飼料酵母及其在水產動物營養中的應用

摘要：本文主要探討了飼料酵母的營養成分、作用機制、加工工藝及其在水產動物飼料中的應用。研究表明，飼料酵母不僅可以很好的替代魚粉作為水產動物飼料中的蛋白源或者作為一種微生態飼料添加劑，還是一種優秀的表達外源重組蛋白的受體系統。

關鍵詞：飼料酵母；水產動物飼料；水產養殖

近年來，水產養殖業在我國迅速發展，隨著集約化養殖規模的逐漸擴大，水產動物飼料的消耗量越來越大。但由于原料價格的上揚導致飼料價格不斷攀升，提高了養殖成本，制約了水產養殖業的發展。而傳統的飼料添加劑如抗生素、化學類藥物在水產動物飼料中的使用受到越來越多的限制，歐盟已全面禁止在動物飼料中添加抗生素類藥物，我國也逐漸禁止了抗生素的使用。因此，尋找一種新型的綠色飼料添加劑和廉價的飼料原料就成為當前飼料工業亟待解決的問題。

飼料酵母無毒無副作用、無污染殘留、不產生耐藥性，酵母細胞中又含有豐富的蛋白質、B族維生素、脂肪、糖、酶等多種營養成分和某些未知的促生長因子。許多學者的研究都證明，飼料酵母既可以作為水產動物飼料的添加劑，也可以替代魚粉作為水產動物飼料中的蛋白質原料。而隨著水產動物基因工程飼料的開發，酵母又是一種表達外源重組蛋白的優秀受體系統。這些都表明了，飼料酵母在水產動物營養上具有廣闊的應用前景。

1飼料酵母的概述

1.1酵母和飼料酵母

酵母（yeasts）是人類應用比較早的，而且最為廣泛的微生物。它是一種真菌，不能運動，細胞一般呈圓形，橢圓形，個別種類可形成假菌絲。目前發現的酵母菌有60個屬約500個種，但應用于飼料中的僅有50種左右，較典型的有啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、產朊假絲酵母(Candida utilis)、熱帶假絲酵母(Candida tropicalis)、馬克斯克魯維酵母（Kluyveromyces marxianus）等。酵母菌屬兼性厭氧菌，在有氧與無氧的條件下都能存活，在有氧的條件下進行有氧代謝分裂繁殖；在無氧條件下，進行厭氧發酵，產生多種代謝產物，如乙醇、揮發性脂肪酸等提高味覺和嗅覺的重要生化物質。酵母細胞中含有大量水分，有機物和礦物質。有機物占細胞干重的90%～94%，其中蛋白質的含量占細胞干重的30%～50%，含有魚類、甲殼類所需的10種必需氨基酸；糖的含量在35%～60%之間，主要為酵母多糖，是酵母細胞壁的組成成分；脂類物質的含量在1%～5%之間，含有一般水產餌料中易于缺乏的脂肪酸；酵母細胞中還富含多種維生素、礦物質和各種消化酶，能促進各種餌料的消化吸收；此外還含有多種色素和未知的活性物質，特別適于水產動物幼體的養殖。

飼料酵母（fodder yeast）亦稱為單細胞蛋白，是利用酵母菌體作飼料，是純的單細胞蛋白，一般采用液體發酵法生產，在飼料中的添加量一般為1%～2%。飼料酵母中的蛋白質主要是酵母菌的菌體蛋白，每克飼料酵母中酵母菌的菌體數應在150億個以上，優等品每克菌體數在270億個以上。飼料酵母按照來源和生產工藝可分為石油酵母、糖蜜酵母、紙漿酵母、酒精酵母和啤酒酵母等。飼料酵母不同于酵母飼料，酵母飼料是指以酵母作為菌種，接種于某些植物蛋白質飼料上進行固體發酵而成的飼料，其目的是進一步提高低質蛋白質飼料的營養價值，其在動物飼料中的添加量一般為3%～5%。飼料酵母富含動物生長所需的多種營養物質，如蛋白質、脂肪、碳水化合物、礦物質、維生素和激素等。蛋白質中賴氨酸、色氨酸、蘇氨酸、異亮氨酸等幾種重要的必需氨基酸含量較高，而精氨酸含量較低，蛋氨酸、胱氨酸含量也相對較低。B族維生素如煙酸、膽堿、核黃素、泛酸、葉酸含量高。礦物質中鈣少，但磷和鉀含量高。此外尚含有未知生長因子。飼料酵母適口性好，在動物飼料中適當添加酵母，可以提高動物對飼料的消化，改善食欲，增加飼料的進食量和提高飼料轉化效率，是目前較為理想的廉價的蛋白質飼料之一。

