酵母在飼料工業(yè)中的新應(yīng)用

diamond800 · 發(fā)表于 2008-3-17 08:44:58

酵母在飼料工業(yè)中的新應(yīng)用
酵母菌是單細(xì)胞真菌，圓形、卵圓形或圓柱形，其細(xì)胞大小約為1～5μm×5～30μm，最長(zhǎng)可達(dá)100μm。酵母細(xì)胞含豐富的蛋白質(zhì)、氨基酸以及多種維生素，尤其是B族維生素以及各種消化酶類(lèi)，在飼料工業(yè)中酵母主要作為蛋白質(zhì)飼料使用，最早是用作反芻動(dòng)物的蛋白質(zhì)補(bǔ)充飼料。隨著科學(xué)的進(jìn)步，特別是現(xiàn)代生物工程技術(shù)的飛速發(fā)展，人們除了生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白作為優(yōu)質(zhì)飼料蛋白外，還利用不同的酵母以及不同的加工方法研制成對(duì)動(dòng)物有不同功效的多種飼料添加劑。一般說(shuō)來(lái)，適用于飼料的有產(chǎn)阮假絲酵母、熱帶假絲酵母、啤酒酵母、酶脂假絲酵母、葡萄酒酵母、巴氏酵母、生香酵母和白地霉等。

　　優(yōu)質(zhì)的單細(xì)胞蛋白飼料
　　隨著畜牧業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，畜禽必需的蛋白質(zhì)飼料越來(lái)越缺乏。1980年全世界的畜牧業(yè)所需蛋白質(zhì)為4.3億噸，而到1990年這個(gè)數(shù)字超過(guò)5.24億噸，到2000年這個(gè)數(shù)字已超過(guò)9億噸。因此，許多國(guó)家都已建立起單細(xì)胞蛋白的新產(chǎn)業(yè)。飼料酵母單細(xì)胞蛋白，是指用作飼料的酵母單細(xì)胞蛋白。酵母菌體蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高，飼料酵母干物質(zhì)中蛋白質(zhì)含量可高達(dá)50％，其賴(lài)氨酸含量比大豆還高，接近動(dòng)物蛋白，色氨酸含量比大豆高7倍以上，還含有B族維生素、礦物質(zhì)以及其他生理活性物質(zhì)，是一種多維高蛋白活性酵母飼料，而一直作為單細(xì)胞蛋白被廣泛使用。生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白，目前多用假絲酵母、得巴利酵母、球擬酵母和紅酵母來(lái)生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白。利用酵母生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白（SCP），生產(chǎn)速度快，周期短。接種酵母1小時(shí)～3小時(shí)后可繁殖一代。
　　酵母不但可大幅提高飼料原料的蛋白質(zhì)水平，酵母菌還含有豐富的酶類(lèi)，如胃蛋白酶、淀粉酶等，消化率高，一般消化率可達(dá)80%～90%。酵母發(fā)酵飼料能促進(jìn)微生物繁殖，提高消化率，促進(jìn)增重，提高飼料報(bào)酬。應(yīng)用酵母發(fā)酵飼料配制日糧時(shí)，要考慮氨基酸平衡，特別是賴(lài)氨酸、蛋氨酸等限制性氨基酸的含量要滿(mǎn)足動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)需要。隨著微生物工程和發(fā)酵工程的發(fā)展，酵母越來(lái)越被廣泛用于優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)飼料的生產(chǎn)。

　　飼料酶添加劑
飼料酶添加劑的應(yīng)用
　　酵母細(xì)胞壁裂解后可產(chǎn)生多種酶類(lèi)，活的酵母細(xì)胞也可胞外分泌多種酶，如淀粉酶、蛋白酶、纖維素酶等。因而，酵母可加強(qiáng)對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化利用，促進(jìn)畜禽生長(zhǎng)，增進(jìn)其食欲，增強(qiáng)抵抗疾病和抗應(yīng)激的能力。
　　生產(chǎn)RC飼料酵母含有較高比例的活性酵母細(xì)胞、消化酶（淀粉酶17mg/g，蛋白酶168GDU/g），可促進(jìn)動(dòng)物對(duì)飼料的消化吸收，提高飼料的轉(zhuǎn)化率。試驗(yàn)表明，在豬的日糧中添加RC飼料酵母1.48%或2.96%，可促進(jìn)豬的生長(zhǎng)發(fā)育，并提高飼料轉(zhuǎn)化率。以酵母培養(yǎng)物、木聚糖酶、β-葡聚糖酶、纖維素酶、酸性蛋白酶等為主要組成成分的JW活菌酶在子豬非常規(guī)飼料（15%次粉、5%麥麩替代20%的玉米）中添加0.1%時(shí)，日增重比對(duì)照組提高14.3%，比酶制劑組提高4.35%，飼料利用率比對(duì)照組提高3.8%～7.5%，比市售酶制劑組提高0.4%；在子豬常規(guī)飼料中添加0.1%的JW活菌酶，試驗(yàn)組比對(duì)照組日增重提高8.5%，飼料報(bào)酬提高6%；在蛋禽濃縮料中添加0.1%的JW活菌酶，試驗(yàn)組比對(duì)照組產(chǎn)蛋率提高0.43%，飼料利用率提高6.38%。利用篩選到的克魯斯假絲酵母（Candi鄄daKrusei）WZ-001所產(chǎn)的植酸酶水解豆粕和麩皮中的植酸，模擬動(dòng)物胃腸pH環(huán)境，對(duì)克魯斯假絲酵母WZ-001植酸酶和兩種與其酶活相同的商品酶降解飼料中的植酸脫磷的能力進(jìn)行了比較。結(jié)果表明：WZ-00l植酸酶水解飼料植酸10小時(shí)時(shí)釋放的無(wú)機(jī)磷量是原游離磷的4.89倍，植酸水解率為67%，均高于酶活相同的兩種商品酶。

