2
酵母源生物饲料在畜牧业中的应用
2.1
作为蛋白来源,为动物提供营养
传统的酵母源生物饲料多属优质的菌体蛋白源类产品。饲料酵母是利用酵母菌体作饲料,一般采用液体发酵法生产,是纯的单细胞蛋白,因此也叫单细胞蛋白。饲料酵母富含畜禽生长所需的多种营养物质,如蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质、维生素和激素等。蛋白质中赖氨酸、色氨酸、苏氨酸、异亮氨酸等几种重要的必需氨基酸含量较高,而精氨酸含量较低,蛋氨酸、胱氨酸含量也相对较低。B族维生素如烟酸、胆碱、核黄素、泛酸、叶酸含量高。矿物质中钙少,但磷和钾含量高。每克饲料酵母中酵母菌的菌体数应在150亿个以上,但这类产品中酵母菌在干燥过程中,基本失去了活性。由于限于成本压力,当前专门发酵生产的饲料酵母蛋白产品已经很少了,饲料酵母多为一些工业发酵的副产物,如酿造废酵母及各种工业废酵母。这些产品是工业生产完成后剩余的副产品,其中除含有大量老化的酵母外,往往还含有一些培养基杂质物质。
2.2
改善动物消化道健康,提高动物生产性能
新型酵母源生物饲料中活性酵母菌、酵母细胞壁多糖、酵母水解物、复合酵母和酵母培养物均可以作为微生态制剂,改善动物肠道健康水平。
2.2.1
活性酵母菌是一种益生菌类微生态制剂。酵母属于兼性厌氧菌,在进入动物胃肠道后,消耗胃肠道的氧气,造成厌氧环境,从而促进有益菌群的繁殖,改善动物消化道微生态平衡。酵母不仅具有较宽的pH值适应范围,对胃酸具有良好的耐受性,同时,在发酵过程中产酸,可促进饲料的消化。王学东等(2006)在猪饲料中添加活性干酵母的研究显示,酵母在猪胃食糜中复活良好,与对照组相比,胃内厌氧菌及双歧杆菌数明显上升。Denli M等(2003)的研究证实,日粮中添加活性干酵母可显著改善肉鸡的日增重、饲料转化率及屠体均重,并有降低肉鸡腹脂率的趋势。Dobicki A等(2005)的研究显示,在犊牛日粮中添加活性干酵母,可改善犊牛的日增重及饲料转化率。笔者近年来跟踪种猪场应用活性酵母的情况发现,日粮中添加活性干酵母可有效改善母猪妊娠后期的便秘问题。酵母作为微生态制剂具有“双向调节”的能力,因而对于仔猪,酵母可以抑制其腹泻的发生。安琪集团博士后科研工作站的研究证实,反刍专用酵母菌能够优化牛瘤胃微生态环境,改善奶牛的健康水平,提高奶牛产奶量约1~2kg/d,并能够延长产奶高峰期。
2.2.2
酵母细胞壁多糖能够改善动物消化道的菌群结构,其机理在于其中含有的甘露寡糖(MOS)和β-葡聚糖两种功能性多糖成分,前者是一种良好的益生元,而后者则是一种高效免疫增强剂。由于许多病源菌利用含有D-甘露糖受体的Ⅰ型纤毛附着于肠道表面,而MOS可为细菌提供甘露糖源,细菌与MOS结合后,失去了在肠道定植的能力,与MOS一同被排出体外。因而可见,MOS使肠道中致病性细菌失去了胃肠道定植机会,从而优化了动物肠道的菌群结构。Bolduan(1997)在断奶仔猪中添加0.2% MOS,有效地控制了仔猪腹泻。Nuwman(1993)报道,在犊牛饲料中每日加入含2g甘露寡糖的酵母细胞壁,饲喂5周后,粪便中大肠杆菌数量显著下降,呼吸道疾病从9.9%降到3%。Lemieux(2003)在研究表明,MOS能提高断奶仔猪的生产性能,且与日粮中抗生素存在协同作用。
2.2.3
酵母水解物也具有改善动物肠道菌群的作用。酵母水解物是酵母细胞的水解产物,可通过自溶(细胞内的自溶酶)或通过外加酶水解得到。酵母水解物含有大量的氨基酸、小肽、丰富的B族维生素、谷胱甘肽及核苷酸类物质,其中发挥益生素作用的主要功效成分是核苷酸成分。Tanaka和Mutai(1980)研究发现,婴儿喂以添加了核苷酸的商品配方奶,其粪便菌群中以双歧杆菌占优势;Uauy(1994)的研究则发现,在商品奶中未添加核苷酸的婴儿,粪便菌群中则以肠杆菌占优势。Ually等(1990)用纯化日粮与添加核苷酸日粮分别喂养刚断奶的大鼠两周,结果发现添加组大鼠的肠绒毛高度、小肠近端黏膜蛋白、DNA含量和肠黏膜中的麦芽糖酶活性均高于纯化日粮组;邬小兵等(2001)发现纯化日粮中添加0.2%
