酵母在刺参养殖中的应用研究进展.pdf

NO.202023173综述养饲料研究FEEDRESEARCH酵母在刺参养殖中的应用研究进展郭益红李文嘉2.3宣雄智！李烨1（1.苏州农业职业技术学院，江苏苏州2 150 0 8；2.河南省农业科学院畜牧兽医研究所，河南郑州450 0 0 2；3.河南农业大学，河南郑州450 0 0 2）摘要：刺参养殖过程中存在配合饲料研究尚不深入、常见病害频发等问题，制约了刺参产业的可持续发展。活性干酵母因富含氨基酸、矿物质、维生素及未知的活性生长因子，对刺参及其幼体的生长和免疫能力具有一定的促进作用，常用作刺参的饲料添加剂。但不同的酵母种类与用量、基础饲料成分、刺参生长阶段、养殖水环境条件均有可能导致酵母应用效果的差异。文章分析了近年来活性酵母在刺参养殖中的应用研究成果，总结了活性酵母在刺参及其幼体生长、消化、免疫、抗氧化、肠道菌群、质构特性、营养价值等方面产生的影响，并简述了酵母对刺参养殖水环境的净化作用，为活性酵母在刺参养殖生产中的合理应用提供参考。关键词：酵母；刺参养殖；营养功能中图分类号：S816.7文献标识码：A文章编号：10 0 2-2 8 13（2 0 2 3）2 0-0 17 3-0 5Doi:10.13557/ki.issn1002-2813.2023.20.034Research progress on application of yeast in culture of Stichopus japonicusGUO Yi-hongLI Wen-JiaXUAN Xiong-zhiLIYeAbstract:The research of formulated feed Stichopus japonicus aquaculture are not thorough and common diseases occurfrequently,which restricts the sustainable development of Stichopus japonicus aquaculture.Active dry yeast is frequentlyused as a feed additive for sea cucumber because of its abundant amino acids,minerals,vitamins and unknown activegrowth factors,which can promote the growth and immunity of Stichopus japonicus and its larvae to some extent.However,different kinds and amounts of yeast,basic feed ingredients,growth stages of sea cucumber,and environmentalconditions of aquaculture water may lead to different effect in production applications.The paper summarizes the effect oflive yeast on Stichopus japonicus and its larvae in the aspects of growth,digestion,immunity,antioxidation,intestinalflora,texture characteristics and nutritional value,briefly describes the purification effect of yeast on the aquaticenvironment of Stichopus japonicus culture,in order to provide a reference for the scientific and rational application ofactive yeast in the sea cucumber breeding industry.Key words:yeast;Stichopus japonicus breed;nutritional function刺参体壁厚而柔韧，结缔组织发达，有弹性，肉质筋道，口感好。