用酶解酵母细胞壁

酵母生物饲料在水产养殖中的应用进展何志刚1李小玲1,2(1,湖南省水产科学研究所,湖南长沙,410153;2,农业部渔业产品监督检验测试中心(长沙),长沙,410153)摘要:文章简单介绍了酵母的概况,重点介绍酵母生物饲料如酵母细胞壁、饲料酵母、酵母水解物、活性干酵母、酵母硒、海洋红酵母等。

对酵母生物饲料在水产养殖动物中的应用和研究进展情况进行详细介绍,并指出酵母生物饲料发展中存在的问题。

关键词:酵母生物饲料;水产养殖;应用;发展趋势酵母菌,一种传统食品酿造工业的主要生产菌株,如今已成为现代生物饲料最具吸引力的微生物细胞工厂。

这类单细胞真核微生物,其细胞及细胞内容物,如蛋白、氨基酸、多糖、有机酸、核酸、维生素等活性物质,都可参与生物饲料的绿色生产。

目前已知的酵母菌有500多种,以酵母为原料或生物载体,利用现代生物技术,并结合微生物发酵工程,已形成了一系列与酵母相关的具有特定营养或功能的生物饲料及饲料添加剂产品,通称为“酵母生物饲料”。

酵母生物饲料主要分为以下几大类:酵母细胞壁多糖、酵母水解物、活性干酵母、酵母硒、活酵母衍生物、复合酵母、酵母培养物、海洋红酵母、与芽孢杆菌等益生菌复配而成的EM菌或微生态制剂(用于水质或底质改良剂)、饲料酵母、利用酵母发酵而得到的酵母饲料。

1.酵母细胞壁多糖用于饲料中的酵母细胞壁是酵母经细胞自溶部分破壁、破壁酶解、分离洗涤、浓缩、干燥等一系列生产工艺,精制而成的富含β-葡萄糖、甘露聚糖等免疫因子的一种绿色饲料添加剂产品。

近年研究认为,酵母细胞壁含有的甘露寡糖和β-葡聚糖可对细菌、病毒引起的疾病及环境因素引起的应激反应产生非特性免疫力。

酵母细胞壁多糖是以酿酒酵母为原料,经过细胞破壁、酶解、分离提纯和干燥等工艺精制而成,在水产动物中的作用主要有:提高水产动物非特异性免疫力、提高水产动物的特异性免疫应答反应、显著提高水产动物抗病能力、能有效降低肝损伤,还具有一定促生长的作用。

四、细胞破碎某些蛋白质在细胞培养时被宿主细胞分泌到培养液中，提取过程只需直接采用过滤和离心进行固液分离，然后将获得的澄清滤液再进一步纯化即可，其后续分离和纯化都相对简单。

但由于一些重组DNA(rDNA)产品结构复杂，必须在细胞内组装来获得生物活性，如果在培养时被宿主细胞分泌到培养液中，其生物活性往往有所改变，此类生物产品是细胞内产品(非分泌型)，这些产品主要为医药和保健产品，对于这类产品的提取，需要先应用细胞破碎技术破碎细胞，使细胞内产物释放到液相中，然后再进行提纯，为后续的分离纯化做好准备工作。

细胞破碎技术是指利用外力破坏细胞壁和细胞膜，使细胞内容物包括目的产物成分释放出来的技术，是分离纯化细胞内合成的非分泌型生化物质(产品)的基础。

随着重组DNA技术和组织培养技术上的重大进展，以前认为很难获得的蛋白质现在都可以大规模生产。

微生物细胞和植物细胞外层均为细胞壁，细胞壁里面是细胞膜，细胞膜和它所包围的细胞浆合称为原生质体。

动物细胞没有细胞壁，仅有细胞膜。

通常情况下，细胞壁较坚韧，细胞膜脆弱，易受渗透压冲击而破碎，因此细胞破碎的阻力主要来自于细胞壁。

基于遗传和环境等因素，不同类型生化物质其细胞壁的结构和组成不完全相同，故细胞壁的机械强度不同，细胞破碎的难易程度也就不同。

此外，不同的生化物质其稳定性有较大差别，在破碎过程中应防止变性和被胞内的酶水解。

因此，破碎方法的选择和操作条件的优化是十分必要的。

(一)机械破碎法机械破碎法分为高压匀浆破碎法、高速搅拌珠研磨破碎法和超声波破碎法三种。

1．高压匀浆破碎法Manton Gaulin高压匀浆器是高压匀浆破碎法常用的设备，它由可产生高压的泵和排出阀组成，排出阀具有狭窄的小孔，其大小可以调节。

细胞浆液通过止逆阀进入泵体内，在高压下迫使其在排出阀的小孔中高速冲出，并射向撞击环上，由于突然减压和高速冲击，使细胞受到高的液相剪切力而破碎。

在操作方式上，可以采用单次通过匀浆器或多次循环通过等方式，也可连续操作。

1前言随着绿色养殖模式的推广，抗生素和化学药物的使用在水产养殖受到越来越多的限制，其引起的病原菌耐药性和养殖水体中微生态环境失衡等问题逐渐成为水产养殖业中日益严峻的问题。

