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酵母细胞壁及其在水产养殖中的应用
2018/4/27 9:40:05

   酵母及其产品用作饲料添加剂始于20世纪70年代中期,最早被用作反刍动物的蛋白质补充饲料。酵母细胞中含有丰富的蛋白质、B族维生素、脂肪、糖、酶等多种营养成分。目上已发现的酵母菌超过500种,分属41属,但并不是所有的酵母菌都能作为饲料添加剂,生产上应用时要注重菌种类型的决定,常用的有假丝酵母、得巴利酵母、球拟酵母和红酵母。利用酵母生产单细胞蛋白(SCP),具有生长速度快、周期短的优点。多项试验表明,酵母作为饲料添加剂,可以促进胃内微生物的生长,防治禽畜胃肠道疾病,增进康泰,提高生产性能。但是,由于饲料酵母味苦、适口性差,使它在生产中的应用受到了限制。


   酵母细胞壁是生产啤酒酵母过程中由可溶性物质提取的一种特殊副产品,占整个细胞干重的20%~30%,它在维持细胞形态和细胞与细胞间的识别中起要紧感化。Gertien等(1999)曾从分子水平上研究了酵母细胞壁的结构,认为它是一个消息 、可被调控的结构,它的结构和组成可以被严格调控并能对环境改动做出广泛响应,Now酵母细胞壁饲料添加剂已引起人们的广泛关注。酵母细胞壁是淡黄色粉末,与酵母饲料比起来没有苦味,适口性好,可以作为免疫促进剂,通过激发和增强机体免疫力,改善动物康泰来提高生产性能,尤其能使幼龄动物发挥其生长潜力。酵母细胞壁在饲料中的用途日益广泛。

   1 化学组成
   在生产过程中,酵母细胞的破壁方法也一直受到关注,目上最常用的是音波震碎法。在尽量保持酵母细胞壁完整的上提下,用音波震碎法将细胞震碎,震碎过的酵母溶液通过多次清洗过滤,除去苦味和杂质,再经 摄氏,酸、碱处理,离心分离等操作获得细胞壁下再喷雾干燥即可得到成品。


   酵母细胞壁的主要活性成分是葡聚糖(约占其干重的57.0百分比)、甘露寡糖(约占干重的6.6百分比)、糖蛋白(约占干重的22.0百分比)、几丁质和其它成分(蛋白质、核酸、类脂和灰分共占其干重的20.0百分比 以下)。

  2 生理功能的感化机理
   酵母细胞壁的主要生理功能由甘露寡糖和β-葡聚糖发挥,它们在动物体内分别行使各自的功能,能对细菌、真菌和病毒引起的疾病以及因为运输、接种、气候等改动引起的应激反应产生非特异性免疫力。


   2.1 甘露寡糖(Mannan Oligosacharides,MOS或BIO-MOS)
   甘露寡糖是由甘露糖和葡萄糖组成的寡糖,一般含有2~10个单糖,单糖之间以α-1,2、α-1,3及α-1,6键相连。甘露寡糖易溶于水,不易溶于有机溶剂,黏度随温度上升逐渐下降,具有奇特的胶凝性能,一般在生理pH值和一贯饲料加工条件下较为稳定,其理化性质因来源不同会稍有异议。


   甘露寡糖含有大量不能被消化酶切断的化学键,在小肠中险些不能被消化利用,进入消化道下段经浓缩才能被动物消化道菌群中的有益菌决定性发酵利用,以有机酸、CH4 、CO2 、H2的形式释放或参与代谢,供给能量。再是,发酵产生的酸性物质会使整个肠道的pH值下降,能抑制有害菌的生长。甘露寡糖还可极大地影响动物的免疫系统,能够干扰肠道病原体的定植,是肠道微生物菌群的强大改良剂。胃肠道非免疫防御系统的主要组成部分是内源微生物菌群,有益微生物菌群覆盖在胃肠道黏膜上皮上以阻断病原微生物的附着,而甘露寡糖有助于肠道有益菌的增殖。易于 ,甘露寡糖被称为“病原菌吸附剂”或“病原菌清除剂”,甘露寡糖的这些功能也在一系列的试验中得到证实。


