無論酵母形式是農(nóng)場生產(chǎn)的酵母醪糟,啤酒或白酒企業(yè)生產(chǎn)的酵母副產(chǎn)物,或是專門生產(chǎn)用于飼喂動物的酵母產(chǎn)品,酵母被用來飼喂動物已超過一百多年。酵母全身是“寶”,但到目前為止,人們對酵母及酵母產(chǎn)品的認識還十分混亂。本文的目的旨在幫助認識、選擇和應用好酵母類產(chǎn)品。
1、酵母概述
酵母是微小的真菌——單細胞生物,通常只有約5-10微米大小。他們的拉丁名字代表他們的屬和種(例如,釀酒酵母Saccharomyces cerevisiae 和 產(chǎn)朊假絲酵母Candida utilis)。不同種彼此是不同的:它們的細胞形態(tài)不同(有近50000種),代謝底物及方式也不同。
酵母在整個環(huán)境中是非常豐富的,他們廣泛存在于谷物,糧食副產(chǎn)品,青貯飼料,干草,甚至存在于土壤和水中。幾個物種已被證明對人非常有益的,而一些酵母是已知致病性的。但是,大多數(shù)酵母是良性的腐生菌,對人和動物無用也無害。只有很少幾種酵母用于商業(yè)用途:釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae),也被稱為“面包酵母”,是一種最廣泛的商業(yè)化酵母種。釀酒廠使用這種酵母菌株生產(chǎn)啤酒,蒸餾酒和工業(yè)酒精,葡萄酒廠用于生產(chǎn)葡萄酒,食品加工廠用以發(fā)酵饅頭、面包等;產(chǎn)朊假絲酵母Candida utilis(前身為圓酵母),又稱為“圓酵母”。這種酵母它可以利用木漿中的戊糖,從而用于造紙業(yè);第3種有用的酵母是馬克斯克魯維酵母(Kluyveromyces marxianus)。這種酵母又叫“乳清酵母”,可以利用牛奶糖或乳糖作為底物。
酵母菌是兼性厭氧菌,這意味著他們可以在有氧或無氧環(huán)境中生存和成長。酵母繁殖是一種有氧過程,酵母將氧和糖,通過氧化代謝,轉(zhuǎn)化為二氧化碳和有用的自由能用于酵母細胞的生長,然而生產(chǎn)酒精飲料(啤酒、葡萄酒、威士忌等)和工業(yè)酒精是厭氧過程,厭氧發(fā)酵的效率很低,產(chǎn)生相當大的乙醇形式的“代謝副產(chǎn)物”。酵母發(fā)酵簡單的糖轉(zhuǎn)化成乙醇和二氧化碳的情況下,酵母生長很慢。因此要實現(xiàn)乙醇最佳生產(chǎn),發(fā)酵過程需要在沒有氧氣存在的環(huán)境中進行,但是要實現(xiàn)酵母細胞的最佳生長和繁殖,需要提供充足的空氣形式的氧。
2、酵母產(chǎn)品
2.1 活性干酵母:
活性干酵母是由特殊培養(yǎng)的鮮酵母經(jīng)壓榨干燥脫水后仍保持強的發(fā)酵活性的干酵母制品?;钚愿山湍缸鳛榘l(fā)酵的種子用于工業(yè)生產(chǎn),在飼料行業(yè)主要作為益生菌在動物中使用,用于改善腸道微生物平衡,提高養(yǎng)分的消化。
2.2酵母粉:
酵母粉是酵母細胞滅活后,經(jīng)分離純化干燥而成的粉末狀產(chǎn)品。作為優(yōu)質(zhì)的蛋白源,具有消化率高,氨基酸平衡性好等特點,用于母豬、幼齡仔豬、寵物及水產(chǎn)飼料。
2.3酵母自溶物(破壁酵母):
這些酵母產(chǎn)品由已被打開(溶解)全酵母細胞組成(要么脫苦啤酒酵母或原發(fā)性生長的面包酵母),破壁的方式包括:讓酵母細胞使用其自己的自溶酶以自我毀滅的方式(自溶產(chǎn)物,autolysates),或用酸或酶水解細胞(水解產(chǎn)物,hydrolysates),或在高鹽溶液中的懸浮酵母細胞,通過破壞細胞的滲透壓使細胞破裂(質(zhì)壁分離物(Plasmolysates)。它們包含酵母細胞的內(nèi)容物和細胞的細胞壁。自溶產(chǎn)物是三類產(chǎn)品中最清潔的,而水解產(chǎn)物和質(zhì)壁分離物中鹽或鈉含量一般都很高,因為質(zhì)壁分離需要使用高濃度是鹽,而水解后需要用堿中和酸。