2 0 2 0 年，全国海参养殖产量达19.6 万(1-2 ,刺参养殖业现已成为烟台、威海、青岛、大连等地海水养殖业的重要组成部分3-1。但海参在养殖过程中仍然存在许多问题，如对刺参营养需求和配合饲料研究不够深入、缺乏优良苗种、病害频发、易受环境影响等，使养殖户遭受经济损失，严重制约了海参产业的可持续发展5-7 。众多研究表明，活性酵母可以有效促进刺参生第一作者：郭益红，硕士，副教授，研究方向为农学。通信作者：李文嘉，博士，助理研究员，硕士生导师。基金项目：江苏现代农业（大宗鱼类）产业技术体系建设项目（项目编号：JATS【2 0 2 2 38 8)；苏州农业职业技术学院科技产业培育项目（项目编号：PY2105)；苏州市高等职业教育教师创新团队建设项目（项目编号：苏教高职【2 0 2 1】58 号）收稿日期：2 0 2 2-0 9-2 6长，提升刺参免疫和抗氧化性能，提高刺参抗病能力和幼体成活率18-10 。商业上广泛应用的酵母可分为鲜酵母、活性干酵母和半干酵母等，应用于刺参养殖的活性酵母主要包括：海洋红酵母（Rhodotorulabenthica）、硒酵母和胶红酵母（Rhodotorulamucilaginosa）等。但不同的酵母种类与用量、基础饲料成分、刺参生长阶段、养殖水环境条件均会对酵母应用效果产生不同影响-13。本文综述了近年来活性酵母在刺参养殖中的应用研究进展，以期为刺参养殖生产中酵母种类的选择、酵母的添加量和使用方法的合理化提供参考。1酵母的营养与功能酵母是单细胞真核生物，目前已发现6 0 余种不同的酵母属，150 0 多种酵母，不同种类的酵母细胞形态、生长繁殖和代谢过程均有所不同4-15。醇酵母含多糖、小肽、核苷酸、维生素、微量元素和一些未知生长因子等多种生理活性物质，其粗蛋白含量约为30%50%，且必需氨NO.202023饲料研究FEEDRESEARCH174办综述基酸种类均衡，脂肪含量约占1%8%16-17 。O1.1直接营养作用酵母细胞除了自身所含丰富的营养物质外，还分泌蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶和半纤维酶等胞外酶，从而促进养殖动物对各种营养物质的消化吸收，酵母细胞壁所含的葡聚糖、糖蛋白、甘露聚糖和几丁质等物质对提高刺参幼体成活率和刺参生长性能也具有一定的作用5.8-9 1.2免疫、抗氧化活性酵母进入动物消化道后发生自溶，其细胞壁中所含的-葡聚糖、甘露聚糖及其他活性物质会释放出来，可以增强体腔细胞的呼吸爆发、吞噬活力5；还可以提高刺参体内溶菌酶、酚氧化酶和一氧化氮合酶等免疫相关酶的活性，对刺参体腔液中超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的活性也有一定的促进作用。酵母细胞壁多糖的免疫调节作用主要通过调节相关基因表达或调控免疫细胞信号传导或结合多糖受体而发挥作用8-19。部分酵母色素含量丰富，如海洋红酵母可发酵产生大量具有较强抗氧化能力的虾青素，可以清除体内多余的活性氧和自由基，保护组织抵御氧化损伤，进而增强水生动物的免疫性能5。