細胞壁作為水產(chǎn)飼料添加劑的應(yīng)用前景。1 前言抗生素和化學(xué)藥物引起病原菌耐藥性和養(yǎng)殖水體中微生態(tài)環(huán)境失衡等問題逐漸成為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中日益嚴峻的問題。隨著綠色養(yǎng)殖模式的推廣，抗生素和化學(xué)藥物的使用在水產(chǎn)養(yǎng)殖中受到越來越多的限制。2002年3月25日，歐盟公布的一項旨在提高歐洲食品安全水平的計劃顯示，歐盟將在之后的幾年內(nèi)全面禁止在動物飼料中添加抗生素類藥物。歐盟食品安全官員稱，到2006年將全面禁止抗生素用于動物飼料。這促使水產(chǎn)科技工作者尋找既能提高水產(chǎn)動物生產(chǎn)性能廠能預(yù)防疾病而又不會明顯增加生產(chǎn)成本的營養(yǎng)和管理新措施。此類措施主要依據(jù)養(yǎng)魚八字經(jīng)“水、種、餌、管、密、混、輪、防”進行設(shè)計，如水環(huán)境的控制、改良水產(chǎn)動物的遺傳品系藥物及免疫程序的使用、飼料配方設(shè)計和飼料添加劑的開發(fā)、養(yǎng)殖管理、放養(yǎng)密度、混養(yǎng)種類、輪捕輪放、預(yù)防疾病等。這些措施多數(shù)要么改變動物胃腸道微生物菌群。要么增強動物的免疫能力，而后者是最受政府和消費市場歡迎的策略。 因此水產(chǎn)飼料配方師和飼料加工廠商開始著重于通過設(shè)計飼料配方和加人新型添加劑而增強水產(chǎn)動物的免疫能力。酵母提取物，尤其酵母細胞壁就是在這方面具有很大潛力的一種新型添加劑。 酵母是一類單細胞微生物，結(jié)構(gòu)簡單，屬于真菌類。目前已知的酵母菌有370余種。酵母及酵母飼料用作飼料添加劑始于20世紀20年代中期，最早是用做反當動物的蛋白質(zhì)補充飼料。酵母細胞中含有豐富的蛋白質(zhì)、B族維生素、脂肪、糖、酶等多種營養(yǎng)成分和某些協(xié)調(diào)因子。酵母菌具有的眾多生理功能，使其在飼料工業(yè)中得到了廣泛的研究與應(yīng)用。 酵母細胞壁是一種全新、天然、綠色添加劑，其產(chǎn)品淡黃色，粉末狀，無苦味，是生產(chǎn)啤酒酵母過程中由可溶性物質(zhì)提取的一種特殊的副產(chǎn)品，占整個細胞干質(zhì)量的20%-30%，在維持細胞形態(tài)和細胞與細胞間的識別中起重要作用。近年研究認為，酵母細胞壁含有的甘潺寡糖(Mannano ligosacharides,M OS或BIO一MOs)和卜葡聚糖可對細菌、病毒引起的疾病及環(huán)境因素引起的應(yīng)激反應(yīng)產(chǎn)生非特性免疫力。2 酵母細胞壁的成分及其免疫機理2.1 酵母細胞壁的成分 酵母細胞壁的結(jié)構(gòu)是一個動態(tài)且被調(diào)控的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)和組成可以被嚴格調(diào)控并能對環(huán)境變化作出廣泛地響應(yīng)1。酵母細胞壁主要由葡聚糖、甘露寡糖、糖蛋白和幾丁質(zhì)組成，葡聚糖構(gòu)成細胞壁的基質(zhì)，其上覆蓋一層甘露寡糖，占細胞壁干質(zhì)量的85%左右。酵母細胞壁物質(zhì)對酸解過程比較穩(wěn)定，其碎片能完好無損地通過胃或皺胃。這種能抵抗酸消化的能力，造就了它在不同種類動物中的廣泛應(yīng)用。 