的核苷酸可使雏鸡肠道粘膜核酸及蛋白质含量比对照组有显著的增加,并且能促进肠绒毛的生长及提高肠壁厚度。
2.2.4
复合酵母产品主要是以除酵母培养物外的多种新型酵母源生物饲料为原料合理调配得到的一类产品。由于该类产品一般以酵母细胞壁及酵母水解物为主要成分,因而也具有良好的微生态调节功效。安琪集团博士后科研工作站跟踪了部分养殖场应用复合酵母产品的情况,结果表明,添加复合酵母能提高艾维因肉鸡增重,降低料肉比。基础日粮添加800g/t复合酵母,试验组日增重比对照组提高4.78%,料肉比降低8.81%;蛋鸡日粮中添加500g/t复合酵母可提高产蛋率,维持产蛋高峰期的时间。仔猪日粮中添加1500g/t复合酵母,改善了动物生产性能,并提高了动物的免疫水平。
酵母培养物是在特定工艺条件控制下由酵母在特制的培养基上经过充分发酵后所形成的酵母类制品。其成分相对复杂,它含有酵母菌,酵母培养基及酵母代谢产物,其代谢产物中可能含有一些待研究的未知的功能性因子。从应用实践上看,酵母培养物对动物消化道菌群结构具有较好的调节功能。目前,对酵母培养物作用效果的研究主要集中在反刍动物上。甄玉国等(2005)统计22组对采食量有正效应、35组对产奶有正效应的结果表明,添加酵母培养物可平均提高反刍动物采食量7.1%,平均提高产奶量6.08%。 2.3.1
酵母源生物饲料中的酵母细胞壁多糖、酵母硒、酵母铬和酵母水解物等,均有减缓动物应激,提高免疫水平的效果。酵母细胞壁已被证明是一种良好的免疫增强剂。酵母细胞壁中的β-葡聚糖主链为β-(1,3)-D-葡聚糖组成,沿主链随机分布有β-(1,6)-D-葡聚糖,是一种具有高度免疫活性的多糖。免疫活性β-葡聚糖能激发非特异性和特异性免疫反应,能激活T细胞、B细胞、巨噬细胞和自然杀伤细胞(Cross,et al. 2001)。呙于明等(2004)的试验发现,断奶仔猪日粮中添加β-(1,3)/(1,6)葡聚糖有提高血清总蛋白浓度的趋势,可极显著提高血清球蛋白浓度,有降低血清白蛋白浓度的趋势。说明断奶仔猪日粮中添加酵母葡聚糖在一定程度上可提高机体对蛋白质的利用效率,减轻饲料蛋白质供应不足对仔猪生长和体液免疫的影响。最近,安琪酵母集团博士后科研工作站开展了在仔猪中应用酵母细胞壁的研究。结果显示,试验组血清中碱性磷酸酶的活性较对照组明显升高,而谷草转氨酶与谷丙转氨酶则较对照组明显降低,提示酵母细胞壁具有改善仔猪非特异性免疫的效果。同时,试验组中猪瘟、伪狂犬疫苗的效价均高于对照组,提示酵母细胞壁对特异性免疫也具有一定的辅助增强作用。 2.3.2
铬与动物的免疫及应激密切相关。铬制剂有无机制剂(如三氯化铬)和有机制剂(如烟酸铬、吡啶羧酸铬和酵母铬等)两大类基本形式。酵母铬是一种优质的有机铬制剂,酵母铬中的铬主要以GTF
样的有机铬存在,毒性低,生物效价高,是饲料补铬的理想来源。关于铬提高动物免疫水平和改善抗应激能力各方面已经有很多的研究,总体而言,有机铬的效果优于无机铬。铬有激活、促进免疫系统的功能,在一些免疫反应中,起到免疫调节因子作用,通过对免疫反应的调节而增强机体的抗病力和对各种应激的适应性。刘彩霓等(1998)发现,在热应激条件下,补加400μg/kg酵母铬能减轻热应激引起鸡生理生化的变化。常娟等(2004)研究发现,酵母铬能在一定程度上缓解热应激对蛋鸡的负面影响,即能显著降低破蛋率,略微提高蛋鸡的采食量、产蛋率和平均蛋重。田允坡(1997) 报道,酵母铬能有效促进热应激期蛋鸡甲状腺素(T4) 的分泌,有利于卵泡的发育成熟。Burtondeng(1993)指出,给泌乳早期乳牛补铬,提高了各种抗原的抗体滴度,并且增强了细胞免疫功能。Bunting等(1994)指出,奶牛在应激状态下,补铬可提高免疫球蛋白含量,减少发病率。 2.3.3
