(1.陕西省兴平市畜牧局,陕西兴平 713100;2.西北农林科技大学动物科技学院)
[中图分类号] S 816.79 [文献标识码] A [文章编号] 1004-6704(2014)01-0029-03
酵母β-葡聚糖分布广泛,在畜禽生产上的应用潜力很大。本文主要讨论了β-葡聚糖的提取方法、生物活性,重点讨论酵母β-葡聚糖作为饲料添加剂在畜禽生产上的应用。
β-葡聚糖是一类广泛分布于细菌、真菌、海藻、植物和动物体内的大分子多糖,β-葡聚糖和α-葡聚糖是葡聚糖的两种结构形式。β-葡聚糖也是酵母多糖的主要成分之一,β-葡聚糖主要由β(1,3)-D、β(1,6)-D葡聚糖组成,两种比例为85:15,由于其特殊的键结方式和分子内氢键使其形成螺旋形的分子结果,这种独特的构型很容易被免疫系统接受。研究表明其具有免疫调节、抗炎、抗辐射、降血压、降血脂、抗病毒、抗肿瘤等生物活性,现已成为国际研究与开发的热点。酵母β-葡聚糖可由酿酒酵母等中提取获得,来源广泛。酵母β-葡聚糖在人类保健及畜禽生产上的应用广泛,本文主要对酵母β的葡聚糖的提取、生物活性及在畜禽生产上的应用前景作一综述。
1 酵母β-葡聚糖的提取方法
目前酵母葡聚糖的提取方法主要为酸法、碱法、酸碱综合法及酶法等。
1.1 酸法
该方法是最早采用的酵母葡聚糖提取方法。具体步骤为:用不同浓度的醋酸在50-90浓温度条件下处理3~6h,然后离心,沉淀用无水乙醇脱水,最后再干燥处理。该方法的产品提取率高,但纯度低,产品中蛋白质和甘露醇糖含量高,需要进一步纯化。但由于饲料添加剂对纯度的要求不高,所以该方法可用于畜禽饲料添加剂生产,具有经济便捷的优势。
1.2 碱法
1999年李卫旗等首次报道了碱法提取酵母β-葡聚糖的方法,廖鲜艳等对该方法进行了改进,该方法降低了碱处理时NaOH的浓度,同时提高了葡聚糖的纯度。万婕等进一步改进了提取工艺,在碱处理后离心,水洗,脱水,干燥,该方法获得的β(1,3)-葡聚糖葡聚糖的纯度更高。
1.3 酸碱综合法
Masler等(1986)报道了酸碱综合法提取酵母β-葡聚糖的方法,后来MachoVa(1999)等许多国外学者对此法进行了改进。Chung(2004)等对其又做了进一步改进,发明了二步碱处理工艺。张开诚等改进了提取工艺,采用一步碱处理,再用4%乙酸处理的方法,此方法获得的葡聚糖中不含酸溶性的糖元等,纯度高,产品经改性后可应用于医学领域。
1.4 碱酶法
徐希柱等研究了碱酶法提取酵母废啤酒酵母中葡聚糖的工艺,用NaOH 和碱性蛋白酶先后处理酵母来得到成品。刘杰等采用正交法,以多糖干重和多糖纯度为主要指标进一步完善了葡聚糖的提取工艺,该工艺提取的产物中杂多糖干重降低了7.27%,而多糖纯度提高了19.04%,多糖提取率提高了10.41%。
1.5 酶碱法
Freimund S等采用碱性Savinase蛋白酶来处理酵母细胞壁制备酵母葡聚糖,得到含量85%以上的葡聚糖样品。马森等采用木瓜蛋白酶-碱法,得到了纯度90.5%、得率11%的酵母葡聚糖。酶处理酵母细胞壁后能去除大量蛋白,从而降低后续碱的浓度和使用量,使得到的酵母葡聚糖产品分子结构更加完整。该方法适用于大规模酵母葡聚糖的提取纯化。