酵母細胞壁活性成分主要由R一葡聚糖(57.0%)、甘露寡糖(6.6%)、糖蛋白(22.006)和幾丁質(zhì)組成，其它成分如蛋白質(zhì)、核酸、類脂和灰分占其干質(zhì)量的20.0%以下。酵母細胞壁可作為一種免疫促進劑，通過激發(fā)和增強機體免疫力，改善動物健康來提高生產(chǎn)性能，尤其是能充分發(fā)揮幼齡動物的生長潛力。其功能主要由甘露寡糖和P一葡聚糖來發(fā)揮。2.2 甘露寡糖的免疫機理2.2.1 吸附腸道病原菌，調(diào)節(jié)非免疫防御機制 胃腸道非免疫防御系統(tǒng)的主要組成部分是內(nèi)源微生物菌群。有益微生物菌群覆蓋在胃腸道豁膜上皮，能防止其它微生物附著，阻斷病原微生物定殖和感染動物的關(guān)鍵步驟- 茹附到翻膜組織2。以甘露寡糖為主的聚寡糖能夠干擾腸道病原體的定殖。 2.2.2 激活機體體液和細胞免疫 甘露寡糖可增加細胞因子的釋放，而細胞因子則可以協(xié)調(diào)不同免疫細胞的活動;提高白細胞介素(IL一2)的濃度，白細胞介素可使T細胞增殖和分化;增強IFN(干擾素)的活性，IFN是由活化的T細胞釋放的細胞因子，IFN的出現(xiàn)促使白細胞、體液和蛋白質(zhì)向感染部位遷移，并活化巨噬細胞，促使其殺死所包圍的細菌。2.2.3 吸附霉菌毒素 MOs可以鰲合胃腸道釋放的黃曲霉素，還可以結(jié)合玉米赤霉烯酮。結(jié)合力呈非直線關(guān)系。大量的體外試驗證明，酵母細胞壁吸附毒素的程度與霉菌種類和細胞壁的制備有關(guān)。目前來看，最有效的是從啤酒酵母細胞壁中提取的脂化甘露聚糖，其具體作用機制尚待進一步研究2.3 R-葡聚糖的免疫機理 R- 葡 聚 糖是葡萄糖的一種聚合物，是酵母細胞壁行使特殊功能的多糖，通常由10-20個單糖組成，相對分子質(zhì)量為650萬一750萬，大多數(shù)為水不溶性或膠質(zhì)的顆粒。與其它糖類不同，一般糖類單糖之間以卜1,4鍵相結(jié)合，而R-葡聚糖中的單糖之間以R一1,3鍵和p一1,6鍵相連。由于特殊的鍵結(jié)合方式和分子氫鍵的存在，其分子呈螺旋形結(jié)構(gòu)，這種特殊的構(gòu)型對動物免疫系統(tǒng)具有較強的刺激作用。R-葡聚糖約占細胞總質(zhì)量的120,6-140,6。體內(nèi)網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)(RES)在葡聚糖的刺激下產(chǎn)生大量對免疫功能起關(guān)鍵作用的巨噬細胞3。而巨噬細胞通過巨噬作用吸收、破壞和清除體內(nèi)損傷、衰老和死亡的自身細胞核侵人體內(nèi)的病原微生物。豬、新生仔雞口服以歸一1,3葡萄糖為主要成分的干酵母細胞壁制劑(YCM)后，能提高巨噬細胞吞噬力4.5。新生犢?？诜CM能促進淋巴細胞轉(zhuǎn)化率和IgG的產(chǎn)生6。故又可將R-葡聚糖稱為免疫多糖。3 酵母細胞壁在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的應(yīng)用 隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，水產(chǎn)動物病害成了制約其健康養(yǎng)殖的關(guān)鍵因素之一。在水產(chǎn)動物營養(yǎng)研究中，研究營養(yǎng)素對動物免疫力的影響 營養(yǎng)免疫學(xué)，是國際上近10年來發(fā)展起來的一門新興學(xué)科。