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1、一种新型水产饲料添加剂-酵母细胞壁摘要:酵母细胞壁是一种新型的环保型饲料添加剂，在水产养殖中应用十分广泛。影响肠道微生态平衡.增殖肠道有益菌，抑制有害菌，提高动物免疫机能.促进新陈代谢大量试验表明，它能，从而提高动物的生产性能和经济效益。综述了酵母细胞壁的组成成分、免疫机理及其在水产养殖中的应用情况，并展望了酵母细胞壁作为水产饲料添加剂的应用前景。1 前言抗生素和化学药物引起病原菌耐药性和养殖水体中微生态环境失衡等问题逐渐成为水产养殖业中日益严峻的问题。随着绿色养殖模式的推广，抗生素和化学药物的使用在水产养殖中受到越来越多的限制。2002 年 3 月 25 日，欧盟公布的一项旨在提高欧洲食品安
2、全水平的计划显示，欧盟将在之后的几年内全面禁止在动物饲料中添加抗生素类药物。欧盟食品安全官员称，到 2006 年将全面禁止抗生素用于动物饲料。这促使水产科技工作者寻找既能提高水产动物生产性能厂能预防疾病而又不会明显增加生产成本的营养和管理新措施。此类措施主要依据养鱼八字经“水、种、饵、管、密、混、轮、防”进行设计，如水环境的控制、改良水产动物的遗传品系药物及免疫程序的使用、饲料配方设计和饲料添加剂的开发、养殖管理、放养密度、混养种类、轮捕轮放、预防疾病等。这些措施多数要么改变动物胃肠道微生物菌群。要么增强动物的免疫能力，而后者是最受政府和消费市场欢迎的策略。因此水产饲料配方师和饲料加工厂商开始
3、着重于通过设计饲料配方和加人新型添加剂而增强水产动物的免疫能力。酵母提取物，尤其酵母细胞壁就是在这方面具有很大潜力的一种新型添加剂。酵母是一类单细胞微生物，结构简单，属于真菌类。目前已知的酵母菌有 370 余种。酵母及酵母饲料用作饲料添加剂始于 20 世纪 20 年代中期，最早是用做反当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、酶等多种营养成分和某些协调因子。酵母菌具有的众多生理功能，使其在饲料工业中得到了广泛的研究与应用。酵母细胞壁是一种全新、天然、绿色添加剂，其产品淡黄色，粉末状，无苦味，是生产啤酒酵母过程中由可溶性物质提取的一种特殊的副产品，占整个细胞干质
4、量的 20%-30%，在维持细胞形态和细胞与细胞间的识别中起重要作用。近年研究认为，酵母细胞壁含有的甘潺寡糖(Mannano ligosacharides,M OS 或 BIO 一 MOs)和卜葡聚糖可对细菌、病毒引起的疾病及环境因素引起的应激反应产生非特性免疫力。2 酵母细胞壁的成分及其免疫机理2.1 酵母细胞壁的成分酵母细胞壁的结构是一个动态且被调控的结构，其结构和组成可以被严格调控并能对环境变化作出广泛地响应1。酵母细胞壁主要由葡聚糖、甘露寡糖、糖蛋白和几丁质组成，葡聚糖构成细胞壁的基质，其上覆盖一层甘露寡糖，占细胞壁干质量的 85%左右。酵母细胞壁物质对酸解过程比较稳定，其碎片能完好无
5、损地通过胃或皱胃。这种能抵抗酸消化的能力，造就了它在不同种类动物中的广泛应用。酵母细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)和几丁质组成，其它成分如蛋白质、核酸、类脂和灰分占其干质量的 20.0%以下。酵母细胞壁可作为一种免疫促进剂，通过激发和增强机体免疫力，改善动物健康来提高生产性能，尤其是能充分发挥幼龄动物的生长潜力。其功能主要由甘露寡糖和 P 一葡聚糖来发挥。2.2 甘露寡糖的免疫机理2.2.1 吸附肠道病原菌，调节非免疫防御机制 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豁膜上皮，能防止其它微生