这促使水产科技工作者寻找既能提高水产动物的生产性能并能预防疾病而又不会明显增加生产成本的营养和管理新措施。

此类措施主要针对：1.饲料设计和饲料添加剂；2.药物的使用；3.水环境的控制；4.免疫程序；5.放养密度；6.改良水产动物的遗传品系。

这些措施多数在于要么改变动物胃肠道微生物菌群，要么增强动物的免疫体系。

后者是最受政府和消费市场欢迎的策略。

因此水产饲料配方师和饲料加工厂商开始着重于通过设计饲料配方和加入新型添加剂而增强水产动物的免疫体系。

酵母提取物，尤其是酵母细胞壁就是在这方面具有很大潜力的一种新型添加剂。

酵母是一类单细胞微生物．其结构简单，属于真菌类。

目前已知的酵母菌有370余种。

酵母及酵母饲料用作饲料添加剂始于2O世纪2O年代中期，最早是用作反刍动物的蛋白质补充饲料。

酵母细胞中含有丰富的蛋白质、B族维生素、脂肪、糖、酶等多种营养成分和某些协调因子。

酵母菌具有的众多生理功能，使其在饲料工业中得到了广泛的研究与应用。

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2O％－3O％。

它在维持细胞形态和细胞与细胞间的识别中起重要作用。

近年研究认为，酵母细胞壁含有的甘露寡糖和β－葡聚糖可对细菌、病毒引起的疾病及环境因素引起的应激反应产生非特性免疫力。

2. 酵母细胞壁的成分及其免疫机理2.1 酵母细胞壁的成分酵母细胞壁的结构是一个动态且被调控的结构，其结构和组成可以被严格调控并能对环境变化作出广泛地响应（邵明丽和许梓荣，2002）。

酵母细胞壁主要由葡聚糖、甘露寡糖、糖蛋白和几丁质组成，葡聚糖构成细胞壁的基质，其上覆盖一层甘露寡糖。

它们与细胞壁干重的85％左右。

酶解工艺的好处酶解工艺的好处酶解是一种生物技术，利用酶的作用将大分子化合物转化为小分子化合物的过程。

在食品、医药、农业等领域中，酶解工艺被广泛应用。

下面将详细介绍酶解工艺的好处。

一、提高产量1.1 食品加工领域在食品加工中，酶解可以提高产量。

例如，在制作豆腐时，加入凝固酶可以促进豆腐凝固，提高豆腐产量。

此外，在制作啤酒时，添加淀粉酶可以将大分子淀粉转化为小分子糖类，提高啤酒产量。

1.2 医药领域在医药领域中，通过对蛋白质的酶解可以得到具有生物活性的多肽或单肽。

例如，在制备降压药“依普利钠”时，需要对血管紧张素进行酶解处理。

二、改善产品质量2.1 食品加工领域在食品加工中，通过对食材进行适当的酶解处理可以改善产品质量。

例如，在制作面包时，加入适量的淀粉酶可以使面包口感更加柔软。

2.2 纤维素酶的应用纤维素是大自然中最常见的有机物之一，广泛存在于植物细胞壁中。

通过对纤维素进行酶解处理，可以得到具有生物活性的多糖或单糖。

这些产物具有广泛的应用前景，如在医药领域中可以用作抗肿瘤药物、抗血栓药物等。

三、提高反应速率3.1 食品加工领域在食品加工中，通过添加酶类催化剂可以提高反应速率。

例如，在制作葡萄酒时，添加葡萄酒酵母可以促进葡萄汁发酵过程。

3.2 医药领域在医药领域中，通过对蛋白质进行酶解处理可以提高反应速率。

例如，在制备“利福平”时，需要对头孢菌素进行酶解处理。

四、降低成本4.1 食品加工领域在食品加工中，通过适当的酶解处理可以降低成本。

例如，在制作豆腐时，加入凝固酶可以降低生产成本。

4.2 医药领域在医药领域中，通过对蛋白质进行酶解处理可以降低成本。

例如，在制备“头孢菌素”时，需要对蛋白质进行酶解处理。

五、节能减排5.1 食品加工领域在食品加工中，通过适当的酶解处理可以节能减排。

例如，在制作啤酒时，添加淀粉酶可以将大分子淀粉转化为小分子糖类，减少了糖化过程中的能耗和废水排放。

5.2 医药领域在医药领域中，通过对蛋白质进行酶解处理可以节能减排。

酵母提取物（yeast extract）是酵母经破壁后将其中蛋白质、核酸、维生素等抽提，再经生物酶解的富含小分子的氨基酸、肽、核苷酸、维生素等天然活性成分的物质。