硒在提高动物免疫水平和抗应激方面的作用原理已为人们所熟知。但不同形式的硒在补硒效果和安全性方面有很大差别,其中有机硒的效果远优于无机硒。Mahan(1995)的研究显示,在瘦肉猪中,酵母硒是亚硒酸钠生物利用率的2倍。Cantor等(1996)给蛋鸡饲喂等量的酵母硒和亚硒酸钠日粮三周,结果添加前者所产蛋中的含硒量较后者高出29%。Henry & Ammerman(1995)的在奶牛试验研究中,以硒酸钠的生物利用率为100%,则酵母硒的生物利用率高达290%。Hemken等(1998)的试验表明,添加酵母硒组和硒酸钠组相比,奶牛血清和奶中的硒含量均显著提高,同时尿中排硒量降低。当前,生产酵母硒的技术已经比较成熟,我国企业生产的酵母硒中硒的含量已经可以达到2000mg/kg以上,这为酵母有机硒的推广应用奠定了基础。 2.3.4
酵母水解物中的核苷酸、小肽及谷胱甘肽均能够直接或间接提高动物的免疫力和抗应激能力。日粮核苷酸可能作为一种条件性必需营养物质,在维持机体正常免疫功能、肠道发育和正常肝脏功能方面具有重要营养生理功能。Kulkarni等(1994)曾用金黄葡萄球菌进行小鼠感染实验,结果表明,外源核苷酸缺乏将导致小鼠巨噬细胞的噬菌活力降低。Carankiewicz和Cohen(1987)证实了T细胞被激活时核苷酸合成加速,动物能量代谢增加。王兰芳等(2003)的研究表明,日粮中添加核苷酸能够显著提高正常小鼠的增重、胸腺指数、淋巴细胞转化率及血清中抗体水平,极显著提高免疫抑制的小鼠的抗体水平。乐国伟等(1999)用玉米、豆饼日粮证实了天然日粮条件下.添加酵母核酸影响肉雏鸡免疫器官的发育。近年来,关于小肽的营养与免疫的研究十分活跃。Jelle(1981、1982)研究结果表明,β-酪蛋白水解产生的三肽和六肽可促进巨噬细胞的吞噬作用。小肽能够加强有益菌群的繁殖,促进菌体蛋白的合成,增强抗病力。Andeson(1995)从猪小肠中分离出一段NK-赖氨酸寡肽,对大肠杆菌等有抑制作用。另外,小肽还能够促进多种矿物质的吸收,这也有利于提高机体的免疫能力。谷胱甘肽是酵母水解物中含量较高的一种功能性小肽。酵母中谷胱甘肽含量可达2%~8%。谷胱甘肽在免疫系统抗感染和炎症反应中发挥着重要作用,它对于淋巴细胞增殖及正常功能的发挥起着重要的作用。谷胱甘肽不仅能在酶催化下与脂质过氧化物反应抑制自由基的形成,并能同自由基结合变成稳定分子,因此,是体内最重要的抗氧化剂和自由基清除剂。 2.4
稳定饲料质量,提高养殖效果
酵母源生物饲料中,活性干酵母和酵母细胞壁多糖能在特定的条件下,发挥稳定饲料质量的作用。饲料质量不稳定时,很容易造成动物消化道微生态紊乱,导致动物对饲料的消化率降低,生长受阻。 在日粮中添加活性酵母对于缓解上述问题具有良好的作用。与细菌类益生素不同的是,酵母属于真菌,对一些常用的细菌类抗生素不敏感,所以生产中可以和抗生素联合使用。饲料原料受到霉菌污染是常见的问题,这一问题已经给畜牧业造成了巨大的损失。在当前饲料原料紧张的情况下,很难做到在饲料中完全不使用受霉菌污染的原料,此时就必须采取办法缓解霉菌污染引起的危害。业内普遍使用的方法是采用霉菌毒素吸附剂,并且取得了较好的效果。而酵母细胞壁多糖就是一种较好的霉菌毒素吸附剂,目前市面上所见的一些霉菌吸附剂产品中,其主要成分之一就是酵母细胞壁多糖,而发挥主要功效的仍是MOS成分。Cooney (1980) 研究发现,MOS可以螯合胃肠道内的黄曲霉毒素。后来证实,MOS也可以螯合玉米赤霉烯酮。MOS可通过物理吸附或直接结合霉菌毒素,消除和减弱霉菌毒素的毒害作用,提高饲料利用率。Raju(1998)模拟肉鸡消化道体外试验结果表明,甘露寡糖对黄曲霉毒素、玉米赤霉烯酮和猪曲霉毒素的结合率分别为82.51%、51.6%和26.4%,其中对黄曲霉毒素的结合能力主要取决于pH、毒素的浓度以及甘露寡糖的剂量。安琪集团博士后科研工作站研究表明,酵母细胞壁多糖对玉米赤霉烯酮的吸附能力达50%以上。 2.5