1.2飼料酵母的營養成分

飼料酵母又稱球擬酵母，其營養十分豐富。據分析，飼料酵母的主要營養成分為：水分8.6%、粗蛋白62.10%、粗脂肪0.13%、粗纖維0.11%、粗灰分5.05%、無氮浸出物24.01%。飼料酵母蛋白質含有20多種氨基酸包括8種生命活動所必需的氨基酸，氨基酸總量占干物質的52.9% ，比秘魯魚粉約高4.11%，且氨基酸配比齊全，接近于FAO（聯合國糧農組織）推薦的理想氨基酸組成模式。據胡迪先等[1]報道，飼料酵母的蛋白質含量與秘魯魚粉相近，但蛋白質消化率、可消化蛋白量分別比秘魯魚粉高21.72%、17.8l%。飼料酵母必需氨基酸組成和含量見表1。

1.3飼料酵母的營養機制

目前，飼料酵母的作用機理尚不完全清楚，但國內外對這方面的研究報道很多，主要從以下三個方面來說明：1）飼料酵母含有豐富的營養物質，其中含有20多種氨基酸和多種維生素，其中B族維生素的含量極其豐富，遠遠高于魚粉和肉粉[2]。單純從營養角度來講，酵母添加劑所具有的豐富的營養物質和生長因子，提供給了養殖動物機體所需要的養分，促進了動物的健康生長和發育；2）飼料酵母添加劑具有微生態制劑的功效，可以提高動物的免疫力、調節動物胃腸道微生態平衡、保護幼齡動物健康、提高動物抗應激能力、增強機體抵御外來微生物侵襲的能力，這就為酵母添加劑的應用提供了更為廣泛的途徑[3，4，5]。一些酵母菌體內含有多種酶類，如蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶、幾丁質酶、核糖核酸酶以及葡聚糖酶等，這些酶補充了動物特別是幼齡和處于病理應激狀態動物的內源酶不足，促進了養分分解，提高了動物的消化能力，從而提高了飼料的營養價值，節約了蛋白質資源，增加了經濟效益；3）酵母細胞壁上含有多種活性物質，主要成分為甘露寡糖和β-葡聚糖。甘露寡糖含有大量不能為消化酶切斷的化學鍵，在小腸中幾乎不能被消化利用而進入消化道后段被濃縮，并為動物消化道后段菌群中的有益菌如雙歧桿菌、乳酸桿菌等選擇性發酵利用，以有機酸、CH4 、CO2 、H2 的形式釋放或參與代謝，提供能量；同時，發酵產生的酸性物質使整個腸道的pH下降，抑制了有害菌的生長。β-葡聚糖是一種具有特殊結構的多糖，它能與巨噬細胞結合并激活巨噬細胞，從而誘導機體產生一系列的細胞免疫和體液免疫反應，增強了水產動物的抗病能力，有利于其健康生長。