2 酵母β-葡聚糖的生物活性
近年来,多糖的生物学功能不断被揭示,许多微生物、植物、动物多糖都具有免疫调节功能,对肿瘤、心血管疾病的防治有独特的效果。一般认为,多糖的作用机制是通过与网状内皮系统。巨噬细胞、淋巴细胞、白细胞作用影响抗体、DNA、RNA合成及cAMP、cGMP的水平比例,诱导合成干扰素和补体。
2.1 免疫调节及抗肿瘤
酵母β-葡聚糖作为一种免疫调节剂,能够激活免疫细胞、分泌细胞因子,参与宿主特异性免疫与非特异性免疫,从而提高机体免疫功能。β-葡聚糖的抗肿瘤机制可能与它可以激活机体的免疫系统有关。β-葡聚糖的免疫调节功能和抗肿瘤活性是依赖于一定的溶解度、分子量、分支度和相应的构象,甚至提取溶剂的不同也会影响其功能。
2.2 抗病毒、抗氧化β-葡聚糖还具有抗病毒、抗氧化、抗血栓和抗凝血等作用。Sener G等研究了β-葡聚糖抗氧化效应,对小鼠的试验结果显示β-葡聚糖可以有效消除由烟碱引起的小鼠肾和膀胱慢性氧化损伤,也可以消除脓血病引起的组织器官氧化损伤。2.3 促进伤口愈合β-葡聚糖可参与机体的自然防御和加速皮肤创伤愈合的过程。体外细胞培养实验证明,β-葡聚糖能抵御皮肤细胞抗氧化分子损耗和促进角质形成和细胞增值,同时β-葡聚糖可以用作渗透抑制剂,消除离子毒性。2.4 预防炭疽感染接种炭疽的小鼠皮下注射β-葡聚糖后,存活率可增加2.5倍,说明β-葡聚糖对预防炭疽感染可提供有效保护。2.5 降血糖活性汪海波等发现β-葡聚糖对四氧嘧啶致糖尿病大鼠血糖有显著调节作用,同时还可通过降低血清血脂含量。改善血液流变学性能、修复肝、肾病变及降低肝糖原分解来提高大鼠的糖代谢功能。2.6 降胆固醇β-葡聚糖的特殊结构能促进脂蛋白、脂肪酸释放,使血液中大分子的脂质分解成小分子,因而对血脂过多引起的血清浑浊有改善作用,能明显降低血液中的胆固醇含量。3 酵母β-葡聚糖作为饲料添加剂对畜禽的影响
鉴于以上酵母β-葡聚糖的多种生物学活性,人们已经将β-葡聚糖应用于畜牧业生产实践中,并取得了显著的成效。β-葡聚糖作为一种新型的饲料添加剂具有极大的应用潜力。
3.1 酵母β-葡聚糖在家畜养殖中的作用
酵母β-葡聚糖能增强妊娠母猪和断奶仔猪的免疫系统,减少应激,提高生产性能。当前我国猪场中母猪面临的主要问题是免疫抑制性疾病严重,进而影响母猪健康,造成母猪免疫功能低下,繁殖性能障碍,影响母猪质量;母源性垂直感染初生仔猪,影响仔猪健康。在妊娠母猪日粮中添加酵母β-葡聚糖可以显著提高母乳中TgG/IL-2和溶菌酶浓度,显著提高母猪血清IgG、IgM、IL-2和GH 浓度,从而对母猪和仔猪免疫功能起到促进作用。在仔猪日粮中添加酵母β-葡聚糖能提高仔猪的免疫机能和生产性能、影响仔猪肠道菌群和血液生理生化指标等。段丽娟、潘树德等研究表明,适量添加酵母β-葡聚糖可降低动物的各种应激反应,增强疫苗的保护效果,提高动物的健康状况,进而提高动物的生产性能。王忠等酵母β-葡聚糖可影响猪的细胞核体液免疫功能,对猪瘟疫苗免疫抗体水平有提高,其免疫调节作用受添加剂量和时间的影响。