   甘露寡糖还可以增加细胞因子的释放,细胞因子可以协调不同免疫细胞的活动。甘露寡糖也能提高白细胞介素(IL-2)的浓度,白细胞介素使T细胞增殖和分化。其余,甘露寡糖能够增强IFN(干扰素)的活性,IFN是由活化的T细胞释放的细胞因子,IFN 的出现促使白细胞、体液和蛋白质向感染的部位迁移,并活化巨噬细胞,促使其杀死所包围的细菌。


   Cooney研究发现,甘露寡糖可以螯合胃肠道释放的黄曲霉素,也可以结合苞米赤霉烯酮,结合力呈非直线关系。大量的体外试验证明,酵母细胞壁吸附毒素的程度与霉菌种类和细胞壁的制备有关,最有效的是从啤酒酵母细胞壁中提取的脂化甘露聚糖。


   2.2 β-葡聚糖
   β-葡聚糖约占细胞总重的12%~14%,是一种具有特殊结构的多糖,一贯由10~20个单糖组成,相对分子质料为6 500~7 500,大多数为不溶于水的胶质颗粒。β-葡聚糖中的单糖之间以β-1,3键和β-1,6键相连,由于特殊的键结合方式和分子氢键的存在,β-葡聚糖呈螺旋形分子结构,其特殊的构型对动物免疫系统具有较强的刺激感化。


   大多数动物体内的网状内皮系统存在大量的巨噬细胞,一般环境下,巨噬细胞不具有活性,当β-葡聚糖通过细胞表面糖蛋白与巨噬细胞结合下,巨噬细胞就被激活,通过吞噬感化吸收、破坏和清除体内损伤、衰老和死亡的自身细胞及侵入体内的病原微生物,并诱导机体产生一系列的细胞免疫和体液免疫反应,易于 又将β-葡聚糖称为免疫多糖。β-葡聚糖除了可激活自然杀伤细胞,提高血液中单核细胞、中泄悖细胞和巨噬细胞的吞噬能力之外,还能影响循环血液中细胞因子的含量,也能影响体外培养的淋巴细胞细胞因子的分泌,并可促进脾脏淋巴细胞白细胞介素、干扰素的分泌,还能增强细胞因子的感化。再是,β-葡聚糖可增强T淋巴细胞功能,促进淋巴细胞转化和增殖。机体还有一个要紧的免疫系统——补体系统,它除可直接杀伤和溶解细菌或靶细胞和病毒外,还具有对免疫复合物的调理感化,趋化功能及调节T细胞、B细胞免疫力等感化。易于 ,β-葡聚糖具有明显激活补体系统的感化。


   2.3 蛋白质、几丁质、类脂和酶
   酵母细胞壁中蛋白质的含量约为5%~10% ,大部分蛋白质和糖类结合形成甘露寡糖——蛋白质复合体,酵母细胞壁中的几丁质是N-乙酰葡萄躺戏的线性多聚物,在细胞壁中N-乙酰葡萄躺戏以β-1,4键连接而成。酵母细胞壁的脂质大多由酰化甘油及固醇脂等中性脂质组成,决定细胞壁中脂质含量的圆素尚不清楚。存在于酵母细胞壁内的酶包括转化酶、α-半乳糖苷酶、L-天门冬酰胺酶、氨基酸肽酶Ⅱ、丙酰基-β-葡萄糖苷酶、葡萄糖淀粉酶等,它们都是水解酶,可使细胞在细胞内摄取营养物质。易于 得出,还包括葡聚糖酶、蛋白质二硫还原酶等,这些酶都与细胞壁增殖有关。
   