1.4飼料酵母的加工工藝

飼料酵母具有特殊的優越性，生長繁殖快，代謝周期短，產蛋白質速率為植物合成蛋白質的幾百到幾萬倍，是動物合成蛋白質的幾十到幾十萬倍。飼料酵母的加工方法很多，一般來說都是利用食品工業的廢料如味精廢水、啤酒糟、醬渣、玉米渣皮等通過菌種的固體發酵、液體深層發酵法等生物轉化技術來生產飼料酵母，菌種大多選用釀酒酵母（Saccharomyees cerevisiae）、假絲酵母（Candida spp）、綠色木霉（TrichodeHna Vinde）、黑曲霉（A．niger）等，有的也采用重組菌種。像利用造紙廠的木材水解液、糖廠的廢液、啤酒廠的廢液、液化石油氣、甲烷與乙醇作為原料來生產酵母是屬于（液體）深層發酵法；而傳統的酒曲加工、ESB、PY活性飼料酵母加工是屬固體發酵法。在實際生產過程中可根據具體情況制定出配套適用的生產操作程序，目前多用自動調節發酵罐進行液體深層通氣培養， 該法占地面積小，生產效益高。圖1為利用酒精廢液生產飼料酵母的工藝流程圖[6]。

2飼料酵母在水產動物營養中的應用

2.1作為水產動物營養飼料配方中的蛋白質原料

在傳統的飼料配方中，都是用魚粉作為主要的動物蛋白源。隨著養殖業的日益發展，魚粉需要量急劇增加，以至魚粉供應緊缺，價格年年上漲，成為制約水產養殖業發展的重要因素。飼料酵母是一種替代魚粉的較為理想的蛋白源，不僅蛋白含量高，品質好，而且可以提高產量、提高尾增重率和降低飼料系數，降低養殖成本，提高經濟收益。

仲維仁等[7]用飼料酵母替代秘魯魚粉大水面養殖對蝦，對蝦產量提高9.4%～11.5% ，體長增加0.26～O.35cm，成活率提高1.5%～2.4% ，總消化率和蛋白質消化率分別提高3.34%和1.17%，飼料系數下降5.36%～7.58%。黃鈞等[8]以加酶飼料酵母替代秘魯魚粉飼養豐鯉，經35d試驗，各組間主要生長指標及飼料系數均無顯著差異，但飼料成本顯著降低，在替代比例為25%～75%范圍內，生產lkg魚所需飼料成本下降3.37%～22.74%。張梁等[9]用酵母替代部分魚粉作為蛋白源，在水庫網箱中養殖淡水白鯧，測定增重率及餌料系數，經過40d的試驗結果表明，在淡水白鯧飼料中添加17%的酵母效果最好，能提高增重率，降低餌料系數。葛樹立[10]在網箱養殖羅非魚的日糧中，用活性酵母代替魚粉進行試驗，結果表明，同比含量的餌料，用活性酵母比用魚粉的養殖效果更好，增重率提高9.8%，餌料系數低7.4%，，飼料成本低了8.6%。

大量試驗表明，飼料酵母作為水產動物飼料中主要蛋白源是可行的，用飼料酵母全部或部分取代魚粉，可以提高產量，降低餌料系數，降低養殖成本，提高養殖效益，關鍵是配方組成要合理，以保證各種必需氨基酸的平衡。許多飼料研究者都認為飼料酵母是目前替代魚粉較為理想的飼料蛋白源。

2.2作為飼料添加劑中的免疫調節劑

在飼料酵母中，酵母細胞壁中含有許多活性成分，主要為β-葡聚糖（約占干重的57.0%）和甘露寡糖（MOS，約占干重的6.6%）。它們能對細菌、真菌和病毒引起的疾病以及因為運輸、接種、氣候等變化引起的應激反應產生非特異性免疫力。在飼料中添加酵母添加劑，能增強水產動物免疫功能，提高水產動物抗病能力，提高育苗成活率。

外國學者在這方面做了大量試驗，證實了酵母及其培養物能夠增強魚類的免疫力。有報道稱，口服酵母葡聚糖能增強大西洋鮭對 V．anguillarum和殺鮭弧菌(Vibrio salmonicida)的抵抗力[11]。Robertsen等的試驗結果表明，從酵母菌中提取的β-葡聚糖能增強大西洋鮭對滅鮭氣單胞菌、鰻弧菌和魯克氏耶爾森氏菌感染的抵抗力。Battgierd等對大西洋鮭注射酵母葡聚糖后，發現試驗魚的巨噬細胞在離體條件下的吞噬活性明顯上升。Engstad等[12]的報道指出，酵母葡聚糖能夠增強虹鱒和大西洋鮭的體內溶菌酶活性。

