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酵母菌生物飼料的研發(fā)呈現(xiàn)出4種趨勢
2018/4/26 16:46:43

  酵母菌,一種傳統(tǒng)食品釀造工業(yè)的主要生產(chǎn)菌株,如今已成為現(xiàn)代生物飼料最具吸引力的微生物細胞工廠。

  這類單細胞真核微生物,其細胞及細胞內(nèi)容物,如蛋白、氨基酸、多糖、有機酸、核酸、維生素等活性物質(zhì),都可參與生物飼料的綠色生產(chǎn)。

  而隨著現(xiàn)代生物技術(shù)、微生物育種技術(shù)、酶工程和發(fā)酵工程技術(shù)的發(fā)展,酵母菌生物飼料的開發(fā)和應(yīng)用更是呈現(xiàn)出良好勢頭。

  優(yōu)良特性獲青睞

  如今,飼料蛋白的結(jié)構(gòu)性短缺壓力是制約我國畜牧業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。國家也愈發(fā)重視利用生物發(fā)酵技術(shù)等手段挖掘新的飼料蛋白資源,提高現(xiàn)有飼料資源的蛋白含量和營養(yǎng)價值。

  在近日召開的首屆中國生物飼料科技大會上,中國科學院微生物研究所研究員張博潤介紹稱,酵母菌是一種來源廣、價格低、氨基酸比較全面的單細胞蛋白,蛋白質(zhì)含量高達45%以上,且富含生物體所必需的多種維生素和微量元素。因此,酵母菌生物飼料對緩解飼料蛋白總量短缺具有重要意義。

  據(jù)張博潤介紹,酵母菌可以產(chǎn)生谷胱甘肽(GSH)、金屬硫蛋白(MT)、超氧化物歧化酶(SOD)等多種生物活性物質(zhì),能夠增強生物機體免疫力和提高抗病力,對防治生物體消化道系統(tǒng)疾病起到有益作用。

  其中,GSH能參與體內(nèi)氧化還原反應(yīng)及氨基酸向細胞內(nèi)的轉(zhuǎn)運、能清除自由基,具有維持干細胞正常功能、促進膽酸代謝等作用;MT是一類低分子量的金屬結(jié)合蛋白,能參與微量元素的代謝、轉(zhuǎn)運和貯存,具有重金屬解毒等功能;SOD則能夠?qū)R磺宄矬w內(nèi)多余的超氧陰離子,平衡體內(nèi)的氧自由基,增強機體抗輻射損傷等。

  不僅如此,酵母菌與芽孢桿菌、乳酸菌、霉菌等微生物配伍,發(fā)酵餅粕能分解有害因子,去除餅粕中的抗原蛋白等抗營養(yǎng)因子,通過發(fā)酵產(chǎn)生的消化酶類還可以分解一些難消化的多糖和蛋白,提高飼料成分的生物轉(zhuǎn)化率。

  目前,我國在利用酵母菌發(fā)酵農(nóng)產(chǎn)品廢棄物生產(chǎn)飼料蛋白研究方面也取得了良好的進展。張博潤稱,酵母菌具備碳源利用廣譜性強、耐酸、耐高溫、蛋白質(zhì)合成能力強等優(yōu)良特性,通過采用一系列育種手段增加酵母胞內(nèi)蛋氨酸、賴氨酸含量,也使得酵母蛋白飼料中氨基酸組成更加合理。

  選育新菌種

  如今,國內(nèi)外都開始在飼料菌種選育方面展開探索。例如采用篩選、誘變、雜交、融合等常規(guī)育種技術(shù),以及代謝工程、微生物育種等新技術(shù)、新方法,來選育具有重大生產(chǎn)應(yīng)用價值的優(yōu)良酵母菌種。

  張博潤介紹稱,從印尼荔枝中分離出來的布拉氏酵母菌,其制劑應(yīng)用于畜牧業(yè),可以有效降低病原菌和有關(guān)毒素的質(zhì)量濃度,加強微生物平衡,刺激免疫系統(tǒng),作為飼料添加劑也得到很多國家的認可,但在我國卻還尚未展開應(yīng)用。

  另外,蝦青素是一種酮式類胡蘿卜素,具有極強的抗氧化功能,并能促進抗體的產(chǎn)生,增強機體免疫功能。紅法夫酵母則是唯一可天然生產(chǎn)蝦青素的酵母菌,這種酵母菌可利用多糖進行快速異氧代謝,培養(yǎng)時間短且不需要光照就可實現(xiàn)高密度培養(yǎng),具有良好的應(yīng)用前景。張博潤稱,目前這種菌株的研究主要集中在高產(chǎn)菌株的篩選和培養(yǎng)條件的優(yōu)化等方面。

  與此同時,以性狀優(yōu)良的野生型酵母菌為出發(fā)菌株,通過分子育種技術(shù)構(gòu)建具有特定強化功能的轉(zhuǎn)化體,如高產(chǎn)酶、氨基酸、維生素、肽或疫苗的酵母菌等,也受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。

  張博潤表示,目前,我國在利用優(yōu)良飼用酵母菌株生產(chǎn)飼用酶制劑、氨基酸、抗菌肽等方面取得進展,針對具有抗逆性、耐受性、高生物量的酵母益生菌菌劑,以及可用于生產(chǎn)高含量活性肽,如乳鏈菌肽、細菌防御素等相關(guān)酵母菌的開發(fā),也在不斷進行中。

  未來發(fā)展趨勢

  如今,國內(nèi)外開發(fā)的酵母生物飼料產(chǎn)品已有數(shù)十個品種,包括單細胞蛋白、活性酵母、生物活性寡肽、功能寡糖、酵母提取物、發(fā)酵粕類、生物色素和其他飼用生物制品等。

  在張博潤看來,酵母菌生物飼料由于作用廣泛且效果明顯,未來的發(fā)展空間十分樂觀。而在酵母菌生物飼料研究開發(fā)方面,也將呈現(xiàn)出四種發(fā)展趨勢。

  首先要建立和發(fā)展微生物育種的新方法和新技術(shù),開展飼用微生物資源發(fā)掘領(lǐng)域,獲得一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)、有應(yīng)用價值的新菌種資源。其次是針對動物種類、生長發(fā)育階段及益生功能的不同,研制差異化、個性化混菌配伍技術(shù)和制劑產(chǎn)品。

  另外要發(fā)展和完善飼用微生物發(fā)酵工程技術(shù),開發(fā)安全、高效、穩(wěn)定的新型微生物蛋白質(zhì)和能量飼料。最后,要突破目前存在于無菌模式動物和多種標記示蹤等技術(shù)中存在的瓶頸,推進飼用微生物對宿主微生物和生命活動的微觀影響研究,探索其對畜禽的內(nèi)分泌及免疫機能產(chǎn)生影響的作用機制。

  張博潤還表示,在積極促進技術(shù)發(fā)展的同時,國家也應(yīng)該重視飼用微生物的生物安全性評價研究,規(guī)避具有應(yīng)用潛力的新的飼用微生物對人類健康和生態(tài)環(huán)境可能存在的風險。

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