2.4酵母提取物:
酵母提取物由酵母細胞裂解后,將細胞壁剔除后剩下的細胞內(nèi)容物組成。他們被微生物工作者用來制備微生物生長的培養(yǎng)基以及一些食品和制藥工業(yè)的發(fā)酵。酵母提取物含有豐富的核酸、小肽、氨基酸、維生素和微量礦物質(zhì)對動物以及微生物生長和健康非常有益。酵母提取物和自溶產(chǎn)物都含有豐富的5'-核苷酸和谷氨酸,廣泛用于食品工業(yè)中增強食品的風味,尤其是湯和點心產(chǎn)品。這種增強作用是由于酵母的核酸含量-5‘核苷酸。核苷酸通過提高谷氨酸或谷氨酸鈉增強風味的作用而增加食品或飼料的口味。
2.5酵母細胞壁:
酵母細胞周圍有一個碳水化合物外殼,稱為酵母細胞壁。酵母細胞壁是酵母抽提物生產(chǎn)的副產(chǎn)品。在酵母中,細胞壁占細胞的干重約30%。酵母細胞壁是由約25%β-葡聚糖和約25%甘露聚糖,約20%的蛋白質(zhì),10%脂肪和一些幾丁質(zhì)。蛋白質(zhì)成分主要以甘露糖蛋白復合體的存在。葡聚糖和甘露聚糖是類似淀粉或纖維素的結(jié)構(gòu)性多糖(糖分子鏈),β-葡聚糖是如淀粉一樣的葡萄糖分子鏈,但這些葡萄糖通過不同的鍵聯(lián)系在一起(β-1,3和1,6鍵而不是α-1,4和1,6鍵)。因此,需要不同的酶來分解成可吸收的糖分子。甘露聚糖則是甘露糖糖分子鏈。
酵母細胞壁被認為具有獨特的吸附能力,在消化道中與某些物質(zhì)結(jié)合,尤其是不好的東西如毒素,抗維生素物質(zhì),病毒和病原菌等,并被認為對腸道具有保護或沖洗效果。酵母細胞壁中甘露聚糖組分也被認為是一種特殊的多糖,可選擇性地被腸道內(nèi)的有益細菌利用。這些有益的細菌,反過來,抑制或殺死有害細菌如大腸桿菌和沙門氏菌。這是一個與被稱為低聚果糖或FOS產(chǎn)品同樣的概念,這種酵母產(chǎn)品同樣被稱為“MOS”,MOS代表甘露寡糖(一種只有3-10糖分子長的寡糖,而不是成百上千的分子),這表明它是一個短鏈的甘露聚糖)。當飼喂這些短鏈甘露聚糖時,他們不會被動物消化,但在腸道被選擇性的細菌利用,促進這些細菌的快速生長,具有益生元的效果,從而間接抑制有害菌。
3. 飼料用酵母產(chǎn)品混沌點分析
3.1 活性酵母與芽孢桿菌、乳酸菌作為益生菌的優(yōu)劣。
這幾種菌均可作為益生菌在飼料中使用,就在飼料中使用而言,酵母為兼性厭氧菌,因此比嚴格厭氧的乳酸菌更能耐受氧氣,因此在貯存過程中生存能力更強,然而耐酸性卻比不過乳酸菌,因此通過胃酸屏障時損失可能更高;與芽孢桿菌相比,酵母菌和乳酸都存在耐熱性差,增殖速度稍慢弱點,但是似乎酵母代謝能力很強,代謝產(chǎn)物比較豐富,因此很難比較那種菌更有優(yōu)勢。
3.2 酵母粉的區(qū)別。
與活性酵母不同,它是已經(jīng)滅活的酵母。飼料使用活性酵母主要利用它的代謝作用和增殖作用,而滅活酵母粉是利用酵母本身所含的營養(yǎng)功能。純凈度不同的酵母粉價值差異很大。優(yōu)質(zhì)的酵母粉產(chǎn)品是由經(jīng)過分離純化的100%酵母組成,在顯微鏡下觀測是一個個的酵母單細胞,不存在雜質(zhì),也不應該存在其他的雜菌和代謝產(chǎn)物。一般酵母的粗蛋白含量在40-45%之間,超過范圍的可能是摻雜其他物質(zhì)(特別是培養(yǎng)基固體物);酵母蛋白中,氨基酸態(tài)氮占到90%以上,因此真蛋白比例低于90%的產(chǎn)品有可能是人為或非人為性摻雜了非蛋白氮(培養(yǎng)基中含氮物分離不干凈)。市場上不同名稱的酵母粉產(chǎn)品如啤酒酵母、糖蜜酵母、面包酵母等,均屬于釀酒酵母,只是發(fā)酵底物不同而已,其本身的營養(yǎng)價值差異不大。然而從啤酒生產(chǎn)廢液中獲得的啤酒酵母粉產(chǎn)品通常因含有酒花,根據(jù)是否脫苦以及脫苦程度不同而呈現(xiàn)不同程度的苦味,對某些苦味敏感的動物采食量可能會有一定程度的不利影響。