6、物附着，阻断病原微生物定殖和感染动物的关键步骤- 茹附到翻膜组织2。以甘露寡糖为主的聚寡糖能够干扰肠道病原体的定殖。2.2.2 激活机体体液和细胞免疫甘露寡糖可增加细胞因子的释放，而细胞因子则可以协调不同免疫细胞的活动;提高白细胞介素(IL 一 2)的浓度，白细胞介素可使 T 细胞增殖和分化;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部位迁移，并活化巨噬细胞，促使其杀死所包围的细菌。2.2.3 吸附霉菌毒素MOs 可以鳌合胃肠道释放的黄曲霉素，还可以结合玉米赤霉烯酮。结合力呈非直线关系。大量的体外试验证明，酵母细胞壁
7、吸附毒素的程度与霉菌种类和细胞壁的制备有关。目前来看，最有效的是从啤酒酵母细胞壁中提取的脂化甘露聚糖，其具体作用机制尚待进一步研究2.3 R-葡聚糖的免疫机理R- 葡 聚 糖是葡萄糖的一种聚合物，是酵母细胞壁行使特殊功能的多糖，通常由 10-20 个单糖组成，相对分子质量为 650 万一 750 万，大多数为水不溶性或胶质的颗粒。与其它糖类不同，一般糖类单糖之间以卜 1,4 键相结合，而 R-葡聚糖中的单糖之间以 R 一 1,3键和 p 一 1,6 键相连。由于特殊的键结合方式和分子氢键的存在，其分子呈螺旋形结构，这种特殊的构型对动物免疫系统具有较强的刺激作用。R-葡聚糖约占细胞总质量的 12
8、0,6-140,6。体内网状内皮系统(RES)在葡聚糖的刺激下产生大量对免疫功能起关键作用的巨噬细胞3。而巨噬细胞通过巨噬作用吸收、破坏和清除体内损伤、衰老和死亡的自身细胞核侵人体内的病原微生物。猪、新生仔鸡口服以归一 1,3 葡萄糖为主要成分的干酵母细胞壁制剂(YCM)后，能提高巨噬细胞吞噬力4.5。新生犊牛口服 YCM 能促进淋巴细胞转化率和 IgG 的产生6。故又可将 R-葡聚糖称为免疫多糖。3 酵母细胞壁在水产养殖业的应用随着水产养殖业的发展，水产动物病害成了制约其健康养殖的关键因素之一。在水产动物营养研究中，研究营养素对动物免疫力的影响 营养免疫学，是国际上近 10 年来发展起来的一
9、门新兴学科。通过营养学方法来提高养殖动物的免疫力和抗病力是健康养殖、维持养殖业可持续发展的重要途径。目前我国养殖环境恶化、病害滋生，滥用药物的情况严重，从而影响到我国食物的安全和人民的健康。我国在水产动物营养免疫学、营养病理学方面的研究相对起步较晚，应该引起有关方面足够的重视。2004 年 5 月召开的第 11 届国际水产动物营养与饲料研讨会明显突出了绿色、环保及可持续性的主题，来自日本、西班牙等国的学者详尽讲述了营养免疫学在水产动物营养研究与养殖中的重要性。可以预见，由于机体免疫与健康养殖、绿色养殖的紧密联系，营养免疫学在水产动物营养中的地位将越来越突出，这为酵母细胞壁这类饲料添加剂的投人使
10、用拓宽了道路。目前，我国水产动物饲料添加剂的生产企业普遍存在对单项饲料添加剂或原料生产种类有限、质量不高的情况。添加剂原料和添加剂预混料进口的局面长期以来未能改变。为节约外汇，促进我国饲料工业健康发展，高质量饲料添加剂的研究开发至关重要。酵母细胞 壁适用于各种动物饲料，特别是在水产动物中效果显著。研究实践表明，饲料中酵母细胞壁的刺激可使鱼类免疫器官的发育加快，T,B 淋巴细胞的数量增多一方面增强鱼虾的非特异性免疫，另一方面又能够激发机体体液免疫的产生7. R 一葡聚糖还可对一些细菌病原体侵袭进行防护8.陈昌福9将不同剂量的免疫多糖( 酵母细胞壁)拌在饲料中，投喂接种灭活柱状嗜纤维菌菌苗的异育银
11、卿，试验结果表明，在饲料中添加 150 mg/(kg-d)免疫多糖，对受免异育银娜的免疫应答具有较强的调节效应，表现在提高了血清中凝集抗体效价，增加血液中白细胞的吞噬百分比和吞噬活性;且鱼体的增重率与饲料效率都有所增加，证明适当添加酵母细胞壁还有促进异育银卿生长和摄食的作用。集约化饲养实践表明，在饲料中加人酵母细胞壁能减少甚至防止疾病的暴发，降低死亡率并促进生长。饲料中添加 1-r3 kg/t 的酵母细胞壁已被证实对鱼虾具有增强免疫调节作用，可以增强鱼虾对各种重要疾病和水体环境变化的抵抗力，提高存活率1070 陈昌福等3 在南美白对虾饲料中添加 10.0 mg/kg 的免疫多糖(酵母细胞壁 )