1.3调节菌群活性酵母与刺参肠道内的有益菌群共生增殖，从而提高刺参肠道酵母菌、芽孢杆菌和乳酸菌等有益菌数量，既促进肠道对营养物质的分解、合成、消化和吸收，还与病原微生物菌群竞争生存空间，排斥附着在肠道黏膜表面的病原菌，降低肠道弧菌数、异养菌总数和大肠杆菌总数，协助动物体消除毒素，维持肠道微生态平衡，增强免疫力和抗病力8 2酵母在刺参养殖中的应用2.1酵母对刺参生长性能和成活率的影响大量研究表明，随着饲料海洋红酵母5.8 、硒酵母9-10 添加量的增加，幼参的特定生长率呈上升趋势。在饲料中添加混合益生酵母菌梅奇酵母（Metschnikowia sp.）和仙人掌有孢汉逊酵母（Hanseniaspora opuntiae）j 可使幼参在不同阶段特定生长率提高4.48%2 4.6 5%2 0 1。与单独投喂单胞藻相比，海洋红酵母与不同单胞藻三角褐指藻（Phaeodactylumtricornutum）、小新月菱形藻（Nit z s c h ia c lo s t e r iu m f.m in u t is s im a）、牟氏角毛藻（C h a e t o c e r o s mu e l l e r i）和等鞭金藻（Isochrysis galbana）1以适当的比例混合投喂刺参浮游幼虫后，可使幼虫的变态成活率提高2 6.6 1%58.33%，体长日增长率提高14.28%17.58%/21。维生素E和硒酵母混用可协同促进刺参特定生长率提高41.7 9%。在不同试验中，酵母均会提高幼参特定生长率，但最佳添加量并不相同5.8-10 。研究表明，在刺参饲料中添加10 10 CFU/g海洋红酵母58 、10 10 CFU/g硒酵母/9-10 、0.0 2 5%0.40 0%活性酵母制剂较为适宜。酵母自身富含蛋白质、核酸、维生素等营养物质，可作为刺参的营养增强剂，促进刺参生长。海洋红酵母还可在刺参肠道定植，并产生多种消化酶、活性生长因子等物质，增强刺参对饵料的消化吸收，促进其生长2 。富硒酵母促进刺参生长可能是因为基础饲料中硒含量较低，硒酵母的添加使得饲料中硒元素含量满足了刺参的生长需求；也可能是除硒外，酵母菌体所含的蛋白质、维生素等营养元素促进了刺参的生长。另有研究表明，过量投喂海洋酵母并不能提高仿刺参浮游幼体生长速度、浮游期成活率、变态成活率和特定生长率，饲料中的酵母投喂量应根据仿刺参幼体的培育密度和营养需求来确定，过量投喂会增加幼体的代谢负荷2 3。还有研究发现，海洋红酵母替代部分饵料并不利于玉足海参浮游幼体的生长、发育及成活率2 4。由此可见，海洋红酵母对不同种类的海参幼体作用效果不同，海洋红酵母在海参幼体培育中的应用仍需谨慎研究表明，随着活性酵母添加量的上升，刺参的成活率呈上升趋势，在饲料中添加10 CFU/g海洋红酵母时，刺参成活率显著提高10.38%；添加量低于10 CFU/g时，提高刺参成活率的效果不明显5。这可能是由于海洋红酵母添加量较高时，其在肠道内定植概率增大，而海洋红酵母的定植和增殖抑制了病原菌的繁殖，降低了刺参被致病菌感染的概率，从而提高了刺参的成活率。另有研究发现，单独摄食海洋红酵母的刺参幼虫变态成活率比单独摄食单胞藻的刺参幼虫提高了2 1.7 0%210.34%2；若硒酵母和维生素E混用可使刺参降低累积死亡率显著降低55.9 9%。但也有研究发现，海洋红酵母粉单独投喂仿刺参浮游幼虫，则幼虫不能存活至附着期，可能是因为仅投喂海洋红酵母粉难以满足刺参幼虫的营养需求，且酵母粉在海水中分散不均匀、易沉淀，从而降低了饵料的利用率2 5。此外，酵母细胞壁也可能阻碍了幼虫的正常摄食2 6 。这些研究结果表明，活性酵母具备替代单胞藻作为刺参幼虫饵料的潜在可行性2 ,但能否单独使用酵母进行投喂仍需进一步研究。2.2酵母对刺参消化性能的影响刺参消化道具有胰蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等多种消化酶，这些消化酶在刺参对饵料蛋白质、脂类、糖类等营养物质消化吸收方面发挥重要作用2 7-2 8 。消化酶活性受刺参发育程度、肠道微环境、饲料成分、温度、盐度等多种自身及环境因素影响5.2 9 。