3.3 酵母粉與破壁酵母養(yǎng)分消化率的差異。
酵母細胞為單細胞生物,其消化率非常高的,因此是否破壁對酵母的消化率影響并不大,成年動物、水產(chǎn)動物更是如此,目前也未見二者消化率差異的分析研究。事實上,酵母之所以要破壁并非是要提高酵母的消化率,主要是為了釋放酵母細胞內(nèi)的呈味物質(zhì)如核酸和谷氨酸,增加其口感,或為進一步抽提細胞內(nèi)容物做前處理。酵母是否破壁可以從產(chǎn)品的顏色、味道和溶解度三個方面進行判定:破壁酵母由于釋放出了內(nèi)容物,因此顏色更深,有明顯的酵母鮮味,溶解后離心沉淀物更少。
3.4 酵母產(chǎn)品核酸含量的真相。
酵母細胞相對于其他細胞而言核酸含量是很高的,這也是工業(yè)上以酵母為原料提取核酸的原因。成熟酵母的核酸含量一般在2-4%,而生長期的酵母由于存在核酸的復制(雙鏈)而核酸含量稍高,達到4-6%,而采用同步發(fā)酵并在細胞核酸復制完成后到細胞分裂完成前滅活的酵母,核酸含量可以達到6.5-7.5%,但這種技術(shù)是非常復雜的。啤酒發(fā)酵生產(chǎn)過程是在厭氧環(huán)境中進行,酵母發(fā)酵的效率低,因此酵母細胞的核酸含量相對較低。相比酵母粉和破壁酵母而言,酵母提取物因剔除了酵母細胞壁成分,核酸含量更高,而且現(xiàn)在已經(jīng)有多種專利技術(shù)可以將酵母提取物的核酸含量提升至15-20%。然而這些酵母提取物成本很高,主要用在食品領(lǐng)域增強食品的風味或用于微生物培養(yǎng)基,很少有用在動物飼料中。然而由于核酸檢測方法的問題,市場上飼用酵母產(chǎn)品的核酸標示量可以說是五花八門,這對使用者產(chǎn)生了極大的迷惑。
3.5 酵母細胞壁的質(zhì)量和作用。
酵母細胞壁的主要成分是甘露聚糖和β-葡聚糖,而從酵母細胞壁的結(jié)構(gòu)可以看出β-葡聚糖是夾在內(nèi)外兩層甘露聚糖中間的,很難發(fā)揮其作用,因此在酵母細胞壁功能的描述上不宜強調(diào)β-葡聚糖的作用。酵母β-葡聚糖是目前研究和應用最為廣泛的免疫增強劑之一。如果要發(fā)揮酵母細胞壁免疫調(diào)節(jié)作用,應該將外層的甘露聚糖進行剝離,這樣的產(chǎn)品目前已有出現(xiàn)(如Microguard),該產(chǎn)品已廣泛用于人醫(yī)臨床和保健、疫苗佐劑和動物飼料。酵母細胞壁中甘露聚糖或MOS的含量是判斷酵母細胞壁的重要指標,酵母細胞壁中MOS的含量大約占25%左右,因此MOS含量越接近25%的產(chǎn)品,純度越高。市場上酵母細胞壁產(chǎn)品MOS含量低于20%的產(chǎn)品是質(zhì)壁分離不夠干凈,或是添加了其他輔料成分,而其他成分可能對MOS的吸附作用產(chǎn)生干擾。MOS通常不是飼料企業(yè)品控可以檢測的指標,但可以通過檢測產(chǎn)品蛋白和(或)灰分含量,來間接判斷細胞壁產(chǎn)品的質(zhì)量。蛋白和灰分含量越低表明細胞壁產(chǎn)品的質(zhì)量越好。酵母細胞壁中蛋白主要以甘露糖蛋白的形式存在,大約占20%,一般酵母細胞壁產(chǎn)品的蛋白含量應該低于30%,好的產(chǎn)品蛋白低于27%。
作者:北京九州互聯(lián)農(nóng)牧科技有限公司 成廷水博士
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