12、，能显著提高供试南美白对虾血清和肌肉中 ACP 和 ALP 活性(P0.05) ，极显著地提高肝胰腺中 ACP,A LP 和 POD 的活性(P0.01)，增强抗哈维弧菌感染的能力。需要注意的是，由于酵母细胞壁含有一定量的甘露寡聚糖，当动物摄人过多时，消化道后部寄生的微生物发酵过度，食物通过消化道速度加快，产生软粪，可能引起畜禽消化不良性腹泻，生长发育受阻，故应控制酵母细胞壁的添加量11。陈昌福91 的试验也反映了这一点 :当饲料中免疫多糖的添加量上升到 300 mg/墉时，供试异育银卿的相对增重率和饲料效率并没有相应上升，反而略低于投喂量为 150 mg/翰的试验组。对鱼虾，饲料中酵母细胞壁
13、的推荐用量在其正常状态下为 1.0-2.0 kg/t，应激状态下为 3.0k g/t， 疾病状态下为 10k g/t12.综上 所 述 ，使用酵母细胞壁作为水产饲料添加剂，可被认为是增强鱼虾抵抗疾病力、保持机体健康、促进生长的最有效手段。根据水产动物不同生长阶段及健康状态，以相应的比例将酵母细胞壁均匀混人常规饲料就可生产出动物食用后产生免疫力的天然绿色饲料。酵母在分类上属于真菌门，是含多种不同分类地位的酵母菌的生态类群，属于兼性厌氧微生物，分布广泛，种类多。酵母添加剂是利用生物技术生产的微生物添加剂的一种，不仅含有丰富的营养物质，可直接作为动物饲料的蛋白源，而且还可稳定胃肠道微生物区系，提高动
14、物对纤维素和矿物质的消化，增强动物免疫力，吸附致病因子，从而促进动物健康。酵母添加剂在养殖业生产中用作微生态饲料添加剂始于20世纪20 年代中期，最早用作反刍动物的蛋白质补充饲料。在美国，该添加剂已被作为一种常规的饲料成分得到广泛的应用。1饲用酵母菌株的选择用作饲料的酵母菌种很多，但并非所有酵母菌都能用于家畜饲料，生产上应用时应注意菌种类型的选择。理想的酵母菌株应具备如下特征：1)具有安全性，对动物和人的健康无害。2)有较强的适应外界环境条件的能力，能抵抗饲料加工过程中的加热、干燥、挤压和振动。3)具有促进消化道中某种有益微生物活性的作用。4)可大量培养生产。5) 在体温范围内具有理想的活性。
15、6)具有抗酸能力，用于单胃动物的酵母菌必须具有这一特性，它可抵抗胃中的酸性环境。2酵母添加剂的作用机制酵母菌具有的众多生理功能，使其在饲料工业中得到广泛的研究与应用，其作用机制总结如下：l) 直接营养作用，提供动物多种营养成分，促进动物生长发育。2) 提高动物肠道消化酶活性。3)促进微生物繁殖和增强活性，调节胃肠道微生态平衡。4)提高动物对纤维素和矿物质的消化率。5)提高免疫力和抗应激能力，吸附致病因子，保障动物健康。3酵母添加剂的种类31酵母多糖酵母多糖(Yeast polysaccharide，YPS) 是酵母细胞壁的重要组成部分，广泛存在于酵母和真菌的细胞壁中，占酵母细胞壁干质量的40。
16、酵母多糖的研究随科学技术的发展而逐渐深入，近年来，国内外科技工作者对 YPS 的研究有了许多新的成果。国外研究证实，YPS 是大分子多糖，其中含有100300个甘露糖分子。此外，YPS 无毒且无诱变性，并具有广泛的生物学活性，易于提取，不仅具有一定的营养价值，还具有促生长、增强免疫、抗病毒及抗氧化等多种重要的生物学功能。32酵母培养物酵母培养物(Yeast Cultures，YC)其应用源于20世纪20年代中期，是一种含有酵母菌赖以生长的培养基经酵母培养和生物转化的产品，它营养丰富，含有维生素、矿物质、消化酶、促生长因子和较齐全的氨基酸，适口性好。在家畜日粮中添加酵母培养物能有效提高家畜对饲料中粗蛋白、粗纤维、矿物元素和维生素等营养成分及能量的消化和吸收；改善粗饲料的适口性；增加采食量；改善瘤胃发酵；预防和治疗腹胀及腹泻等消化不良症；促进幼畜和病畜胃肠发育及功能的恢复，进而增强畜体免疫力和抗病力，提高家畜生产性能。目前，用于生产酵母培养物的酵母菌种主要为啤酒酵母，在饲料工业中应用最为
