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富硒酵母的生产及其在畜禽养殖中的应用
  作者:张志焱等 山东宝来利来生物工程股份有限公司 摘自:中国饲料工业信息网 日期:2013-03-29  

  硒是人体和动物必需的微量营养元素之一,是动物体内谷胱甘肽过氧化酶的活性成分,具有提高机体免疫力、保护肝脏和抗衰老作用,是一种人体必需的营养元素。我国约有72%的地区低硒或缺硒,2/3以上地区饲料和牧草中硒的含量小于0.05毫克/千克,不能满足动物的正常生理需要。因此,饲料中补硒成为一种必要措施。硒的化合物分为有机硒和无机硒两大类,有机硒的生物活性较高, 能够有效地在体内同化,毒性比无机硒小,又利于在生物体内吸收,是一种比较理想的微量元素营养强化剂。

  硒酵母是以酵母为载体,将无机硒转化为有机硒的发酵产品,酵母细胞在发酵过程中可以将无机硒转化到细胞内的有机大分子上,形成具有较高生物活性和较低毒性的有机硒,被人体吸收率是无机硒的20倍[1],。由于我国是一个缺硒的国家,而从天然食品中获得的硒难以满足人们对硒的需求,因此富硒酵母作为一种安全、有效的硒来源具有很大的发展潜力。

  1 富硒酵母的生理功能

  目前,富硒酵母在动物饲料方面的应用已非常广泛,主要生理作用体现在以下几方面:

  1.1抗氧化作用

  硒为动物体内各种过氧化酶的辅助因子,对细胞抗氧化作用有活化作用,对于公畜精子活性及母猪受孕有直接影响。硒是构成谷胱甘肽过氧化物酶和烟酸羟化酶的成分,参与辅酶Q和辅酶A的合成,同时又是一种与电子传递有关的细胞色素的成分。谷胱甘肽过氧化物酶可通过催化氧化还原反应而保护细胞膜的结构和功能,加强维生素E的抗氧化作用,消除自由基。

  1.2 增强免疫力,提高抗病力和抗应激能力

  刘宗平报道,硒可以从多方面影响机体的免疫功能[2]。硒能有效地提高机体的体液免疫和细胞免疫,细胞免疫功能的研究表明,补硒可使人和动物杀伤性T细胞及NK细胞活性明显增强。

  1.3改善动物的生产性能,促进动物生长发育,提高饲料利用率。

  1.4提高繁殖力

  动物缺硒出现繁殖障碍,主要是由于生殖激素内分泌的失调。对于母体,补硒可以防止妊娠母体流产,减少胚胎死亡,可以提高蛋鸡的产蛋率和蛋质量,延长产蛋期及高峰期,改善羽毛性状。

  1.5提高肉品品质,提高瘦肉率

  硒的抗氧化作用使其同时具有提高畜禽肉类产品品质的功能,硒可以通过GSH-Px 防止脂质过氧化的发生,保护细胞膜结构的完整性和功能的正常,减少细胞的损伤,从而阻止肌肉细胞液的外流,减少肌肉渗出汁液的数量,改善畜禽肉类的品质。

  2 富硒酵母的生产

  国外从20世纪70年代就开始进行富硒酵母的研究。徐辉碧是国内最早培养成功富硒酵母的学者,他采用啤酒酵母在添加亚硒酸钠的培养基中培养,产品含硒量达300mg/kg。刘曼西等对富硒酵母进行了较为详尽的研究,证明硒酵母中有机硒含量达95%左右,大分子共价硒占77%,以结合于酸性蛋白为主,少量同tRNA相结合,含硒蛋白中,以硒代胱氨酸为主,而硒代蛋氨酸极少,还有其他形式的少量有机硒存在[3]。Yoshida M等报道富硒酵母中的硒有74.8%以硒代蛋氨酸、9.9%以硒代半胱氨酸、5.1%以亚硒酸盐的形式存在[4]。

  生产富硒酵母,菌种和发酵工艺参数对酵母富硒水平有较大影响。所用菌种一般为啤酒酵母或产朊假丝酵母,实际发酵培养基使用麦芽汁培养基或合成培养基加亚硒酸钠制成。麦芽汁制法与啤酒生产时制麦汁方法相同,即取1份麦芽粉加5份水,在65℃水浴锅中保温3~4 h,使其自行糖化至完全(取糖化液0.5 mL,加2滴碘液,如无蓝色出现,即糖化完全)。硒源一般都是亚硒酸钠,采用28℃或30℃培养。

  范秀英等在富硒酵母的筛选方面作了一定的研究,并取得了较好的成绩。通过选育对亚硒酸钠抗性较高的菌株,采用亚硝基胍处理和生物融合等技术得到的菌株在优化培养条件下生物量可达8.2g/l,硒含量达到 2050mg/kg,有机硒含量占酵母细胞内硒含量的91%以上[5]。李爱芬等将啤酒酵母培养到2h,使其处于对数生长期,并采用流加方式逐渐加入亚硒酸钠,酵母细胞中硒浓度可达1200~1900mg/kg[6]。目前商业生产的富硒酵母产品硒含量通常1000mg/kg或2000mg/kg。

