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酵母源生物饲料的研究应用

  作者: 来源: 日期:2011-09-22  
酵母源生物饲料作为天然的绿色生物添加剂,在改善动物消化道健康、强化免疫水平、稳定饲料质量、提高动物产品质量及改善繁殖性能等多方面有良好的应用前景。酵母源饲料中除酵母培养物外,均属以酵母活菌或酵母的某部分功能性组分为主要成分的产品,其中的活性酵母菌、酵母细胞壁多糖、酵母水解物、复合酵母和酵母培养物均可作为微生态制剂来改善动物肠道健康水平。

    1 酵母源生物饲料产品分类及区别
    1.1 酵母(酵母细胞、酵母菌、活性酵母)
    酵母属单细胞生物体的一种微生物真菌,具有典型的细胞结构,有细胞壁、细胞膜、细胞核、液泡、线粒体、细胞质等,是非常好的蛋白质和氨基酸来源,酵母中蛋白质含量约占50%,是一种安全、营养丰富、均衡的食用微生物,是一种益生菌类微生态制剂。活性酵母含干物质95%,是饲料工业中最常见的实用酵母产品。酵母属兼性厌氧菌,在进入动物胃肠后消耗氧气而造成厌氧环境,从而促进有益菌群的繁殖,改善动物微生态平衡。酵母不仅具有较宽的pH范围,对胃酸具有良好的耐受性,同时在发酵过程中产酸促进饲料消化。
    1.2 酵母培养物(YC)
    酵母培养物与酵母是完全不同的两种物质。常用来发酵YC的酵母菌是酿酒酵母,YC是一种非常复杂的产品,是在特定工艺条件控制下由酵母在特制的培养基上经过充分发酵后所形成的微生态制品。不仅含有酵母细胞内的营养物,而且还含有发酵后形成的代谢产物和经发酵后变异的培养基,少量已无活性的酵母细胞所构成。YC含有丰富的维生素、酶、各种营养成分和某些重要的协同因子。
    1.3 复合酵母产品
    主要以除酵母培养物外的多种酵母源生物饲料为原料合理调配得到的一类产品,一般以酵母细胞壁及酵母水解物为主要成分,具有良好的微生态调节功效。
    1.4 啤酒酵母
    运用现代生物技术把酵母加工成纯天然的营养酵母,其特点:低脂、低糖、不含胆固醇;富含优质蛋白质;完整的B族维生素(世界上已发现富含完整B族维生素的食物有4种:肝脏、酵母、米糠和麦芽,酵母含量最均衡,且酵母中B族维生素是以易被吸收磷酸酯形式存在);富含钙、镁、钾、铁、锌、硒、铬、铜、锰等十几种矿物质,这些矿物质和酵母细胞的蛋白质及多糖结合而形成14种结合态的有机矿物质,利于机体吸收,避免无机态矿物质对消化道的刺激等不良作用。

    2 酵母、酵母培养物及复合酵母产品的成分组成及生物学功能

表1  酵母、酵母培养物及复合酵母产品的成分组成及生物学功能

项目

酵母培养物

活性酵母

复合酵母产品

酵母细胞及内容物

发酵代谢物

酵母细胞壁

酵母水解物

主要效力因子

发酵代谢物

活酵母细胞

活酵母细胞

    2.1 酵母细胞壁
    占细胞干物质重的30%,一般分3层,中间是糖蛋白层,内外两层为葡聚糖层和甘露聚糖层。酵母源饲料能发挥多大功效,酵母细胞壁起决定性作用。葡聚糖和甘露聚糖既有调理胃肠、改善消化道菌群结构、清脂排毒作用,还有抗辐射、清毒抗炎、增强机体免疫力的特别功效。
    2.2 酵母细胞内容物
    含有蛋白质、氨基酸、维生素、矿物质、微量元素螯合物、核酸及代谢活性物质等多种成分。细胞内容物中蛋白质含量丰富,氨基酸组成比例近于理想状态,特别是赖氨酸含量较高。
    2.3 酵母水解物
    是酵母细胞的水解产物,可通过自溶(细胞内的自溶酶)或通过外加酶水解得到,含有大量的氨基酸、小肽、丰富B族维生素、谷胱甘肽及核苷酸类物质,其中发挥益生素作用的功能成分是核苷酸,具有改善动物肠道菌群的作用。
    2.4 酵母细胞代谢产物
    酵母培养物的核心价值在于它里面的发酵代谢物,它们是在YC制造过程中由活酵母在厌氧条件下经充分发酵所产生的,主要成分为营养代谢物(包括酵母菌、肽、有机酸、寡糖、氨基酸、乳酸菌、核苷酸等)、增味剂和芳香物质、酶类及其他对促进畜禽生长有益的未知因子等。YC用来向动物胃肠道内的寄生微生物提供额外营养底物,而营养底物的主要成分正是那些代谢产物。有些蛋白质合成后构成菌体成分,有的成为分泌蛋白。如酿酒酵母含163个分泌蛋白,除能为动物提供营养物质,还能增强适口性,提高机体免疫力,为胃肠道微生物提供促生长因子等。