　　飼料酶添加劑的新進(jìn)展
微生物能產(chǎn)生多種可用作飼料添加的酶，但一般天然菌株產(chǎn)酶量很低，直接用其生產(chǎn)成本較高，于是人們開(kāi)始構(gòu)建基因工程菌以提高酶產(chǎn)量，進(jìn)而大規(guī)模生產(chǎn)。酵母可作為生物反應(yīng)器來(lái)進(jìn)行多種酶的生產(chǎn)。酵母是生產(chǎn)真核異源蛋白的宿主菌，易于遺傳操作，兼有原核生物生長(zhǎng)特性及真核蛋白的翻譯后加工修飾特點(diǎn)。而且近年來(lái)，隨著發(fā)酵方法的完備和甲醇調(diào)節(jié)型啟動(dòng)子的出現(xiàn)，畢氏酵母以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和潛力得到廣泛利用。其能以甲醇為碳源，生長(zhǎng)快，能達(dá)到很高的細(xì)胞濃度，是外源蛋白的理想表達(dá)整體。適于表達(dá)胞內(nèi)或胞外外源蛋白，且具有高穩(wěn)定性。適應(yīng)性強(qiáng)，易于處理，可以在廉價(jià)的非選擇性培養(yǎng)基中生長(zhǎng)，還可進(jìn)行轉(zhuǎn)錄后修飾。由于該表達(dá)系統(tǒng)的諸多優(yōu)點(diǎn)，人們?cè)絹?lái)越多地研究利用它作為外源基因的表達(dá)系統(tǒng)來(lái)生產(chǎn)目的飼料酶。
　　將黑曲霉糖化酶GAIcDNA與大麥α-淀粉酶基因?qū)脶劸平湍窯RF18，獲得酵母基因工程菌，使α-淀粉酶、糖化酶基因得到高效表達(dá)。以甲醇酵母為表達(dá)系統(tǒng)，使黑曲霉N25植酸酶phyA基因高效表達(dá)，表達(dá)量是出發(fā)菌株黑曲霉的近70倍（35646.7U/毫升∶513.4U/毫升），酶作用最適溫度為55℃，最適pH值為4.6，在pH值5.5～5.6范圍內(nèi)均具較高的酶活性，pH值耐受性較好。發(fā)現(xiàn)重組甲醇酵母中表達(dá)的A.niger963的植酸酶與天然植酸酶的酶具有正常的生物學(xué)活性，其表達(dá)量卻大大提高。還有大量的研究表明，使用酵母工程菌來(lái)生產(chǎn)植酸酶是很具發(fā)展前景的。在克隆、表達(dá)了黑曲霉（AspergillusnigerN402）酸性木聚糖酶基因的基礎(chǔ)之上，使該基因在巴斯德畢氏酵母中表達(dá)，實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建的基因工程菌所產(chǎn)的木聚糖酶最適作用pH值為4.0，在pH值2.0～5.5之間基本穩(wěn)定，最適溫度為37℃，耐熱性較好，適合動(dòng)物消化道的生理?xiàng)l件。酵母作為基因工程菌在飼料資源開(kāi)發(fā)和利用方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　
酵母作為益生素
酵母屬于真菌類(lèi)，不是人和動(dòng)物腸道的固有菌，但可以產(chǎn)生多種消化酶類(lèi)，可以在消化道內(nèi)代謝。作為益生素使用的酵母則是以活細(xì)胞的形式，通常為酵母培養(yǎng)物。酵母培養(yǎng)物在飼料工業(yè)中的應(yīng)用，有許多優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗炔粫?huì)干擾抗生素的作用，又可以增加飼料的穩(wěn)定性，作為消化劑還有助于提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用。研究了不同添加水平的酵母飼料對(duì)肉子雞腸道主要微生物及免疫機(jī)能的影響，發(fā)現(xiàn)在日糧中添加2%的酵母飼料能提高肉子雞的體增重，增加胸腺小葉數(shù)，增強(qiáng)肉子雞免疫功能；添加1%~2%的酵母飼料能夠降低糞便中、盲腸食糜中大腸桿菌的數(shù)量，增加乳酸桿菌的數(shù)量。酵母可提高非反芻家畜對(duì)磷的利用率。證明酵母能在消化道后段存活，并可促進(jìn)植酸酶的產(chǎn)生。發(fā)現(xiàn)飼喂酵母添加劑的馬，其磷酸植酸鹽的消化吸收能力提高。他認(rèn)為，這種活性與酵母培養(yǎng)物能通過(guò)影響消化道中微生物區(qū)系而影響植酸酶活性和增加腸后段礦物質(zhì)的吸收。
　　以酶解玉米芯原料和能產(chǎn)生蝦青素的法夫酵母作為生產(chǎn)菌（一種類(lèi)胡蘿卜素，可作為飼料營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑，還具有高度淬滅單重態(tài)氧（1O2）和消除自由基的作用，增強(qiáng)機(jī)體免疫力），生產(chǎn)高營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的酵母飼料。
　　目前使用的菌種主要是芽孢桿菌和乳酸菌及其混合物。由于抗生素的使用受到限制，這種天然飼料添加劑的使用必將受到人們的重視。