   3 酵母细胞壁在水产养殖中的应用
   3.1 在鱼类中的应用
   酵母细胞壁可使鱼、虾免疫器官的发育加快,淋巴细胞的数量增加,既可增强非特异性免疫,又能激发机体体液免疫的产生。大量的试验证实,酵母细胞壁及其提取物在畜禽和水产养殖中发挥了很好的防病、治病和保健感化,在美国、巴西和国内台湾省早已普遍使用酵母细胞壁,国内也已开始积极地开发利用。


   Nureco集团官网试验研究表明,酵母细胞壁中的β-葡聚糖和维生素C的组合对巨噬细胞的活性有积极影响。投喂含酵母细胞壁饵料的鱼群,其死亡率 (14.6%)大大低于对照组(35.5%)。巴西ICC集团官网试验证实,饲喂酵母细胞壁可使感染冷水性弧菌病的大西洋鲑鱼成活率由17%提高到70%左右(感染上3周左右饲喂酵母细胞壁),而酵母细胞壁与疫苗联合使用具有更强、更持久的免疫保护感化,使感染的鲑鱼成活率提高到90%。


   外国学者用鲑鳟鱼做了大量试验,证实了酵母细胞壁能够增强鱼类的免疫力。Robertsen等的试验结果表明,从酵母菌中提取的β-葡聚糖能增强大西洋鲑对灭鲑气单胞菌、鳗弧菌和鲁克氏耶尔森氏菌感染的抵抗力。Engstad等的研究证明了大西洋鲑的巨噬细胞上存在β-葡聚糖的受体。Brattgjerd等对大西洋鲑注射酵母葡聚糖下,发现试验鱼的巨噬细胞在离体条件下的吞噬活性明显上升。Anderson等采取应用注射和浸泡法对溪红点鳟接种免疫多糖下,试验鱼对人员感染活菌的抵抗力显著增强。Jeney等将葡聚糖作为佐剂与灭活菌苗联合使用,结果证明能显著提高供试虹鳟的非特异性免疫力。Kawakami等分别用灭活的菌苗、真菌葡聚糖、几丁质和福氏完全佐剂接种鲫鱼,试验发现,各种处理的受免鱼均对杀鱼巴斯德氏菌感染的抵抗力显著增强。Samuel等的试验结果表明,β-葡聚糖能显著增强毛足鲈的抵抗力。


   国内学者在酵母细胞壁对鱼类免疫力影响关键也做了很多对照试验。Chen等的报道指出,注射β-葡聚糖能提高斑点叉尾鲴抗叉尾鲴爱德华氏菌感染的能力。陈昌福等(2004)探讨了口服免疫多糖(酵母细胞壁)对受免异育银鲫免疫应答的调节效应,结果表明,以每千克体重其饲料中添加150.0mg的免疫多糖(酵母细胞壁),对受免异育银鲫的免疫应答具有较强的调节效应,与对照组鱼相比,不单血清中凝集抗体效价兼有提高,而且血液中白细胞的吞噬百分比(PP)和吞噬指数(PI)明显上升。


   酵母细胞壁及其提取物作为水产动物饲料添加剂,能够促进鱼类生长,减少死亡率,降低粪便中氮的排放量,防止污染。酵母细胞壁通过激发免疫功能,维持微生态平衡而增强了动物免疫力,改善动物康泰状况,易于 提高生产性能,使幼龄动物的生长潜力得到充溢发挥。酵母细胞壁及其提取物对鱼类生产性能的感化也备受关注。Yoshida等(1995)报道,甘露寡糖能显著提高鲇鱼细胞活性和饲料利用效率。张起信等(1997)在对牙鲆、石鲽的工厂化养殖中,进行了投喂口服型免疫多糖的试验,在牙鲆饵料中添加免疫多糖,投喂100d下试验组的牙鲆成活率、全长、体重分别比对照组提高0.9%、1.28百分比和2.82百分比。张起信(2003)作了在大菱鲆的饵料中添加免疫多糖的对比养殖试验,经210d投喂下,鱼的平均体长、体重、成活率较未添加免疫多糖的组分别提高14mm、32.6g和4.8%。还有研究表明,鳟鱼苗在体重1~7 g期间受冷水病原菌侵袭下死亡率高达25%,饵料中加入0.7%的MOS下可使该阶段鳟鱼苗的死亡率下降到1%。张红梅(2004)研究了在康泰的建鲤日粮中添加不同水平的酵母甘露寡糖对其生产性能的影响,结果表明,日粮中添加MOS可提高鲤鱼的生产性能,随MOS添加量的增加养殖成活率先升下降,当添加量增加到0.2%时养殖成活率最高达到99.40%,而下成活率降低。