其中氨基酸含量30%以上，总蛋白50%以上，核苷酸10%以上，主要应用于食品、调味品、化妆品等领域。

一、酵母提取物的分类及工艺1.干食用酵母的生产工艺比较简单，直接将洗净的酵母乳质壁分离后进行滚筒干燥，得到的产品即为干食用酵母。

2.干自溶酵母是酵母质壁分离后先经过部分自溶，然后进行滚筒干燥后得到的产品。

3.酵母抽提物是酵母通过质壁分离后利用自身水解酶系完全自溶后，去除细胞壁和不溶性分子后的产品。

4风味化酵母抽提物,利用美拉德反应生产具有各种风味浓郁的香料，如鸡肉风味、牛肉风味、蔬菜风味、海鲜风味等等.二、酵母提取物的应用领域1.方便面:调料包中添加可以增强鲜味、醇厚感，面身中添加可以提高面饼口感。

2.鸡精：有效提高鸡精中的氨基氮、总氮及呈味核苷酸含量，有效增鲜。

3.食用香精：作为香精基料，提供口感及香气的载体4.肉制品：增强色泽；改善产品肉质原味及醇厚味，5.酱卤制品：增强色泽；强化风味6.餐饮火锅：增强鲜美感及醇厚感、掩盖肉腥味7.焙烤食品：提供风味,改善口感及结构8.膨化食品:平衡各种滋味料的口感；增强醇厚感。

9.酱油:突出产品酱香,协调、平衡滋味，提高产品氨基酸态氮等质量指标。

10.化妆品:添加后起到美白，保湿锁水的作用。

三、酵母提取物水分含量标准GB/T 23530-2009 酵母提取物1.液状：水分≤62%2.膏状：水分≤40%3.粉状：水分≤6%四、酵母提取物水分含量测定方法1.烘干法2.快速水分测定法。

酵母水解物的鉴别与品控酵母水解物做为一种饲料原料已经被越来越多的饲料厂应用在饲料配方中。

相对于酵母粉，酵母水解物是以酿酒酵母为菌种，经液体发酵得到的菌体，再经自溶或外源酶催化水解后，浓缩或干燥得到的产品。

富含游离氨基酸、小肽、核酸，酵母细胞壁多糖和蛋白质等成分，具有更好消化利用率，发挥更好的功能性，例如诱食、提高免疫力和修复胃肠道黏膜等功能。

相对于传统动物源蛋白原料，纯培养的酵母水解物对稳定饲料品质，提高饲料市场竞争力具有明显的优势。

面对市场上众多酵母水解物产品，虽然生产厂家不会主动告知酵母水解物的原料来源，但是做为品控必须在质量上对这些产品进行监控，了解其指标体现在哪里，用什么样的检测方法来实现检测显得尤为重要。

一、酵母水解物与酵母粉的区别酵母粉并未经过主动酶解，在指标上面与酵母水解物的区别如下：氨基酸态氮是评价水解程度的指标，但是不能判断水解工艺的优劣。

氨基酸态氮越高，说明水解程度越高。

要评判水解工艺的好坏，需要运用到小肽指标，如果过度水解，小肽含量则偏低。

运用定向酶解技术可以能保证水解工艺的尺度，赋予酵母水解物更好的功能。

二、酵母水解物的原料来源及原料差别在生产酵母水解物的时候，原料来源主要有三个：纯培养酵母、废弃啤酒酵母和酒精酵母来源。

用废弃啤酒酵母或酒精酵母来生产酵母水解物，由于酵母来源有限且复杂，其品质往往难以稳定。

饲料企业在选用此类酵母水解物产品时需严格考察其原料来源及稳定性，避免使用此类产品后造成本企业饲料品质的波动。

优质酵母水解物产品的原料要求：Ø 原料稳定Ø 原料中酵母纯度高、无杂质Ø 原料无污染、无致害物质残留三、感官鉴别(一)颜色和气味纯培养酵母水解物：颜色均一，为浅黄色至深黄色，有明显的酵母发酵香味。

啤酒酵母水解物：颜色不均一，较深，有酸腐味(染菌)。

酒精酵母水解物：颜色不均一，较深，无明显气味。

(二)水溶液性状(5%水溶液)纯培养酵母水解物：明显香味、溶液底部无杂质、入口有鲜香味。