通過營養(yǎng)學(xué)方法來提高養(yǎng)殖動物的免疫力和抗病力是健康養(yǎng)殖、維持養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。目前我國養(yǎng)殖環(huán)境惡化、病害滋生，濫用藥物的情況嚴重，從而影響到我國食物的安全和人民的健康。我國在水產(chǎn)動物營養(yǎng)免疫學(xué)、營養(yǎng)病理學(xué)方面的研究相對起步較晚，應(yīng)該引起有關(guān)方面足夠的重視。2004年5月召開的第11屆國際水產(chǎn)動物營養(yǎng)與飼料研討會明顯突出了綠色、環(huán)保及可持續(xù)性的主題，來自日本、西班牙等國的學(xué)者詳盡講述了營養(yǎng)免疫學(xué)在水產(chǎn)動物營養(yǎng)研究與養(yǎng)殖中的重要性?？梢灶A(yù)見，由于機體免疫與健康養(yǎng)殖、綠色養(yǎng)殖的緊密聯(lián)系，營養(yǎng)免疫學(xué)在水產(chǎn)動物營養(yǎng)中的地位將越來越突出，這為酵母細胞壁這類飼料添加劑的投人使用拓寬了道路。 目前，我國水產(chǎn)動物飼料添加劑的生產(chǎn)企業(yè)普遍存在對單項飼料添加劑或原料生產(chǎn)種類有限、質(zhì)量不高的情況。添加劑原料和添加劑預(yù)混料進口的局面長期以來未能改變。為節(jié)約外匯，促進我國飼料工業(yè)健康發(fā)展，高質(zhì)量飼料添加劑的研究開發(fā)至關(guān)重要。 酵母細胞 壁適用于各種動物飼料，特別是在水產(chǎn)動物中效果顯著。研究實踐表明，飼料中酵母細胞壁的刺激可使魚類免疫器官的發(fā)育加快，T,B淋巴細胞的數(shù)量增多一方面增強魚蝦的非特異性免疫，另一方面又能夠激發(fā)機體體液免疫的產(chǎn)生7. R一葡聚糖還可對一些細菌病原體侵襲進行防護8. 陳昌福9將不同劑量的免疫多糖(酵母細胞壁)拌在飼料中，投喂接種滅活柱狀嗜纖維菌菌苗的異育銀卿，試驗結(jié)果表明，在飼料中添加150 mg/(kg-d)免疫多糖，對受免異育銀娜的免疫應(yīng)答具有較強的調(diào)節(jié)效應(yīng)，表現(xiàn)在提高了血清中凝集抗體效價，增加血液中白細胞的吞噬百分比和吞噬活性;且魚體的增重率與飼料效率都有所增加，證明適當添加酵母細胞壁還有促進異育銀卿生長和攝食的作用。 集約化飼養(yǎng)實踐表明，在飼料中加人酵母細胞壁能減少甚至防止疾病的暴發(fā)，降低死亡率并促進生長。飼料中添加1-r3 kg/t的酵母細胞壁已被證實對魚蝦具有增強免疫調(diào)節(jié)作用，可以增強魚蝦對各種重要疾病和水體環(huán)境變化的抵抗力，提高存活率1070陳昌福等3在南美白對蝦飼料中添加10.0 mg/kg的免疫多糖(酵母細胞壁)，能顯著提高供試南美白對蝦血清和肌肉中ACP和ALP活性(P0.05)，極顯著地提高肝胰腺中ACP,A LP和POD的活性(P0.01)，增強抗哈維弧菌感染的能力。需要注意的是，由于酵母細胞壁含有一定量的甘露寡聚糖，當動物攝人過多時，消化道后部寄生的微生物發(fā)酵過度，食物通過消化道速度加快，產(chǎn)生軟糞，可能引起畜禽消化不良性腹瀉，生長發(fā)育受阻，故應(yīng)控制酵母細胞壁的添加量11。陳昌福91的試驗也反映了這一點:當飼料中免疫多糖的添加量上升到300 mg/墉時，供試異育銀卿的相對增重率和飼料效率并沒有相應(yīng)上升，反而略低于投喂量為150 mg/翰的試驗組。