　　酵母細(xì)胞壁
酵母細(xì)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(wú)苦味。它是生產(chǎn)啤酒酵母過(guò)程中由可溶性物質(zhì)提取的一種特殊的副產(chǎn)品，占整個(gè)細(xì)胞干重的20%～30%。它在維持細(xì)胞形態(tài)和細(xì)胞與細(xì)胞間的識(shí)別中起重要作用。酵母細(xì)胞壁活性成分主要由β-葡聚糖（57.0%）、甘露寡糖（6.6%）、糖蛋白（22.0%）和幾丁質(zhì)組成，其他成分如蛋白質(zhì)、核酸、類(lèi)脂和灰分占其干重的20.0%以下。酵母細(xì)胞壁物質(zhì)在酸解過(guò)程中較穩(wěn)定，其碎片能完好無(wú)損地通過(guò)胃或皺胃。
酵母細(xì)胞壁可作為一種免疫促進(jìn)劑，通過(guò)激發(fā)和增強(qiáng)機(jī)體免疫力，改善動(dòng)物健康來(lái)提高生產(chǎn)性能，尤其是能充分發(fā)揮幼齡動(dòng)物的生長(zhǎng)潛力。其功能主要由甘露寡糖和β-葡聚糖來(lái)發(fā)揮。甘露寡糖能吸附腸道病原菌，調(diào)節(jié)非免疫防御機(jī)制；激活機(jī)體體液和細(xì)胞免疫，調(diào)節(jié)免疫防御機(jī)制；對(duì)霉菌毒素有一定的吸附作用。酵母細(xì)胞壁適用于各種動(dòng)物飼料，特別是在水產(chǎn)動(dòng)物和斷奶子豬飼料中效果顯著，國(guó)外已普通使用酵母細(xì)胞壁，目前在國(guó)內(nèi)也備受關(guān)注。

　　有機(jī)微量元素
　　在酵母培養(yǎng)過(guò)程中加入金屬的無(wú)機(jī)鹽，使金屬離子以有機(jī)離子的形式在酵母中富集。用礦物質(zhì)所強(qiáng)化的酵母細(xì)胞，礦物質(zhì)元素均是以離子或分子形式同蛋白質(zhì)結(jié)合成穩(wěn)定的有機(jī)體，消除了無(wú)機(jī)金屬鹽的特有氣味；單胃和復(fù)胃動(dòng)物對(duì)酵母菌體蛋白質(zhì)結(jié)合的礦物質(zhì)元素，均比無(wú)機(jī)鹽元素更易吸收；結(jié)合在酵母細(xì)胞蛋白質(zhì)分子中的有機(jī)金屬離子，能在瘤胃里被瘤胃微生物分解由前胃吸收，或直接進(jìn)入小腸被腸內(nèi)消化酶水解而吸收；酵母中的有機(jī)礦物質(zhì)元素比無(wú)機(jī)礦物質(zhì)元素利用性也更好。
　　目前畜牧業(yè)上用酵母生產(chǎn)的有機(jī)微量元素主要有鉻和硒。研究表明硒酵母具有毒性低和利用好的特點(diǎn)，且營(yíng)養(yǎng)豐富，含各種氨基酸和B族維生素，是最具開(kāi)發(fā)和應(yīng)用前景的有機(jī)硒源。富鉻酵母是將酵母細(xì)胞培養(yǎng)在含三價(jià)鉻的培養(yǎng)基中，通過(guò)生物轉(zhuǎn)化的方式，將無(wú)機(jī)鉻轉(zhuǎn)化成有機(jī)鉻，從而提高鉻在機(jī)體內(nèi)吸收利用率，降低其毒副作用。可提高動(dòng)物的抗應(yīng)激能力，影響免疫反應(yīng)，還可提高飼料的利用率，促進(jìn)生長(zhǎng)，提高胴體品質(zhì)，提高繁殖性能。