我國學者在酵母添加劑對魚類免疫力影響方面也做了很多對照試驗。王興春等[13]在試驗中證明啤酒酵母添加劑對南美對蝦和日本對蝦在育苗中有抑制細菌生長繁殖的作用，可以防治發光細菌。張紅梅等[14]研究了酵母甘露寡糖對鯉魚非特異性免疫的影響，發現甘露寡糖（MOS）能促進有益菌的增生，而有益菌又是良好的免疫激活劑，能有效提高抗干擾素和巨噬細胞的活性，通過產生抗體和提高巨噬作用活性等刺激免疫，從而激發機體體液和細胞免疫，促進免疫器官發育及T淋巴細胞和B淋巴細胞增多，從而增強機體的免疫功能。許國煥等[5]也發現酵母細胞壁和β-葡聚糖均能顯著提高南美白對蝦溶菌活力，超氧化物歧化酶和酚氧化酶活性，飼喂酵母細胞壁及β-葡聚糖能提高南美白對蝦的免疫力。

2.3作為水產動物基因工程飼料的表達受體系統

隨著基因工程技術在水產動物營養中的應用，人類開發了越來越多的水產動物基因工程飼料和添加劑。而水產動物基因工程飼料和添加劑的開發的一個關鍵技術就是找到一種優秀的表達外源重組蛋白的宿主。酵母菌作為一種真核生物，它對所表達的外源蛋白進行翻譯后加工、分泌，能使表達產物與它們的天然蛋白形式相似或相同；而作為一種菌類，它又能像細菌一樣可以在廉價的培養基上大量繁殖，加之其基因表達調控機理比較清楚，遺傳操作簡便，酵母已成為首選的表達外源蛋白的受體。一些生長激素、酶、抗菌肽已成功在酵母中表達，這展示了酵母表達系統在基因飼料和添加劑開發上的廣闊應用前景。如巴斯德畢赤酵母已被發展成為一個生產外源蛋白的優秀宿主。

在水產養殖方面，目前報道的最多的是魚類生長激素基因在酵母中的表達。孟亞鵬，徐敏等[15]主要研究了草魚生長激素基因在畢赤酵母中的高效表達。王偉等研究了酵母表達的重組草魚生長激素對鯉魚的促生長效應。陳榮忠等[16]進行了用重組鱸魚生長激素酵母飼料添加劑對網箱喂養海水魚的促生長效應的試驗，先后對花尾胡椒鯛（Plectorhin US cinctus），卵形鯧鲹（Trachinotus ovatus），大黃魚（Pseudosciaenacrocea）等3種海水經濟魚類（4批共約6萬尾）進行生長狀況對比，增重比率均值分別為20.0%、17.3%、18.4%和 56.8%。馬進，白俊杰等[17]采用合酶鏈式反應（PCR）方法，對虹鱒生長激素 cDNA進行改造和修飾，構建fGH酵母工程菌，并將酵母Y33（pMArGH16）作為飼料添加劑對羅非魚進行促生長試驗，并取得了良好的效果。

酶和抗菌肽也有報道。一些能提高飼料利用率的酶如不同來源的植酸酶[18]等已經在巴斯德畢赤酵母中表達成功。在巴斯德畢赤酵母中獲得表達的抗菌肽有：蛙皮素[19]、抗菌肽AD[20]、抗菌肽ABP3[21]等，這些都極可能替代抗生素作為水產飼料添加劑。

3展望

綜上所述，飼料酵母作為一種新型的綠色飼料和添加劑具有廣闊的市場前景。它們蛋白含量高，具有很高的營養價值，能夠替代魚粉作為水產動物飼料中的蛋白源；作為水產動物飼料中的添加劑，可以增強水產動物機體免疫力，調節機體生理機能，維護腸道微生態平衡，抑制有害菌的繁殖，預防水產動物的傳染性疾??；能改善水產動物的生產性能，提高水產品品質。充分開發、合理利用飼料酵母，可以解決蛋白質飼料，特別是動物性蛋白質飼料緊缺問題。當然現在的研究尚不完善，如不同種類、年齡和生理狀態下的水產動物，飼料酵母的適宜添加比重，飼料中的其它成分或其它添加劑有可能對酵母作用的發揮產生協同或拮抗作用等，這些都有待廣大水產工作研究者進行更為深入的研究。

