东北农业大学动物营养研究所　　王丽娟　孙满吉
   　　饲料酵母一般由酵母及其培养物构成。酵母通常指由制糖、淀粉、造纸等工业废物或木材水解液为主原料,补加一定氮源和其他营养物,接种酵母菌,经分离、干燥得到的单细胞蛋白。而酵母培养物通常指用固体培养基经发酵菌发酵后,含培养物和酵母菌的混合物,营养丰富,含维生素、矿物质、消化酶、促生长因子和较丰富的氨基酸等, 是集营养和保健为一体的饲料添加剂。饲料酵母具特殊的优越性,生长繁殖快,代谢周期短,产蛋白质速率为植物合成蛋白质的几百到几万倍,是动物合成蛋白质的几十到几十万倍;含极丰富的蛋白质(45 %～56 %) 、酶类、生理活性物质及动物所需的18 种必需氨基酸; 生产原料易收集,代谢方式多样,适应性强,生产不受气候和地区限制。
   1 　生产工艺 ⑴深层发酵法(液体发酵)：这是传统生产方式,如原苏联的石油酵母、日本的产蛋白原酵母、干燥啤酒酵母等的生产都采用此工艺。此工艺投资大,原料受到局限,技术难度大,难以推广。⑵固体发酵法：以固体培养基为基料,用特定酵母菌种, 在特定条件下, 发酵而得的产品。如ESB 、PY 活性饲料酵母、Y-11 高蛋白饲料酵母及传统的酒曲加工等。此工艺兼具深层发酵和生物活性的特点,且工艺简便,投资少,产量高。
   2 　产品类型
   按其生化产物,酵母及其培养物可分为3 种类型(Lyons ,1986) : ⑴细胞代谢物：即细胞中的蛋白质、维生素和矿物质或酵母内容物及其培养基的混合物,是饲料工业使用的主要类型。⑵分泌物：是酵母生长的发酵产物,如啤酒、葡萄酒、苹果酒、二氧化碳。⑶第三代产品：将具更大潜力,如用酵母作载体,可把DNA 重组技术应用于瘤胃固有菌的维持和调控。其预期的特性包括:能产生在瘤胃中具有活性的酶(如纤维素酶) 或能去除饲料中某种抗营养因子的酶(Smith 和Hespell ,1983 ; Forsberg 和Sharpe ,1991) ;能利用酵母细胞向瘤胃后肠道转运物质,能将酵母细胞中积累的一些小分子运送至小肠。
   3 　在动物生产中的应用 ⑴反刍动物：饲喂酵母可增加瘤胃细菌浓度, 调控胃肠发酵,减少腹泻,并刺激胃肠发育,因而可改善饲料利用效率,提高生产性能。奶牛日粮中添加活性酵母培养物, 奶牛产奶量, 提高7. 8 % , 乳脂率提高0. 29 %。Teh 等(1987) 报道,泌乳早期的奶山羊,平衡日粮中添加2. 5 %的饲料酵母,产奶量提高22 % , 饲料利用效率提高28. 2 % , 乳脂率提高0. 62 %。饲料酵母可促进犊牛提早采食和增加犊牛体重6%～ 19 %(Fawon 和Hart ,1987) ;可提高成牛消化粗纤维的能力;在不同精粗饲料组成的肉牛日粮中添加饲料酶,可增加日增重3%～22. 2 %。⑵单胃动物：饲料酵母在生长猪日粮中的使用,主要是额外添加(5 %左右) 或替代不同比例(50 %～100 %) 的鱼粉,可降低饲料成本,提高日增重5. 71 %～19. 03 % , 提高饲料利用效率2. 1 %～2. 93 %。母猪日粮中添加5%饲料酶,初生仔猪窝重、泌乳量和断奶存活率分别提高14. 6 %、8. 3 %和8. 3 %。活性饲料酵母代替日粮中部分鱼粉,对肉鸡成活率、日增重、出栏体重、饲料利用率、屠宰率和蛋鸡产蛋量无显著影响(徐子伟等,1993 ; 华炳章等,1992 ; 陈健等,1992 ; 孙满吉, 1995) 。⑶水产养殖：对于水产养殖饲料酵母是一种代替鱼粉的理想蛋白源,可提高成鲤鱼产量31. 4 %～83. 0 % , 提高成活率1%～11 % , 提高尾增重3%～3. 