酵母在饲料工业中的新应用

酵母在饲料工业中的新应用

酵母菌（yeasts）是单细胞真菌，圆形、卵圆形或圆柱形，其细胞大小约为1～5μm×5～30μm，最长可达100μm。酵母细胞含丰富的蛋白质，氨基酸以及多种维生素，尤其是B 族维生素以及各种消化酶类，在饲料工业中酵母主要作为蛋白质饲料使用，最早是用作反刍动物的蛋白质补充饲料(Carrer等，1944)。随着科学的进步，特别是现代生物工程技术的飞速发展，人们除了生产单细胞

蛋白作为优质饲料蛋白外，还利用不同的酵母以及不同的加工方法研制成对动物有不同功效的多种饲料添加剂。一般说来，适用于饲料的有产阮假丝酵母、热带假丝酵母、啤酒酵母、酶脂假丝酵母、葡萄酒酵母、巴氏酵母、生香酵母和白地霉等。

1 优质的单细胞蛋白饲料

随着畜牧业生产的发展，畜禽必需的蛋白质饲料越来越缺乏。1980年全世界的畜牧业所需蛋白质为4.3亿吨，而到1990年这个数字超过5.24亿吨，到2000年这个数字已超过9亿吨。因此，许多国家都已建立起单细胞蛋白的新产业。饲料酵母单细胞蛋白，是指用作饲料的酵母单细胞蛋白。酵母菌体蛋白的营养价值很高，饲料酵母干物质中蛋白质含量可高达50％，其赖氨酸含量比大豆还高，接近动物蛋白，色氨酸含量比大豆高7倍以上（张力，2000），还含有B族维生素、矿物质以及其它生理活性物质，是一种多维高蛋白活性酵母饲料，而一直作为单细胞蛋白被广泛使用。生产单细胞蛋白，目前多用假丝酵母、得巴利酵母、球拟酵母和红酵母来生产单细胞蛋白。利用酵母生产单细胞蛋白（SCP），生产速度快，周期短。接种酵母1～3h后可繁殖一代。

酵母不但可大幅提高饲料原料的蛋白质水平，酵母菌还含有丰富的酶类，如胃蛋白酶、淀粉酶等，消化率高，一般消化率可达80%～90%。酵母发酵饲料能促进微生物繁殖，提高消化率，促进增重，提高饲料报酬。应用酵母发酵饲料配制日粮时，要考虑氨基酸平衡，特别是赖氨酸、蛋氨酸等限制性氨基酸的含量要满足动物的营养需要。随着微生物工程和发酵工程的发展，酵母越来越被广泛用于优质蛋白质饲料的生产。

2 饲料酶添加剂

2.1 饲料酶添加剂的应用

酵母细胞壁裂解后可产生多种酶类，活的酵母细胞也可胞外分泌多种酶，如淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶等。因而，酵母可加强对营养物质的消化利用，促进畜禽生长，增进其食欲，增强抵抗疾病和抗应激的能力。

李承开等（1998）生产RC饲料酵母含有较高比例的活性酵母细胞、消化酶（淀粉酶17mg/g，蛋白酶168GDU/g），可促进动物对饲料的消化、吸收；提高饲料的转化率。试验表明，在猪的日粮中添加RC饲料酵母1.48%或2.96%，可促进猪的生长发育，并提高饲料转化率。江永才（2004）以酵母培养物、木聚糖酶、β-葡聚糖酶、纤维素酶、酸性蛋白酶等为主要组成成分的“JW活菌酶”在仔猪非常规饲料（15%次粉、5%麦麸替代20%的玉米）中添加0.1%时，日增重比对照组提高14.3%，比酶制剂组提高4.35%、饲料利用率比对照组提高3.8%～7.5%，比市售酶制剂组提0.4%；在仔猪常规饲料中添加0.1%的JW活菌酶试验组比对照组日增重提高8.5%，饲料报酬提高6%；在蛋禽浓缩料中添加0.1%的JW活菌酶，试验组比对照组产蛋率提高0.43%，饲料利用率提高6.38%。王越等（2004）利用筛选到的克鲁斯假丝酵母（Candida Krusei）WZ-001所产的植酸酶水解豆粕和麸皮中的植酸，模拟动物胃肠pH环境，对克鲁斯假丝酵母WZ-001植酸酶和2种与其酶活相同的商品酶降解饲料中的植酸脱磷的能力进行了比较。结果表明：WZ-00l植酸酶水解饲料植酸10h时释放的无机磷量是原游离磷的4.89倍，植酸水解率为67%，均高于酶活相同的2种商品酶。