研究发现，随着饲料中海洋红酵母添加量的增加，刺参肠道蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性呈上升趋势5.8.2 6 。当海洋红酵母添加量达10+10 CFU/g时，上述酶活性显著升高18.2.30，消化酶活性的升高可能与海洋红酵母定植，并分泌胞外蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶有关。也有研究发现，饲料中添加2%的高活性干酵母3、10 或10 CFU/g富硒酵母l0、10 C FU/g 海洋红酵母8 可显著提高刺参肠道NO.202023饲料研究FEEDRESEARCH综述养蛋白酶、淀粉酶的活性，但对脂肪酶活性无明显影响，推测脂肪酶活性变化不大的原因可能是刺参对脂肪的营养需求较低，体内脂肪代谢不活跃。此外，饲料中海洋红酵母添加量达10 CFU/g时，幼参肠道纤维素酶和褐藻酸酶分别显著升高17.6 9%和12 1.19%510 1，表明纤维素酶、褐藻酸酶和淀粉酶活性更易受到海洋红酵母的影响。因此，添加海洋红酵母有助于刺参对饲料纤维素、淀粉等大分子碳水化合物的吸收。刺参肠道缺乏褐藻酸酶，而内源性纤维素酶的活性在稚参发育阶段才表现出来，且活性很低(2 9 。在饲料中添加海洋红酵母后，这两种酶活性的上升可能源于海洋红酵母的定植分泌，目前尚不能精确区分刺参体内的消化酶是自身合成还是海洋红酵母在体内定植分泌。有研究表明，在饲料中添加梅奇酵母和仙人掌有孢汉逊酵母混合益生酵母菌可使不同生长阶段的幼参肠道胰蛋白酶和脂肪酶活性分别显著提高约25%和110%，且消化酶活性与混合益生菌添加数量呈正相关2 0 ，表明不同的酵母菌在刺参肠道微环境中可能存在协同作用。碱性磷酸酶与养殖动物对脂类、葡萄糖、无机磷等营养物质的吸收能力呈正相关31-32 。刺参肠道不同部位均具有碱性磷酸酶，对营养物质的吸收发挥重要作用2 7 。有研究表明，在饵料中添加10 7、10 CFU/g富硒酵母10),刺参体腔液中碱性磷酸酶活性显著提高约54%。综上所述，摄食含有酵母的饲料有利于促进刺参的消化吸收。2.3酵母对刺参免疫、抗氧化能力的影响棘皮动物一般认为不具有特异性免疫机制，其体腔细胞具有吞噬、诱捕和包囊入侵微生物的作用33-34，在非特异性免疫体系中占据重要地位。虽有研究发现，在饲料中添加海洋红酵母5 或全营养破壁酵母35 对刺参体腔细胞总数无显著影响；但更多研究发现，饲料中添加海洋红酵母或硒酵母或混用梅奇酵母和仙人掌有孢汉逊酵母可使不同生长阶段幼参体腔细胞的吞噬活力提高10.4%42.3%8-9.30。因此，可以推测酵母对刺参免疫力的提升作用可能并非通过增加体腔细胞数，而是通过提升体腔细胞，特别是阿米巴吞噬细胞的吞噬活性来实现35。有研究表明，酵母的-葡聚糖、核苷酸可以增强幼参体腔细胞的呼吸爆发、吞噬活力3；硒酵母和维生素E合用可对刺参体腔细胞的吞噬活性产生正向协同作用9 溶菌酶、酚氧化酶和一氧化氮合酶在棘皮动物非特异性免疫防御中发挥重要作用37-8 。研究表明，在饲料中添加10 10 CFU/g海洋红酵母4、10 7 和10 CFU/g富硒酵母、梅奇酵母和仙人掌有孢汉逊酵母2 0 均有效提升刺参体腔细胞的溶菌酶、酚氧化酶和一氧化氮合酶的活力。海洋红酵母5 和富硒酵母0 在适宜浓度下可通过刺激酚氧化酶系统增强免疫作用，但酚氧化酶活性与饲料中海洋红酵母和富硒酵母的添加量并不呈正相关，高浓度的海洋红酵母可能会引起刺参的免疫抑制现象。张琴等9 研究表明，刺参酚氧化酶活性随着硒酵母添加量的增加而上升，饲料中添加6 0 0 mg/kg硒酵母可使酚氧化酶活性比对照组提高42.15%，推测可能是硒元素参与激活了酚氧化酶原系统。酸性磷酸酶（ACP）通过水解作用破坏表面带有磷酸酯的异物，并修饰或改变外来异物的表面分子结构!，对刺参免疫应答和细胞损伤修复具有一定作用。