對魚蝦，飼料中酵母細胞壁的推薦用量在其正常狀態(tài)下為1.0-2.0 kg/t，應(yīng)激狀態(tài)下為3.0k g/t， 疾病狀態(tài)下為10k g/t12. 綜上 所 述 ，使用酵母細胞壁作為水產(chǎn)飼料添加劑，可被認為是增強魚蝦抵抗疾病力、保持機體健康、促進生長的最有效手段。根據(jù)水產(chǎn)動物不同生長階段及健康狀態(tài)，以相應(yīng)的比例將酵母細胞壁均勻混人常規(guī)飼料就可生產(chǎn)出動物食用后產(chǎn)生免疫力的天然綠色飼料。酵母在分類上屬于真菌門，是含多種不同分類地位的酵母菌的生態(tài)類群，屬于兼性厭氧微生物，分布廣泛，種類多。酵母添加劑是利用生物技術(shù)生產(chǎn)的微生物添加劑的一種，不僅含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，可直接作為動物飼料的蛋白源，而且還可穩(wěn)定胃腸道微生物區(qū)系，提高動物對纖維素和礦物質(zhì)的消化，增強動物免疫力，吸附致病因子，從而促進動物健康。酵母添加劑在養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)中用作微生態(tài)飼料添加劑始于20世紀20年代中期，最早用作反芻動物的蛋白質(zhì)補充飼料。在美國，該添加劑已被作為一種常規(guī)的飼料成分得到廣泛的應(yīng)用。1飼用酵母菌株的選擇用作飼料的酵母菌種很多，但并非所有酵母菌都能用于家畜飼料，生產(chǎn)上應(yīng)用時應(yīng)注意菌種類型的選擇。理想的酵母菌株應(yīng)具備如下特征：1)具有安全性，對動物和人的健康無害。2)有較強的適應(yīng)外界環(huán)境條件的能力，能抵抗飼料加工過程中的加熱、干燥、擠壓和振動。3)具有促進消化道中某種有益微生物活性的作用。4)可大量培養(yǎng)生產(chǎn)。5)在體溫范圍內(nèi)具有理想的活性。6)具有抗酸能力，用于單胃動物的酵母菌必須具有這一特性，它可抵抗胃中的酸性環(huán)境。2酵母添加劑的作用機制酵母菌具有的眾多生理功能，使其在飼料工業(yè)中得到廣泛的研究與應(yīng)用，其作用機制總結(jié)如下：l)直接營養(yǎng)作用，提供動物多種營養(yǎng)成分，促進動物生長發(fā)育。2)提高動物腸道消化酶活性。3)促進微生物繁殖和增強活性，調(diào)節(jié)胃腸道微生態(tài)平衡。4)提高動物對纖維素和礦物質(zhì)的消化率。5)提高免疫力和抗應(yīng)激能力，吸附致病因子，保障動物健康。3酵母添加劑的種類31酵母多糖酵母多糖(Yeast polysaccharide，YPS)是酵母細胞壁的重要組成部分，廣泛存在于酵母和真菌的細胞壁中，占酵母細胞壁干質(zhì)量的40。酵母多糖的研究隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而逐漸深入，近年來，國內(nèi)外科技工作者對YPS的研究有了許多新的成果。國外研究證實，YPS是大分子多糖，其中含有100300個甘露糖分子。此外，YPS無毒且無誘變性，并具有廣泛的生物學(xué)活性，易于提取，不僅具有一定的營養(yǎng)價值，還具有促生長、增強免疫、抗病毒及抗氧化等多種重要的生物學(xué)功能。32酵母培養(yǎng)物酵母培養(yǎng)物(Yeast Cultures，YC)其應(yīng)用源于20世紀20年代中期，是一種含有酵母菌賴以生長的培養(yǎng)基經(jīng)酵母培養(yǎng)和生物轉(zhuǎn)化的產(chǎn)品，它營養(yǎng)豐富，含有維生素、礦物質(zhì)、消化酶、促生長因子和較齊全的氨基酸，適口性好。