7 % , 提高饲料利用率1. 6 %～10. 0 % , 降低养殖成本(东北农业大学,1991 ; 赵建民, 1993 ; 郑宝灿, 1992) 。对虾日粮中代替40 %鱼粉,日粮总消化率和蛋白消化率分别提高3. 34 % 和3. 17 % , 对虾体长增加0. 26～0. 35 cm , 成活率提高1. 5 %～2. 4 % , 饲料利用率提高5. 36 %～ 7. 58 % , 产量提高9. 4 %～ 11. 5 %( 仲维仁,1991) 。
   4 　作用机制
   添加酵母及其培养物的大量研究工作,是以牛羊瘤胃微生物为基础(Williams 和Newbold , 1990 ; Dawson , 1990 ; Edwards , 1991) 。基于体内和体外试验的观察,已形成了一个关于解释酵母及培养物作用的模型(图1) 。
  

图1 　酵母及其培养物在瘤胃中的作用模式

酵母及其培养物的作用机理尚不十分清楚。目前普遍认为,一是通过改善胃肠环境和菌群结构,从而调控胃肠发酵,减少乳酸盐的产生,稳定p H 值,促进整个肠道酵母菌、乳酸菌、纤维素菌等有益菌的繁殖,提高其浓度及活力,从而促进动物对营养物质的消化、吸收和利用,增加采食量,改善饲料利用率,提高生产性能;二是酵母可作为活的细菌前体,进入胃肠道后本身的繁殖和活力增强,抑制了病原微生物的繁殖,或参与病原微生物菌群的生存竞争,或排除病原菌在肠道粘膜表面的附着,或协作机体排除毒素及其代谢产物,从而对动物机体起保健作用或增强免疫和抗病力。⑴对单胃动物的作用机理：酵母并非家畜固有的微生物区系,也不能粘附在肠粘膜上,而是以存活状态沿单胃动物消化道运行,同时释放部分消化酶促进养分的消化。⑵对反刍动物的作用机理：体外培养和给奶牛安装瘘管的试验表明,添加活酵母使挥发性脂肪酸产量增加,且发酵率提高,从而使粗饲料的瘤胃酸性洗涤纤维降解率上升。酵母及其培养物改变发酵方式的能力,主要随日粮类型不同而异。当反刍动物以青贮或低质牧草为基础日粮时,酵母及其培养物能增加丙酸的相对含量(Harrison 等,1998 ;Martin 等,1989 ;Dawson 等,1990 ; Williams 和Newbold ,1990) 。而高精料补充料日粮中大量易发酵碳水化合物引起的高浓度乳酸和低pH , 会导致瘤胃的机能障碍,添加酵母及其培养物的一个重要作用,是降低瘤胃乳酸浓度,从而缓冲瘤胃p H , 它具有控制快速生长牛瘤胃发酵的作用(Slyter ,1976) 。活性酵母至少可以刺激两种瘤胃菌(乳酸和纤维素利用菌) 的活动。当日粮含高浓度易发酵碳水化合物时添加酵母及其培养物,可相应调节瘤胃p H , 对乳酸利用菌具刺激作用,而适中的瘤胃p H , 又可能对一些对酸性敏感的其他瘤胃菌群有影响(Stewart ,1977) 。瘤胃中厌氧革兰氏阴性菌数量的增加及活酵母细胞中热敏因子的存在, 可能是导致瘤胃微生物增多的原因。对微生物的刺激,会提高微生物的消化能力,这也解释了在体外培养瘤胃菌的过程中,挥发性脂肪酸产量增加的原因。另外微生物生长的加快,使微生物蛋白合成增加,并提高氨的利用率。
   5 　使用技术
   ⑴ 替代鱼粉：按30 %、50 %、80 %、100 %逐步替代,替代量按蛋白质含量进行折算,以保证蛋白质水平,但同时注意补充配合饲料中的钙、磷等。⑵替代精料补充料：如替代豆饼,按5%～15 %直接加入配合饲料中,拌匀或放置1～2 d 效果更好。注意应逐步替代以免影响适口性。
   6 　影响使用效果的因素