研究表明，在饲料中添加0.2%0.4%活性酵母制剂 或5%全营养破壁酵母35 可使刺参ACP活性分别提高7 3.3%或50.9%，表明活性酵母提高刺参代谢生物磷的能力和吞噬细胞清除异物能力。但也有研究发现，在饲料中添加10 10 CFU/g的富硒酵母对刺参体腔液ACP活性无显著影响。此外，刺参免疫相关酶的活性因摄入酵母而被激活提升后，仍会受养殖环境的影响而下降，尤其是水温的变化35。灿烂弧菌攻毒试验表明，在饲料中添加富硒酵母10.39 1和活性酵母制剂!可显著降低刺参的累积死亡率，表明活性酵母有效提升刺参抗灿烂弧菌感染的能力。刺参被攻毒后的成活率与其非特异性免疫指标有着相似的变化趋势。因此，推测酵母制剂通过提高机体的非特异性免疫力来增强刺参的抗病能力。刺参非特异性免疫和抗病能力的提升与活性酵母中含有的-葡聚糖、甘露寡聚糖等有关。此外，酵母所含的-胡萝卜素和维生素等物质也具有一定的免疫增强作用。在分子生物学层面，TRAF6（肿瘤坏死因子受体相关蛋白6）、Lys（溶菌酶）、p105（B细胞k轻肽基因增强子核因子1）、Rel免疫基因和TLR3（T o l l 样受体3）等指标均与刺参非特异性免疫调控有关。张春晓研究发现，在饲料中添加10 CFU/g红酵母后，刺参肠道组织中TRAF6、Ly s、p l 0 5和Rel免疫基因的相对表达量显著提高，而TLR3（T o l l 样受体3）基因的相对表达量不受影响。推测胶红酵母可能是通过刺激刺参肠道组织中P105和Rel基因等NF-kB信号通路的转导调控下游相关基因的表达来提高肠道免疫反应，从而提高刺参体腔细胞的呼吸爆发活性和吞噬能力，最终加强了刺参的非特异性免疫力40 。综上所述，对于不同规格、不同发育期的刺参，应选择适宜浓度的活性酵母，并搭配其他免疫增强剂交替使用，使刺参在整个养殖过程中维持较高的免疫水平5活性酵母对刺参抗氧化能力的影响研究相对较少18-19.4。研究表明，饲料中添加10 7、10 CFU/g富硒酵母0 或0.4%活性酵母制剂后，刺参体腔液中超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性显著升高。在饲料中添加10 CFU/g胶红酵母可使刺参SOD、C A T 和谷胱甘肽过氧化物酶活力分别提高17.11%、17.46%、142.86%9，表明活性酵母对刺参机体的抗氧化能力有一定的积极作用1.42 。但张坤等39 在饲料中添加10、10 7、10CFU/g胶红酵母对刺参SOD和CAT活性均无显著NO.202023饲料研究FEEDRESEARCH76办综述影响。2.4酵母对刺参肠道菌群的影响研究发现，活性酵母对刺参肠道菌群的影响结果差异较大43-4。研究表明，饲料中添加2%的高活性干酵母，异养菌总数和大肠杆菌总数分别较对照组降低了51.47%和52.11%，而肠道酵母菌数量升高了10.2 4倍4,可能是酵母与肠道内有益菌群的共生增殖促使肠道内容物发酵产生乳酸和醋酸，降低了肠道pH值，并与病原菌竞争氧气、营养等物质，进而抑制病原菌在肠道黏膜表面的附着和增殖，维持肠道健康19 。但宫魁等35 研究发现，投喂全营养破壁酵母不但会显著降低仿刺参肠道内弧菌和大肠杆菌数量，还会抑制乳酸菌等有益菌的生长，这可能与破壁酵母所含成分较复杂及投喂量等因素有关。张春晓9 研究发现，胶红酵母的添加使刺参肠道菌群多样性下降16.6 6%，可能是益生菌成为优势菌后，病原菌种类和数量有所减少，具体机制尚待研究。李明等2 0 研究表明，饲料中添加梅奇酵母和仙人掌有孢汉逊酵母混合益生酵母菌后，肠道中这两种酵母菌数量显著增加，但当改投基础饲料后，刺参肠道中两种酵母菌数量10 d内持续下降，这表明通过饲料引入的益生菌在宿主肠道中只能维持短暂的一段时间45。包鹏云等8 研究发现，海洋红酵母对幼参的肠道菌群无显著影响。综上所述，饲喂活性酵母有助于刺参稳定消化道正常的微生物区系，保持机体微生态平衡。