提高畜禽产品品质
酵母源生物饲料中,酵母硒和酵母铬对于改善畜禽的肉质具有重要意义。Torrent和Donald研究报道,给生长猪日粮中添加0.3 mg/kg酵母硒形式的硒能减少PSE肉的发生,且猪肉味道较好。陈忠法等经过对肉仔鸡分别补饲亚硒酸钠或酵母硒的研究发现,添加酵母硒时,可显著提高肉鸡胸肌的肉色评分和硒含量。补硒可降低鸡肉的滴水损失,且酵母硒优于同一添加量的无机硒。李业国,郭峰等(2003)的研究显示酵母硒在降低鸡肉的肌肉滴水损失、改善嫩度方面要优于无机硒。丁斌鹰等(2006)的研究显示,与亚硒酸钠比,饲粮中添加酵母硒可降低肥育猪肌肉中滴水损失16.59%~62.86%,提高Hunter a值14.42%~13.70%。 铬尤其是有机铬改善畜禽胴体组成的作用已经得到广泛证实。Savoini等(1996)研究发现,酵母铬可使后期猪的饲料转化率、平均日增重提高,瘦肉率增加。Hossian (1995)
对肉鸡补400μg/kg 的酵母铬源铬,结果试验鸡肉中脂肪含量较对照组显著下降。Hossain(1997)在肉鸡日粮中添加300μg/ kg酵母铬,与对照组相比试验组腹脂重与胴体重之比显著降低,胸肌重和胸肌占胴体的百分数显著增加。Hossain等(1998)研究表明有机铬可以显著降低肉鸡的腹脂率和肝脂率,证实从1日龄开始添加400μg /kg铬可以提高肉鸡出售前高密度脂蛋白的浓度。Gregory等报道,在舍饲阉牛日粮添加200μg / kg酵母铬可以改善胴体品质,添加400μg / kg的铬使背最长肌面积增大。 2.6
改善动物繁殖性能
酵母硒和酵母铬对改善动物的繁殖性能也具有重要的意义。
大量研究已表明硒在提高动物繁殖力和生产力上具有重要意义。Mahan等(1990)报道,精液中的硒可以保护精子细胞膜免遭损害。母畜缺硒,常导致发情周期紊乱,出现乏情,胎衣不下,还可导致不孕。Segerson等(1977)指出,缺硒损害子宫平滑肌的生理机能,导致胎衣不下和受精率降低。Chavez(1986)指出,补硒的作用效果主要表现在繁殖晚期,硒缺乏会导致窝产仔数下降。虽然无机硒同样具有改善畜禽繁殖性能的作用,但较酵母硒等有机硒而言,前者的毒性高,且效果并不理想。酵母硒中的有机硒源有个重要的特点就是较无机硒更易于转移到动物重要的组织器官,如转移到公畜的精囊,易于通过胎盘屏障,易于转移到乳中等等,这使得酵母硒对畜禽繁殖性能的改善大大优于无机硒。Mahan在1996年的研究则证实,与亚硒酸钠相比,酵母硒可使常乳中的硒含量提高80%,因而有利于提高仔猪的健康水平和成活率。Chavez 1985年的研究显示,以酵母硒的形式对妊娠母猪补硒时,母猪胎盘转运至胚胎的硒水平上升,并具有添加水平依赖性,初生仔猪硒水平增加。Janyk等(1998)的研究显示,采用添加有机硒的日粮饲喂母猪,可明显地提高仔猪的初生重,降低死亡率。
铬对动物繁殖性能的影响也已经为人们所熟知。研究表明,动物对铬的需要量很微量,但铬的作用很大,特别是在动物的繁殖性能方面。Lindemann(1995)提出:铬增加组织对胰岛素的亲合力,并且可能由于胰岛素对下丘脑—垂体—卵巢轴的影响,改变了促性腺激素释放激素(GnRH)的释放频率,增加了促黄体素(LH)和促卵泡素(FSH)的释放,使母猪排卵增加,因而提高了母猪的繁殖性能。许多应用研究显示,有机铬的应用效果往往优于无机铬。Lindeminn(1997)以酵母铬作为铬源,研究了妊娠期最初30天和整个妊娠和泌乳期给经产母猪补饲200ppb铬的效果,发现分娩率和产仔数均有提高。邓国彬(2001)的研究表明,饲料中添加酵母铬,可以增强种蛋鸭抗应激能力,减少应激对产蛋的影响,从而提高了产蛋率,减缓了产蛋高峰过后产蛋率下降的速度。Aragon等(1999)研究发现,在奶牛日粮中添加酵母铬,试验组比对照组有较高的发情率和妊娠率,且铬补充组犊牛开始发情快。 |