    3 酵母源生物饲料的营养作用及机制
    酵母细胞壁多糖能改善动物消化道的菌群结构,是一种具有抗生素和益生素双重作用的免疫促进剂。其机制在于酵母细胞壁中含有甘露寡糖和β-葡聚糖二种功能性多糖。
    3.1 提高机体免疫力,改善动物健康状态
    酵母细胞壁内层β-葡聚糖是一种高效免疫增强剂,其生物活性与它的分子大小密切相关,高分子葡聚糖具有较强免疫活性,是一种高效免疫增强剂,它能增强机体的免疫力和抗病力,对细菌、真菌和病毒引起的畜禽疾病及由于运输、接种、气候变化等引起的应激反应产生非特异性免疫,维护和增强动物免疫能力。研究表明β-葡聚糖是免疫反应的基质,在免疫上有如下效果:(1)刺激动物体内淋巴细胞的增殖;(2)活化动物体内的巨噬细胞;(3)增加动物体产生自然杀伤细胞能力;(4)诱使动物对念珠菌症产生非特异性免疫,提高存活率。此外,它还有清除游离基、抗辐射、溶解胆固醇,预防高脂血症及抵抗滤过性病毒、真菌、细菌等引起的感染。
    3.2 甘露聚糖是一种良好的益生元,是酶解甘露聚糖完全从α-(1,6)-糖苷键连接的骨架处断开,生成若干寡糖侧链,由于许多病原菌利用含有D-甘露糖受体的I型纤毛附着于肠道表面。甘露聚糖与病原菌在肠壁上的受体非常相似,并与类丁质有很强的结合力。酵母细胞壁多糖为细菌提供了丰富的甘露糖源,从而避免细菌与肠壁的亲和,使病原菌不再附着于肠壁上,而部分与甘露聚糖相结合。病原菌不能利用甘露寡糖作为供其生长的能量来源,导致病原菌缺乏能源而失去了胃肠道定殖的机会。甘露聚糖在消化道中不可溶、不吸收,也不产生黏性,也不会被消化酶降解,从而携带病原菌通过肠道而排出体外,而优化了动物肠道的菌群结构,故又称为“病原菌吸附剂”。酵母细胞壁其本身为免疫增强剂,又可通过吸附霉菌毒素等有害物质进一步间接提高免疫力,目前市场上有些霉菌吸附剂其主要成分就是含有酵母细胞壁。
    3.3 酵母培养物中乳铁蛋白是结合病原菌生长所必需的3价铁离子,抑制病原菌繁殖
    YC中乳酸和琥珀酸等有机酸含量高,可减少病原微生物的数量;YC中的生物活性物质(尤其活酵母菌)能吸附消化道中的氧气,促进有益菌增殖,保护肠细胞免受病原菌及释放毒素攻击;YC在后消化道有非常重要的功效,能吸附病源微生物、霉菌毒素等有害菌,分解清除有害微生物分泌的内毒素,激活动物免疫反应,提高动物的日增重和饲料转化率。
    3.4 提高采食量,增强肠道消化吸收能力,防止营养性腹泻
    酵母源饲料特有的香味和谷氨酸、大量核酸及核酸盐有很好的诱食性;其含有多种内外源消化酶(如蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶及葡聚糖酶等),并能增加绒毛高度及隐窝深度,从而提高动物消化吸收能力;其中的B族维生素等活性物质可提高肠道消化酶活性,调节胃肠道微生态而提高消化吸收能力,促使动物健康生长,提高饲料利用率和改善动物生产水平;酵母水解物含有的氨基酸、小肽、B族维生素、谷胱甘肽及核苷酸类物质,具有改善动物肠道菌群的作用。

    4 酵母源生物饲料在养殖中的应用
    酵母类产品价格差别较大,一般的酵母粉(无活酵母菌)较便宜。而YC产品主要分两大类:一类是以酵母活细胞为主的活性酵母(价格较贵),以活酵母形式被用在饲料中,这类产品部分能耐饲料制粒时的高温,但活酵母细胞在动物肠胃内很难生存,会受到肠胃内其他微生物细菌攻击,还未来得及产生代谢物就被杀灭,所以仅通过饲喂酵母细胞,不可能获得酵母培养物中所含有的全部有益成分;另一类是以含有大量酵母代谢产物为主的产品,并不强调活细胞的作用,作为饲料添加剂,酵母自身的生长对其在动物肠道内的生物学作用并不重要,细胞代谢活性要比繁殖力更重要,所以,虽然大部分酵母可能会丧失繁殖能力,但仍可保持代谢活性。YC在厌氧环境中不仅能保持代谢活性,能耐受干燥、加热和酸性等环境,其代谢产物也能刺激动物肠胃内的微生物细菌。由于酵母菌和酵母培养物的差异性,将两者结合使用可发挥最佳作用。
    (参考文献略)

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