2.5酵母对刺参营养价值和质构特性的影响刺参营养价值的高低主要通过肌肉的营养成分来反映46-47 。研究表明，摄食含有红酵母的饵料后，幼参体壁粗蛋白质(8.19 、多糖(8 和灰分119 含量有所升高，而水分和脂肪的含量有所下降9 。还有研究指出，添加胶红酵母显著降低了刺参体壁饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸的含量19，增加多不饱和脂肪酸，尤其是二十碳五烯酸（E PA）和二十二碳六烯酸（DHA）的含量，表明饲喂酵母可提升刺参的营养价值。包鹏云等8 研究发现，酵母胞外酶与幼参消化酶协同作用可使饲料中蛋白质和碳水化合物被更好地消化吸收，更多地积累在幼参的体壁中，酵母还能促进刺参对饲料中C20：3n-6、C 2 0：4n-6 和C22：4n-6 的吸收，促进C18：2 n-6 合成C20：3n-6、C20：4n-6 和C22：4n-6 l 41，从而改善其体壁成分，提高营养价值。硬度、弹性、黏聚性、咀嚼性和回复性这些质构特性与其肌肉组织中的蛋白、脂肪和水分含量密切相关。蛋白质含量越高，脂肪和水分含量越低，则质构特性越好48-9 。目前国内鲜有学者研究酵母对刺参质构特性的影响，仅在张春晓 9 的研究中发现饵料中添加10 CFU/g胶红酵母可以显著提高刺参硬度和弹性。2.6酵母对刺参养殖水环境的影响薛德林等150 研究表明，每立方米海参育苗水体日投110mL海洋胶红酵母（110 lCFU/mL）可有效净化水体，使海参幼体烂边病和烂胃病发病率分别显著降低50.00%和56.52%。推测原因可能是海洋胶红酵母在养殖水体中生长繁殖，成为优势菌群，抑制了海洋弧菌的繁殖，起到预防疾病的作用。此外，海洋胶红酵母在生长繁殖过程中，会分解利用养殖池中的有机物、亚硝酸盐、氨氮、硫化氢等有毒有害物质，从而保证育苗水体中溶解氧、化学耗氧量和pH值的稳定，从而改善育苗水环境50 3结论酵母是一种无污染、无残留的饲料添加剂。酵母单独或与其他微生态制剂复配应用于饲料中均对刺参及其幼体的生长和免疫能力具有一定的促进作用，应用于水体可在一定程度上改善水质。随着相关研究的进一步系统和深入，活性酵母在刺参养殖业中的应用将更为广泛。参考文献1农业农村部渔业渔政管理局,全国水产技术推广总站，中国水产学会.2 0 2 1中国渔业统计年鉴M.北京：中国农业出版社,2 0 2 1.2王炫凯,曲宝成.我国海参养殖资源现状及面临问题研究综述.水产养殖,2 0 2 1,42(4):7 4-7 5.3党慧凤,张腾,黎睿君,等.饲料中添加壳寡糖对仿刺参肠、触手、体壁、体腔液免疫指标的影响).黑龙江畜牧兽医,2 0 19(9):2 1-30.4王龙.大连海参养殖发展现状及策略.内蒙古科技与经济,2 0 19(10):14-15.5赵留群.饵料中添加海洋红酵母对幼参生长及免疫力的影响D.大连：大连工业大学,2 0 14.6荣小军,李彬,廖梅杰,等.刺参“参优1号”苗种在不同pH条件下的代谢特征和适应性研究).渔业科学进展,2 0 2 1,42(3):116-12 4.7王治平,李彬,秦蕾，等.刺参“参优1号”新品种在不同盐度下的代谢特征和适应性研究).渔业科学进展,2 0 2 1,42(3):10 8-115.8包鹏云,李璐瑶,徐哲,等.海洋红酵母H26对刺参幼参生长、免疫指标和肠道菌群的影响.大连海洋大学学报,2 0 19,34(5):6 15-6 2 1.9张琴,麦康森,张文兵,等.饲料中添加硒酵母和维生素E对刺参生长、免疫力及抗病力的影响).动物营养学报,2 0 11,2 3(10):17 45-17 55.10刘金凤,蔡嘉铭,张坤,等.饵料中添加富硒酵母对刺参性能的影响.大连工业大学学报,2 0 17,36(2):8 4-8 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