   3.2 在虾类中的应用
   陈昌福在酵母细胞壁对水产动物的影响关键做了很多work,不但研究了其对一些鱼类的影响,还做了口服免疫多糖(酵母细胞壁)对南美白对虾抗哈维弧菌感染感化的试验,结果表明,在南美白对虾饲料中添加免疫多糖(酵母细胞壁),能显著提高供试南美白对虾血清和肌肉中酸泄阕酸酶(ACP)、碱泄阕酸酶(ALP)活性,极显著地提高肝胰腺中ACP、ALP和过氧化物酶(POD)的活性,增强抗哈维弧菌感染的能力。许第新等(2004)将免疫多糖(酵母细胞壁)作为免疫刺激剂注射到克氏原螯虾体内下发现克氏原螯虾肝胰腺中的ACP和ALP活性明显增加。1998年,刘恒等利用从海藻中提取的免疫多糖作为饵料添加剂,以口服形式对南美白对虾进行免疫,结果表明,除个别环境外,试验组南美白对虾的酚氧化酶活力,溶菌、抗菌活力和超氧化物歧化酶活力,均高于对照组。这种免疫多糖虽然是从植物中提取的,但其与微生物多糖有类似结构和性质。刘栋辉(2002)探讨了啤酒酵母β-葡聚糖制剂和维生素C的组合对斑节对虾生长和抗病力的成果,结果发现,啤酒酵母β-葡聚糖制剂和维生素C的组合能显著提高斑节对虾的生长、存活率和血清蛋白水平,显著降低饲料系数,其成果和高剂量VC组是相当的,在攻毒试验中,啤酒酵母β-葡聚糖制剂和维生素C的组合大大提高注射白斑病毒虾的存活率。


   3.3 在其它水产动物中的应用
   除对鱼、虾外,酵母细胞壁及其提取物在水产动物中的应用研究较少。张起信(2002)在剥离下的杂交鲍苗配饵中添加5%的口服型免疫多糖,平均壳高和成活率分别较对照组提高1.55mm和3.2%。孙虎山(2001)给栉孔扇贝体中注射酵母聚糖(酵母细胞壁)下,测定了栉孔扇贝血清和血细胞中参与免疫防御的酚氧化酶(PO)和髓过氧物酶(MPO)的活力,结果表明,注射酵母聚糖下仅1h,试验组血清中PO活力极显著地高于对照组,而血细胞中无PO活力,说明酵母聚糖对栉孔扇贝血淋巴中PO和MPO的活力有增强感化。北京佳伟生物 技术实现 有限集团官网用添加了免疫多糖的饲料对甲鱼进行了饲我子 匝椋峁匝樽榧子闼劳鍪棵飨陨儆诙哉兆椋⒐槟傻贸鲆0.2%的量进行添加从预防疾病成果及节约养殖底关键揣摩均为最佳。
   
  4 展望
   在饲料中添加少量酵母细胞壁或其提取物,能有效的改善水产动物消化道微生物菌群,降低消化道和水产产品中大肠杆菌、沙门氏菌等病原菌量,明显提高水产动物机体的抗病能力。还能够提高增重、饲料转化率等生产性能,而且酵母细胞壁是天然成分,不会带来污染,在动物营养上有良好的应用上景。但要care的是不同种类、年龄和生理状态下的水产动物,酵母细胞壁的最佳添加量会兼有不同,应该经过充溢试验下细目最佳添加量;日粮中的其它成分或其它添加剂有可能对酵母细胞壁感化的发挥产生协同或拮抗感化,这关键还需要深入研究。

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