  3 富硒酵母在畜禽养殖中的应用

  3.1 富硒酵母在养猪业中的应用

  国内对生长猪日粮中硒的推荐量为0.3毫克/千克,肥育猪为0.15毫克/千克。美国国家科学研究委员会定为每千克0.15毫克-0.3毫克;英国农业研究委员会(ARC)标准为0.15毫克/千克;美国国家科学研究委员会将妊娠母猪与泌乳母猪硒的营养需要定为0.15毫克/千克。

  3.1.1对猪生长性能和抗氧化能力的影响

  在仔猪饲养中,富硒酵母比无机硒可明显地增强其免疫力和改良其生产性能,是较理想的硒补充剂。在商品猪及仔猪日粮中添加富硒酵母比添加无机硒能更明显地增加仔猪的体重、饲料报酬、日增重、日采食量和降低料重比,提高组织细胞中的硒含量,增强GSH—Px、SOD的活性和提高仔猪的抗氧化能力,增强体液免疫和细胞免疫能力,减少仔猪白肌病的发病率和腹泻指数[7-9]。

  3.1.2对母猪哺乳繁殖性能的影响

  与无机硒相比,给母猪喂养酵母硒能使其初乳和常乳乳汁的硒含量升高,并能提高初生仔猪血浆硒含量。Mahan发现饲养酵母硒组的母猪乳汁中硒的含量为饲养亚硒酸钠组的2.5-3倍[10]。魏长友报道,饲喂酵母硒的仔猪断奶前死亡率比饲喂无机硒组降低2.2﹪[11]。均说明富硒酵母对母猪的繁殖性能有一定的改善效果。

  3.1.3 对肉品质的影响

  硒酵母可增加组织硒浓度,有助于维持组织细胞的完整性,减少猪肉的滴水损失,从而改善猪肉的品质。

  3.2 富硒酵母在养鸡生产中的应用

  2000 年6 月,美国食品与药物管理局(FDA)批准富硒酵母Sel-PlexTM(SP)作为肉鸡的一种有机硒(Se)来源使用。SP的中文名称为“赛乐硒”,据我国农业部公告,该产品已经于2003年在我国注册。

  王潍波等在肉鸡饲料中添加4个水平的富硒酵母(硒添加水平0.0,1.0,2.0,3.0 mg/kg),结果显示,添加后,可显著提高42日龄肉仔鸡的增重和耗料量[12]。孟丹等报道,在保护肠道的完整性方面,富硒酵母比不添加硒或添加亚硒酸钠更有效。硒的抗氧化功能,保护和维持了肠道的完整性,从而提高了肉鸡的免疫力,增强了肉鸡的健康[13]。

  富硒酵母在蛋鸡中的应用主要是用于富硒鸡蛋的生产。赵慧贤等选用产蛋率约为80%的罗曼褐蛋鸡350只,随机分为7组,进行为期30 d的饲养试验,发现粮中添加硒能极显著提高鸡蛋中硒含量,并且硒主要存在蛋黄中,添加富硒酵母组蛋硒含量较亚硒酸钠组提高更为显著[14]。

  3.3富硒酵母在反刍动物生产中的应用

  黄玉邦等在滩羊羔羊日粮中添加0.1 mg/kg亚硒酸钠和富硒酵母60d后,其富硒酵母组羔羊的生长性能与亚硒酸钠组差异不显著,但血液谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)和SOD活性显著高于亚硒酸钠组,说明有机硒在改善抗氧化功能方面优于无机硒[15]。

  饲料中补硒能提高牛的越冬能力,促进犊牛生长发育,提高其繁殖性能、产奶性能和抗应激能力。当日粮含硒量低于0.1mg/kg-0.2mg/kg时,只有少量的硒从日粮转运到奶里。以酵母硒替代等量(0.4mg/kg)亚硒酸钠后,奶牛的繁殖力提高,每次妊娠的配种次数减少,提高了繁殖效率。研究发现,妊娠后期,母牛补充相同水平硒的亚硒酸钠和酵母硒后,奶牛的体重、生物药剂学分类系统、采食量及实验母牛所生犊牛的出生重、总增重无显著影响,但酵母硒组奶牛的全血硒含量有了显著提高,而GSH-Px变化不显著;在分娩时,饲喂酵母硒组后代犊牛的全血硒含量和GSH-Px都显著高于亚硒酸钠组后代犊牛[16]。

  4展望

  研究表明,无机硒(亚硒酸钠)在动物肠道中是被动吸收的,而作为有机硒的酵母硒是主动吸收的,由血液进入组织的硒分布在肾、肝、胰和脾中,少量蓄积在肌肉、骨骼和脑中,其在组织中都是与蛋白质结合,因而具有较高的生物利用率,且排泄物中含硒量少,有利于减少污染,保护环境。添加富硒酵母是保证家禽饲料中适宜量有机硒水平的一种有效的方法,可以强化动物饲料的营养价值,防治疾病,对保证动物健康有着重要的意义,其产业化生产后可产生可观的经济价值,有着广泛的应用前景。

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