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酵母细胞壁多糖在水产健康养殖中的应用

过去几十年,控制鱼病的主要方法有三种,分别为化学疗法、疫苗接种和免疫增强剂。化学药物治疗虽是鱼病的主要防治方法,但化学试剂和抗生素的大量使用往往导致药物残留和耐药性的产生,污染水环境,并对人类健康造成潜在威胁。疫苗接种是控制鱼病的最直接有效的方法,但由于免疫反应的特异性,一种疫苗只能特异性地预防相应的某种疾病,所以实际作用也非常有限。免疫增强剂,因其性能多样性、资源丰富、天然、抗药性不显著、毒副作用小、可降解等优点,是近几年新兴的增强免疫力的方法。


酵母细胞壁多糖是目前研究和应用最多的免疫增强剂,它能提高动物自身免疫力,增强自身对细菌、真菌、病毒及寄生虫的抵抗力,减少不良应激,提高动物的生产性能。酵母细胞壁多糖在水产动物中的使用具有安全、高效、低毒、无残留、无耐药性、低成本等优点,因此对水产养殖业的健康发展具有重大的意义。


一、酵母细胞壁多糖是怎么来的?

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1 酵母细胞壁多糖来源

《饲料原料目录》定义酵母细胞壁多糖是:酿酒酵母经液体发酵后得到的菌体,再经自溶或外源酶催化水解,或机械破碎后,分离获得的细胞壁浓缩、干燥得到的产品。由此可见,酵母细胞壁多糖来源于食品级安全的酵母,其主要功能成分为β-葡聚糖和α-甘露寡糖。


二、不是所有的多糖都有酵母细胞壁多糖的独特功效 

结构决定功能特效。酵母细胞壁多糖的独特功效是由其功能成分特殊结构所决定的。酵母β-葡聚糖位于酵母细胞壁的内层,由葡萄糖通过β-1,3/1,6糖苷键的方式结合(见图2右);而一般植物性多糖(如淀粉),淀粉多糖以β-1,4糖苷键连结(见图2左)。

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2. 酵母β-葡聚糖与植物中β-葡聚糖的结构差异


1. 酵母甘露聚糖与植物中甘露聚糖的结构及功能差异

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三、酵母细胞壁多糖是如何发挥作用的 


β-葡聚糖作用机理

酵母细胞壁中β-葡聚糖是一种具有特殊结构的多糖,通常由10~20个单糖组成,分子量约为6500~7500,大多数为水不溶性或胶质的颗粒。酵母细胞壁中β-葡聚糖的单糖之间以β-1,3键和β-1,6键相连。由于特殊的键结方式和分子氢键的存在,β-葡聚糖呈螺旋形分子结构,其特殊的构型对动物的免疫系统具有较强的刺激作用。


甘露寡糖(MOS)作用机理

减少病原菌吸附,促进有益菌增殖  酵母甘露寡糖与致病菌上的外凝聚素(病原菌表面特殊蛋白,用于黏附于肠道)具有较高的亲和力,能阻止病原菌在肠上皮细胞的粘附,从而减少病原菌在胃肠道定居的能力。此外,甘露寡糖不能被水生动物分泌的内源性消化酶所分解,能为消化道后端的有益菌乳酸杆菌和双歧杆菌等提供特异性营养基质,利于有益菌的增殖。


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3  酵母β-葡聚糖增强水生动物免疫功能的机制

SR清道夫受体;TLRs:Toll样受体;Dectin-1C型凝集素受体;CR3补体受体NK细胞:自然杀伤细胞


四、酵母细胞壁多糖在水产健康养殖中的应用 

❶ 酵母细胞壁多糖的改善生长性能作用

研究表明,酵母细胞壁多糖在促进鱼类生长,同时在提高饲料转化率上有一定作用。在红鲷的研究发现,饲料中添加一定量的β-葡聚糖能促进红鲷的生长。同样的现象在南亚野鲮、大黄鱼、花鲈、暗纹东方鲀、赤鳍笛鲷、鲤鱼、秘鲁笛鲷均有发现。

❷ 酵母细胞壁多糖增强水产动物免疫力和抗病能力

水产动物作为低等的脊椎动物,免疫系统还不成熟,主要依靠非特异性免疫反应抵抗感染。酵母细胞壁多糖作为水产动物一种有效的免疫刺激剂,得到了广泛的应用和研究。研究表明,酵母细胞壁多糖主要通过以下几个途径提高水产动物免疫力:

(1)提高水生动物溶菌酶活性。溶菌酶是一类成抗生性物质的水解酶,主要分布在血清、粘液、巨噬细胞和单核细胞的胞质中,能溶解革兰氏阳性菌。

(2)激活补体活性。补体是一类具有酶活性的球蛋白,C3是补体系统的主要成分,可以通过经典或旁路途径激活。在石斑鱼的研究中也发现酵母细胞壁多糖投喂组血清中的补体活性要明显高于对照组。

(3)激活吞噬细胞的吞噬活性。吞噬细胞表面含多个β-葡聚糖受体能与β-葡聚糖结合而激活吞噬细胞的吞噬活性。研究表明,β-葡聚糖可以提高吞噬细胞的吞噬率和吞噬指数。

(4)提高吞噬细胞吸爆发活力。吞噬细胞呼吸爆发活力是先天性免疫的重要组成部分,过程中产生活性氧O2-能杀死入侵的微生物。研究报道酵母细胞壁多糖中的β-葡聚糖能促进南亚野鲮、大黄鱼、鲤鱼和亚洲鲶鱼吞噬细胞O2-的产生。

酵母细胞壁正是通过提升水产动物自身免疫能力,来增强机体对疾病的抵抗能力。有研究表明,酵母β-葡聚糖能提高大西洋鲑抗鲁克氏耶尔森氏菌、斑点叉尾鮰抗鲶爱德华氏菌和毛足鲈抗气单胞菌、鲤鱼、罗非鱼、草鱼和鲫鱼抗迟缓爱德华氏菌、嗜水气单胞菌和链球菌感染的能力。

❸ 酵母细胞壁多糖的提高水产动物抗应激能力

酵母细胞壁多糖除了能增强水产动物机体免疫外,还能通过清除机体自由基,提高抗氧化酶活性,缓解应激反应对机体带来的损伤。研究表明,在饲料中适量添加酵母细胞壁多糖可以缓解应激,减少拉网出血、掉鳞、运输死亡、越冬掉膘等,提高水产动物对恶劣环境变化应对能力。


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