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酵母菌生物飼料的研發趨勢
2018/4/27 10:00:24

如今酵母菌作為一種傳統食品釀造工業的主要生產菌株已成為現代生物飼料最具吸引力的微生物細胞工廠,隨著現代生物技術、微生物育種技術、酶工程和發酵工程技術的發展,酵母菌生物飼料的開發和應用更是呈現出良好勢頭。


優良特性獲青睞


如今,飼料蛋白的結構性短缺壓力是制約我國畜牧業發展的主要瓶頸。國家也愈發重視利用生物發酵技術等手段挖掘新的飼料蛋白資源,提高現有飼料資源的蛋白含量和營養價值。


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。


據張博潤介紹,酵母菌可以產生谷胱甘肽(GSH)、金屬硫蛋白(MT)、超氧化物歧化酶(SOD)等多種生物活性物質,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疾病起到有益作用。


其中,GSH能參與體內氧化還原反應及氨基酸向細胞內的轉運、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合蛋白,能參與微量元素的代謝、轉運和貯存,具有重金屬解毒等功能;SOD則能夠專一清除生物體內多余的超氧陰離子,平衡體內的氧自由基,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,發酵餅粕能分解有害因子,去除餅粕中的抗原蛋白等抗營養因子,通過發酵產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化率。


目前,我國在利用酵母菌發酵農產品廢棄物生產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、蛋白質合成能力強等優良特性,通過采用一系列育種手段增加酵母胞內蛋氨酸、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、融合等常規育種技術,以及代謝工程、微生物育種等新技術、新方法,來選育具有重大生產應用價值的優良酵母菌種。


張博潤介紹稱,從印尼荔枝中分離出來的布拉氏酵母菌,其制劑應用于畜牧業,可以有效降低病原菌和有關毒素的質量濃度,加強微生物平衡,刺激免疫系統,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,并能促進抗體的產生,增強機體免疫功能。紅法夫酵母則是唯一可天然生產蝦青素的酵母菌,這種酵母菌可利用多糖進行快速異氧代謝,培養時間短且不需要光照就可實現高密度培養,具有良好的應用前景。張博潤稱,目前這種菌株的研究主要集中在高產菌株的篩選和培養條件的優化等方面。


與此同時,以性狀優良的野生型酵母菌為出發菌株,通過分子育種技術構建具有特定強化功能的轉化體,如高產酶、氨基酸、維生素、肽或疫苗的酵母菌等,也受到國內外的廣泛關注。


張博潤表示,目前,我國在利用優良飼用酵母菌株生產飼用酶制劑、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,以及可用于生產高含量活性肽,如乳鏈菌肽、細菌防御素等相關酵母菌的開發,也在不斷進行中。


未來發展趨勢


如今,國內外開發的酵母生物飼料產品已有數十個品種,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,未來的發展空間十分樂觀。而在酵母菌生物飼料研究開發方面,也將呈現出四種發展趨勢。


首先要建立和發展微生物育種的新方法和新技術,開展飼用微生物資源發掘領域,獲得一批具有自主知識產權、有應用價值的新菌種資源。其次是針對動物種類、生長發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和制劑產品。


另外要發展和完善飼用微生物發酵工程技術,開發安全、高效、穩定的新型微生物蛋白質和能量飼料。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,探索其對畜禽的內分泌及免疫機能產生影響的作用機制。


張博潤還表示,在積極促進技術發展的同時,國家也應該重視飼用微生物的生物安全性評價研究,規避具有應用潛力的新的飼用微生物對人類健康和生態環境可能存在的風險。


酵母菌生物飼料由于作用廣泛且效果明顯,如果在究開發方面重視飼用微生物的生物安全性評價研究,規避具有應用潛力的新的飼用微生物對人類健康和生態環境可能存在的風險,未來的發展空間將十分樂觀。


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