2.2 饲料酶添加剂的新进展

微生物能产生多种可用作饲料添加的酶，但一般天然菌株产酶量很低，直接用其生产，

成本较高，于是人们开始构建基因工程菌以提高酶产量，进而大规模生产。酵母可作为生物反应器来进行多种酶的生产。酵母是生产真核异源蛋白的宿主菌，易于遗传操作，兼有原核生物生长特性及真核蛋白的翻译后加工修饰特点。而且近年来，随着发酵方法的完备和甲醇调节型启动子的出现，毕氏酵母以其独特的优势和潜力得到广泛利用。其能以甲醇为碳源，生长快，能达到很高的细胞浓度，是外源蛋白的理想表达整体。适于表达胞内或胞外外源蛋白，且具有高稳定性。适应性强，易于处理，可以在廉价的非选择性培养基中生长，还可进行转录后修饰。由于该表达系统的诸多优点，人们越来越多地研究利用它作为外源基因的表达系统来生产目的饲料酶。

吴晓萍等（1999）将黑曲霉糖化酶GAIcDNA与大麦α-淀粉酶基因导入酿酒酵母GRF18，获得酵母基因工程菌，使α-淀粉酶、糖化酶基因得到高效表达。王红宁等（2001）以甲醇酵母为表达系统使黑曲霉N25植酸酶phyA基因高效表达，表达量是出发菌株黑曲霉的近70倍（35 646.7U/ml：513.4U/ml），酶作用最适温度为55℃，最适pH为4.6，在pH 5.5～5.6范围内均具较高的酶活性，pH耐受性较好。姚斌等（2000）发现重组甲醇酵母中表达的A.niger 963的植酸酶与天然植酸酶的酶具有正常的生物学活性，其表达量却大大提高。还有大量的研究表明使用酵母工程菌来生产植酸酶是很具发展前景的（叶冰，2002；彭日荷，2002；罗惠颖，2004；王亚茹，2004）。王金华等（2003）在克隆、表达了黑曲霉（Aspergillus niger N402）酸性木聚糖酶基因的基础之上，使该基因在巴斯德毕氏酵母（Pichia pastoris SMD1168）中表达，实验室构建的基因工程菌所产的木聚糖酶最适作用pH值为4.0，在pH值2.0～5.5之间基本稳定，最适温度为37℃，耐热性较好，适合动物消化道的生理条件。酵母作为基因工程菌在饲料资源开发和利用方面具有广阔的应用前景。

3 酵母作为益生素

酵母属于真菌类，不是人和动物肠道的固有菌，但可以产生多种消化酶类，可以在消化道内代谢。作为益生素使用的酵母则是以活细胞的形式，通常为酵母培养物（Yeast Culture, YC）。酵母培养物在饲料工业中的应用，有许多优点，因为它既不会干扰抗生素的作用，又可以增加饲料的稳定性，作为消化剂还有助于提高营养物质的利用。曾正清等（2 001）研究了不同添加水平的酵母饲料对肉仔鸡肠道主要微生物及免疫机能的影响，发现在日粮中添加2%的酵母饲料能提高肉仔鸡的体增重，增加胸腺小叶数，增强肉仔鸡免疫功能；添加1%、2%的酵母饲料能够降低粪便中、盲肠食糜中大肠杆菌的数量，增加乳酸杆菌的数量。Pagan （1989）研究，酵母可提高非反刍家畜对磷的利用率。证明酵母能在消化道后段存活，并可促进植酸酶的产生。Pogna（1990）发现饲喂酵母添加剂的马，其磷酸植酸盐的消化吸收能力提高。他认为，这种活性与酵母培养物能通过影响消化道中微生物区系而影响植酸酶活性和增加肠后段矿物质的吸收。

梁新乐等（2003）以酶解玉米芯原料、以能产生虾青素的法夫酵母作为生产菌[一种类胡萝卜素，可作为饲料营养强化剂，还具有高度淬灭单重态氧（1O2）和消除自由基的作用，增强机体免疫力，来生产高营养品质的酵母饲料。

目前使用的菌种主要是芽抱杆菌和乳酸菌及其混合物。由于抗生素的使用受到限制，这种天然饲料添加剂的使用必将受到人们的重视。

4 酵母细胞壁

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。它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，占整个细胞干重的20%～30%。它在维持细胞形态和细胞与细胞间的识别中起重要作用。酵母细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%）和几丁质组成，其它成分如蛋白质、核酸、类脂和灰分占其干重的20.0%以下。酵母细胞壁物质在酸解过程中较稳定，其碎片能完好无损地通过胃或皱胃。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，