在家畜日糧中添加酵母培養(yǎng)物能有效提高家畜對飼料中粗蛋白、粗纖維、礦物元素和維生素等營養(yǎng)成分及能量的消化和吸收；改善粗飼料的適口性；增加采食量；改善瘤胃發(fā)酵；預(yù)防和治療腹脹及腹瀉等消化不良癥；促進幼畜和病畜胃腸發(fā)育及功能的恢復(fù)，進而增強畜體免疫力和抗病力，提高家畜生產(chǎn)性能。目前，用于生產(chǎn)酵母培養(yǎng)物的酵母菌種主要為啤酒酵母，在飼料工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛。33飼料酵母飼料酵母亦為單細胞蛋白，是指用作飼料的酵母單細胞蛋白。飼料酵母干物質(zhì)中蛋白質(zhì)含量可高達50，在畜牧業(yè)一直作為單細胞蛋白而被廣泛使用。生產(chǎn)中酵母可作為優(yōu)質(zhì)蛋白源，部分代替飼料中的魚粉和肉骨粉。目前，多用假絲酵母、得巴利酵母、球擬酵母和紅酵母來生產(chǎn)單細胞蛋白。#p#副標題#e#34酵母細胞壁酵母細胞壁是一種全新、天然和綠色的添加劑，是生產(chǎn)啤酒酵母過程中由可溶性物質(zhì)提取的一種特殊的副產(chǎn)品，占整個細胞干質(zhì)量的2030。其活性成分主要由_13一葡聚糖(570)、甘露寡糖(66)、糖蛋白(220)和幾丁質(zhì)組成。酵母細胞壁可作為一種免疫促進劑，通過激發(fā)和增強機體免疫力，改善動物健康來提高生產(chǎn)性能，尤其能充分發(fā)揮幼齡動物的生長潛力。酵母細胞壁適用于各種動物飼料，特別是在水產(chǎn)動物和斷奶仔豬飼料中效果顯著，國外已普遍使用。35酵母系列微量元素利用酵母菌來富集微量元素鐵、鋅、硒和銅的研究已成為熱點課題，它不僅可顯著提高動物對微量元素的利用率，而且與無機微量元素相比具有安全、穩(wěn)定、易吸收、有效、污染較小及保健等功能，因而在畜牧業(yè)中也有很好的應(yīng)用前景。 4酵母添加劑在養(yǎng)殖中的應(yīng)用酵母添加劑作為一種微生態(tài)制劑，近l0年來在養(yǎng)殖業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。大量試驗表明，酵母添加劑對牛、豬和雞等的生產(chǎn)性能有顯著促進作用，在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的試驗也取得了很好的效果。41酵母添加劑在奶牛生產(chǎn)中的應(yīng)用大量研究表明，酵母培養(yǎng)物能促進瘤胃發(fā)酵，使氨細菌、蛋白質(zhì)合成細菌及纖維菌等大量繁殖生長，從而提高飼料粗纖維消化率及細菌利用非蛋白氮(NPN)合成菌體蛋白的效率，具有顯著的增乳效果。劉強等研究益生酵母添加劑對荷斯坦泌乳母牛泌乳性能的影響，結(jié)果表明，添加酵母可明顯增加干物質(zhì)采食量，緩減體質(zhì)量下降，增加標準奶產(chǎn)量225 kg(d頭)(P005)，乳脂率增加03百分點。Newbold認為，添加酵母培養(yǎng)物可增加采食量，為增加產(chǎn)奶量提供足夠的能量，使奶牛生產(chǎn)性能得以提高。Harrison等報道，泌乳早中期(104 d)添加酵母培養(yǎng)物比泌乳晚期添加效果顯著，而以泌乳中期添加效果更顯著。Wohh等報道，給泌乳早中期奶牛添加酵母培養(yǎng)物，可使奶產(chǎn)量增加44，并且泌乳高峰提前。