低剂量酵母β-葡聚糖能适度提高机体细胞核体液免疫机能,增强机体的抗病力,高剂量可能会影响机体免疫系统的正常状态;他们也发现断奶仔猪日粮中添加50mg/kg的β-葡聚糖可调节其脂质代谢和蛋白质代谢,增强机体免疫功能,从而显著提高生产性能。安东亚等发现β-葡聚糖与丁酸钠合用,能显著降低血浆游离脂肪酸含量。段丽娟等通过试验证明添加0.05%β-葡聚糖可显著降低仔猪腹泻率,可提高日增重7.6%。Xiao等研究表明给猪注射β-葡聚糖可以增强λ干扰素的释放,增强其对猪繁殖与呼吸综合征病毒的抵抗能力。β-葡聚糖对断奶犊牛的生产性能、免疫活性和生化指标也有一定影响。周怿等的试验表明,在早期断奶犊牛日粮中添加酵母β-葡聚糖可显著提高犊牛日增重,改善肠道微生物区系、优化肠道微生物,提高饲料转化率和犊牛免疫能力;EicherS等的试验表明含有酵母β-葡聚糖的饲料添加剂可以减少应激,提高对细菌和病毒的抗感染力,从而提高家畜健康及生产性能。
3.2 酵母β-葡聚糖在家禽养殖中的作用
酵母β-葡聚糖对雏鸡肠道微生态菌群具有调控作用,可降低盲肠内大肠杆菌、沙门氏菌等病原微生物数量。酵母β-葡聚糖可提高肉仔鸡的体液免疫和细胞免疫功能,可以有效替代弗吉尼亚霉素作为肉鸡出生至38日龄的促生长剂,何凤琴等研究了β-葡聚糖对蛋鸡生产性能、蛋白质及免疫指标的影响,发现在蛋鸡日粮中添加100mg/kg的β-葡聚糖,可提高蛋鸡的免疫力,降低蛋黄胆固醇含量,改善蛋品质,对生产性能无显著影响,其效果显著优于添加抗生素。张敬等发现饲料中添加50%酵母β-葡聚糖制剂后,鸡的平均日增重得到了提高,但差异不显著,死亡率降低了3.88%。高仕英等在仔鸡育雏器和育肥期灌胃20mg/kg或肌肉注射2mg/kg酵母多糖,可显著提高肉鸡脾脏的重量,淋巴细胞数量和活性也提高。综上所述,酵母β-葡聚糖作为试验添加剂对家禽的生长发育及免疫调节作用明显,应用潜力很大。
4 总结与展望
我国是啤酒生产大国,有着丰富的酵母资源,啤酒加工的废弃产物是酵母葡聚糖的主要来源,这为酵母葡聚糖的综合开发利用创造了有力条件。酵母β-葡聚糖克服了以往抗生素、益生素、酶制剂等不不足,用量少、无残留、纯天然且稳定性强,能提高动物的免疫机能,提高畜禽生产性能,减少患病几率,减少用药,降低成本,在畜牧业生产中具有广阔的应用前景。但是目前酵母β-葡聚糖的研究大多局限于实验室内,对于酵母β-葡聚糖的研究还应考虑如下方面:研究酵母多糖提取新方法新工艺,降低生产成本,提高葡聚糖纯度与产量,特别是研究生物活性高的水溶性酵母β-葡聚糖的制备工艺;建立离体快速检测β-葡聚糖生物活性的新方法;深入研究酵母β-葡聚糖的作用机制及其副作用,发现酵母β-葡聚糖的其他的生物学功效,扩大其在畜牧及临床上的应用范围;研究酵母β-葡聚糖用量和添加方式对机体的影响。
随着人们对酵母β-葡聚糖的关注度越来越高,对它的研究也将更加深入,酵母β-葡聚糖在畜禽生产上的作用将更加突出,相信随着酵母β-葡聚糖应用的普及,将会带来更好的社会效益和经济效益。
参考文献:略