   从已有的文献报道看,酵母及其培养物的使用效果差异较大,差异主要来自两方面:一是酵母及其培养物本身具有的一些特性,如活细胞数、在肠道中生长繁殖的能力以及不同菌株的作用差异等;二是动物、日粮及其加工条件等的影响。⑴　酵母及其培养物本身的因素：酵母及其培养物的刺激作用,可能与酵母细胞在瘤胃中的生长或代谢活性有关。但大多数酵母菌在瘤胃中生长力不强,研究表明,促进纤维素菌生长的能力依赖于活酵母细胞的活性或酵母及其培养物中某些热稳定成分。可以用作饲料的酵母菌种很多。Dawson 和Hopkin(1991) 测定了瘤胃微生物在纯培养时和与特定酵母菌共同培养时的生长和活性,发现几种酵母菌株可刺激纤维素菌和乳酸利用菌的生长, 而其他菌株的这种能力十分有限。可见酵母及其培养物的作用与其菌系密切相关。⑵使用背景条件的影响：酵母及其培养物对早期泌乳牛比中晚期泌乳牛效果更显著(Harris 、lobo 和Gunther ,1990) 。另有大量的研究,比较酵母及其培养物在不同日粮条件下的作用效果,对于奶牛当日粮精粗比增加时提高产奶量的作用更明显(Williams 等,1991) ,而在只喂精料补充料时比饲喂混合日粮更有效(Bax , 1988) 。Spedding (1991) 在牛的大麦日粮中添加酵母及其培养物, 日增重提高19 % , 但任意采食青贮时只提高617 %。此外日粮的微小变化也有影响,当奶牛饲喂60 % 精料补充料+ 40 % 秸秆时(Williams 等, 1991) ,产奶量提高17. 5 % , 但当用青干草代替秸秆时,产奶量只提高14 %。制粒过程中温度对酵母代谢活性的影响,可通过酵母细胞发酵糖时的产气量测出。有报道表明:70 ℃ 加热15 min 对酵母代谢活性无影响,80 ℃ 加热5～15 min 可降低10 %～30 % ;90 ℃ 加热5～15 min 降低40 %～60 %。
   7 　研制技术及菌种选择
   酵母及其培养物本身的类型与特点影响其添加效果,因此有必要找到能鉴定特定酵母菌种的新方法。可以采用基因指纹技术,不同酵母菌种所含大量的备选指纹序列和重复序列本身就表现出菌种间差异。目前使用的标记指纹技术有TYI (Transposable yeast , 可变换酵母) 因子和PCR 技术的随机放大多态(RAPD) 显示技术,前者已用来成功的标记了SC 菌系指纹(Pedersen ,1985) ,后者可用以区分极为相似的酵母菌系。
   用于饲料的酵母要求对人畜无害,能刺激瘤胃特定菌群的生长,适于大规模工业生产,且代谢活性要耐受通常的饲料加工条件。选择具特殊应用价值的酵母时还应考虑其他特性,如在体温条件下具最适活性的酵母,可在温血动物肠道中获得优势;对于单胃动物最重要的是能在后肠具代谢活性,因此必需具耐酸性,以抵抗胃的低pH 。
   8 　研究展望
   过去的大量研究,主要集中在酵母及其培养物对改变反刍动物瘤胃微生物活性的有效作用。近10 年通过使用确定的酵母制品,已进一步的理解了特殊酵母及其培养物对消化过程的影响及在动物营养和现代动物生产中的显著作用。然而获得最佳作用效果所需的条件还没有确定,为解决这个问题,必须明确酵母刺激特定细菌的特殊机理,确定每一种日粮和生产条件下的最适刺激类型也十分必要。
   综上所述,酵母细胞很可能成为把特殊类型的酶辅助因子或代谢活性产物输送到胃肠道的一种经济的载体。总之,充分认识酵母菌在瘤胃中的代谢活性,势必为研制具有最大生产反应的酵母菌株提供基础。可以想象,随着对酵母及其培养物对微生物的影响及其作用机制的深入了解, 人们将能选择或研制实用性更广、增产效率更高的新酵母菌系。
   (参考文献略)