42酵母添加劑在肉牛生產(chǎn)中的應(yīng)用在肉牛生產(chǎn)中，酵母添加劑可調(diào)控胃腸道發(fā)酵，減少腹瀉和刺激胃腸道的發(fā)育，從而促進犢牛提早采食和生長，對成年牛具有增強動物消化粗纖維的能力，改善肉牛生產(chǎn)性能。黃慶生(2002)研究發(fā)現(xiàn)，酵母添加劑有提高瘤胃內(nèi)羧甲基纖維素酶、水楊苷酶和木聚糖酶活性的效果。Beeson等報道，在青貯料加精料的飼糧中添加酵母培養(yǎng)物，可使肉牛體質(zhì)量提高69。43酵母添加劑在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用諸多研究表明，在豬飼糧中添加酵母添加劑可促進飼料消化吸收，提高生長速度，降低飼養(yǎng)成本。胡友軍等研究了活性酵母對早期斷奶仔豬免疫機能和生產(chǎn)性能的影響，結(jié)果表明，添加活性酵母組斷奶仔豬的試驗?zāi)┵|(zhì)量、日增質(zhì)量、飼料轉(zhuǎn)化率、腹瀉率和T淋巴細胞極顯著優(yōu)于添加金霉素的對照組。董曉莉等用70窩哺乳仔豬研究了6種不同添加劑的效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，各組均可提高仔豬的日增質(zhì)量，其中以添加l的中草藥免疫增強劑和1的酵母培養(yǎng)物最好，添加YC組顯著優(yōu)于對照組，平均日增質(zhì)量提高2986，腹瀉頻次降低2586。張瑞文等在仔豬料中添加025的YC也取得了相似的效果。陳安國等以酒糟酵母取代部分豆粕飼喂生長肥育豬，試驗組與對照組無顯著差異，降低了飼料成本。#p#副標題#e#44酵母添加劑在家禽生產(chǎn)中的應(yīng)用酵母添加劑添加到家禽日糧中，對其生產(chǎn)性能也有明顯的促進作用。洪奇華以嶺南黃肉雞為研究對象，研究了活性酵母對其生長性能的影響。結(jié)果表明，以3活性酵母代替等量豆粕的試驗組049 日齡的平均末質(zhì)量、平均日增質(zhì)量和成活率分別比對照組提高874、891和500，料重比下降1125，差異均顯著。申愛華等研究表明，酵母添加劑在蛋雞上應(yīng)用，可提高產(chǎn)蛋率、降低破蛋率和飼料成本。高仕英等報道，酵母多糖是一種既可促進雞的細胞免疫能力，又可提高其體液免疫應(yīng)答水平的免疫增強劑。張云濤等研究發(fā)現(xiàn)，YPS能促進雛雞的生長和發(fā)育，在雛雞飲水中添加05的YPS，可通過機體免疫作用消滅入侵的大腸桿菌與沙門菌等病原微生物，從而有利于雛雞免疫功能的提高。高天舒等在肉用仔雞育成過程的早期(6日齡)用YPS灌胃(20 mgkg)，可明顯促進肉用仔雞腸道菌群中乳酸桿菌的增殖，抑制大腸桿菌生長。曾正清等以2甘薯或馬鈴薯淀粉渣發(fā)酵制得的酵母飼料飼喂肉仔雞，降低肉仔雞的病死率，提高日增質(zhì)量，改善腸道微生態(tài)環(huán)境。45酵母添加劑在水產(chǎn)動物中的應(yīng)用許多研究表明，酵母培養(yǎng)物作為魚蝦等水產(chǎn)動物的飼料蛋白源，可降低飼料成本，提高水產(chǎn)養(yǎng)殖的經(jīng)濟效益，因此，在水產(chǎn)養(yǎng)殖中同樣可廣泛應(yīng)用。趙林國等利用楊樹葉等農(nóng)林纖維廢料經(jīng)酵母發(fā)酵處理后，營養(yǎng)價值顯著提高，其中氨基酸總量從842增加到l621，粗纖維含量顯著降低，并含有多種酶的高活性。吳新民等利用酵母菌將配合餌料