參考文獻

[1] 胡迪先，夏先林，程圓，等．飼料酵母替代魚粉作餌科的研究[J]．中國飼料，1995(4)：19～20

[2] 武霞．用玉米皮制取飼料酵母[J]．飼料與畜牧，1999(2)：22～24

[3] Bradley G L，avage T F and Timm K I.he efects of supplementing diet with Saccharomyces cerevisiae Var boulardii on male poult performances and lleal orphology[J].oultry Sci．，994(73):1766

[4] Ingledew W M.Yeast-could you base a business on this bug? Biotechnology in the feed industry[M].Nottingham:Nottingham University Press，1999

[5] Bolduan G.Feeding wealTler pigs without in—feed antibiotics．Biotechnology in the feed industry[M].Nottingham:Nottingham University Press，1999

[6] 李艷．發酵工業概論[M]．北京：中國輕工業出版社[M]．1999，63～66．

[7] 仲維仁，張淑華，修淑芳．活性飼料酵母在對蝦餌料中的應用研究[J]．飼料工業，1992，13(1)：39～42

[8] 黃鈞，程光平，夏中生，等．加酶飼料酵母的養魚效果分析[J]．淡水漁業，2000，30(3)：27～29

[9] 張梁，周維祿，楊世平．飼料酵母替代部分魚粉養殖淡水白鯧試驗[J]．鄭州牧業工程高等?？茖W校學報，2003，23(1)：4～5

[10] 葛樹立．多維高蛋白活性飼料酵母養魚試驗[J]．河北漁業，2001，1：32～33

[11] Anderson D P，iwicld A K. Duration of protection against Aeromonas salmonicida in brook trout immunostimulated with glucan or chitosan by injeetion or immersion[J]. The Prog Fish Cult，1996，56(3):258～26l.

[12] Engsmd R E，Robertsen B，Frivold E Yeast gluean indaces in-crease in activity of lysozyme and complement-mediated haemo-lytic activity in Atlantic salmon blood[J].Fish Shell Immunol，1992，2:287～297.

[13] 王興春，王初升．酵母飼料添加劑在對蝦育苗中的應用[J]．海洋漁業，2002，24(1)：20～24

[14] 張紅梅，姜會民．酵母甘露寡糖對鯉魚非特異性免疫的影響[J]．飼料研究，2006，(5)：25～27

[15] 孟亞鵬，徐敏，代煥梅，等．草魚生長激素基因在畢赤酵母中的表達[J]．四川動物，2006，25(1)：68～71

[16] 陳榮忠，雙寶，張銳，等．重組鱸魚生長激素酵母飼料添加劑及對網箱喂養海水魚的促長效應[J]．臺灣海峽，2003，22(2)：180～186

[17] 馬進，白俊杰，李新輝，等．虹鱒生長激素 eDNA在酵母中的表達[J]．生物工程學報，1999，15(4)：434～438

[18] Eric Rodriguez，Edward J.Mullaaney，and Xin Gen Lei.Expression of the Aspergillus fumigatus Phytase Gene in Pichia pastoris and Characterization of the Recombinant Enzyme[J]. Biochemical and Biophysical Research Communications，2000，269:373～378

[19] 陳海旭，鄒冠玉，屈賢銘等．抗茵肽 Magainin 基因的克隆及其在Pichia pastoris中的表達[J]．中國生物化學與分子生物學報，2002，18(4)：461～464

[20] 黃亞東，鄭青，李校等．抗茵肽AD基因的改造及在畢赤酵母中的表達[J]．華南理工大學學報(自然科學版)，2002，(30)：2

[21] 沈俊清，屈賢銘，田昱．抗茵肽ABP3基因的克隆及其在Pichia pastoris中的表達[J]．生物工程學報，1999，(15)：4