富铁酵母的选育培养及酵母铁在蛋鸡上的应用

摘要

富铁酵母具有安全性高、稳定性好、吸收率高、与食品及饲料中其他成分协同配合性好的特点，因此越来越多的应用于畜禽饲养和人的食品添加剂中。本研究首先利用含酵母铁的美金系列复合包、甘氨酸盐及无机盐对海兰褐蛋鸡的生产性能进行了研究，发现含酵母铁的美金组较无机组产蛋率提高了2.3%，低料蛋比0.14，蛋壳厚度增加了13%，蛋清粘稠度更高，蛋黄颜色更黄。进一步将美金系列复合包及无机盐进行混合使用，使酵母铁、铜、锌、锰微量元素在各组的含量不同，发现美金系列矿物元素添加剂与无机矿物元素添加剂组合使用具有降低添加量，提高蛋黄颜色的作用。

关键词：富铁酵母；选育培养；应用

Breeding and cultivation of iron-rich yeast and application of yeast iron in laying hens

Abstract

 Iron-rich yeast has the characteristics of high safety, good stability, high absorptivity and good coordination with other ingredients in food and feed, so it is more and more used in livestock and poultry feeding and human food additives. In this study, the production performance of Hailan Brown laying hens was studied by using yeast iron-containing US series composite package, glycine salts and inorganic salts. It was found that the laying rate of Hailan Brown laying hens in the US group was 2.3% higher than that in the inorganic group, the ratio of low-feed eggs to 0.14, the thickness of eggshells increased by 13%, the consistency of egg white was higher, and the yolk color was yellower. The contents of iron, copper, zinc and manganese in yeast were different in each group. It was found that the combination of mineral element additives and inorganic mineral element additives could reduce the amount of additives and improve the color of egg yolk.           

Key words: iron-rich yeast; breeding and cultivation; application

目录

第一部分  前言. 1

1 铁营养剂研究进展. 1

2 富铁酵母的研究现状. 1

3 富铁酵母的生理作用. 2

3.1 免疫力的增强. 2

3.2 促生长. 3

3.3 预防缺铁性贫血. 3

3.4   提高繁殖性能. 3

4  酵母铁在动物养殖中的应用. 3

第二部分   富铁酵母的选育与培养. 4

1 仪器、材料和培养基. 4

1.1 菌种. 4

1.2 仪器. 4

1.3 试剂. 4

1.4 培养基. 5

2 方法. 5

2.1 菌种的活化. 5

2.2 种子液的制备. 5

2.3 富铁酵母细胞的培养. 5

2.4酵母细胞铁含量的测定. 5

3 结果与分析. 5

第三部分 酵母铁营养的动物试验评价. 6

1 材料. 6

1.1 试剂. 6

1.2 试验动物. 6

2  饲喂日粮配制. 6

3  蛋鸡饲养管理. 7

4 测定指标. 7

4.1 生产性能. 7

4.2 蛋品质. 7

4.3 饲料利用率测定. 7

5 结果与分析. 7

5.1美金系列复合包、甘氨酸盐、无机盐蛋鸡试验结果. 7

5.2 不同矿物质添加水平对蛋鸡生产性能的影响. 9

5.3 不同矿物质添加水平对蛋品质的影响. 10

5.4 不同矿物质添加水平对鸡蛋矿物元素含量的影响. 11

6 结论与讨论. 11

参考文献

第一部分  前言

1铁营养剂研究进展

铁是生物体细胞周期正常进行所必需的最重要的微量元素之一，它可以通过参与体内多种生物化学过程而起到激活机体生长，促进代谢循环，预防感染疾病等作用^[1]，在疾病发现及检测上，微量元素铁的代谢水平已成为判断生物体代谢水平和健康与否的重要指标^[2]。由于铁元素一般以不容易被生物体转化吸收的无机盐形式进行补充，因此又最易发生代谢障碍^[3]。现代研究表明，当生物体内铁利用不良、缺铁、铁分布或含量异常时会导致红细胞生命周期缩短，合成血红素障碍，含铁酶活性降低，造成机体生理功能紊乱，免疫水平下调，严重危害机体健康及畜牧业动物的生产性能^[4]。因此，在动物养殖行业的饲粮中通常通过添加外源微量元素铁的方式来补充动物对铁生物需要，然而，饲粮中的铁元素通常是以氧化亚铁、硫酸亚铁等无机盐的形式进行补充，这不利于动物对铁的吸收转化，而有研究表明将无机铁转化为有机铁的形式更易被动物体所吸收利用，提高对铁的转化率^[5]。

2富铁酵母的研究现状

鉴于有机微量元素相较于无机微量元素更易被生物体转化吸收的特点，近几年来，国内外出现了富锌酵母、富铁酵母、富硒酵母等以酵母为载体来补充微量元素的产品。首先，天然酵母其本身相对于其它一些食用或补益产品来说，其铁含量相对量较高，但总体上的绝对量仍较少，与动物体对铁的实际需求不相匹配^[6]，因此人工制备的富铁酵母应运而生。富铁酵母是指将微量元素铁以酵母为中间体，酵母细胞在生长过程中将吸收的外源性无机铁元素內源同化，从而转化成易被生物体转化的具有生物活性的有机铁形式。其具体制备工艺是：在发酵培养基中加人能被菌体利用的合适的铁离子盐溶液，对目标酵母菌（一般为实验选育筛选的菌株或酿酒酵母）进行发酵 , 在培养过程中酵母细胞通过一系列生化反应将外源性的无机铁结合到酵母细胞的蛋白质等有机大分子上 ,以此实现生物富集有机形式。

自20世纪70年代末至今，多种富铁酵母产品已被研制并应用于生活及生产，酵母铁的产量也在逐步提升。匈牙利布达佩斯工业大学农业和化学系研制的酵母铁因具有脆碎度高、生物转化率高、口味好的特点而作为食品添加剂，其含量为10mg/mL风干菌体重^[7]。2001年，有研究者^[8]提取出了铁含量25mg/g 细胞干重的富铁酵母。之后有研究者对利用硫酸亚铁作为外源性无机铁盐，选育筛选出的酵母富集的酵母铁含量为8mg/g^[9]。中科院微生物研究所相关人员采用细胞水平上的生物方式选育到了铁含量达24.50mg/g的酵母株^[10]。四川农业大学的实验人员^[11]通过在培养基中添加不同浓度的铁盐的方式对酵母菌进行驯化化最终得到的酵母铁含量为25.51mg/g细胞干重。另有研究者^[12]采用不同种类的铁盐对酵母菌进行驯化，确定了一株以硫酸亚铁为外源无机铁的酿酒酵母，该细胞株的铁含量为32.56mg/g。

3富铁酵母的生理作用

酵母细胞富集铁的生物学原理是：a）铁的吸收：细胞膜上三价铁离子还原酶将三价铁还原成二价铁, 二价铁接着被转运到细胞膜内吸附在细胞壁上, 相对的，细胞壁上铁的含量较高。b）铁的储存：酵母细胞储存铁的形式主要有两种途径——一是形成类似铁蛋白的胞质分子；另外是使多磷酸盐与铁形成结合物。

富铁酵母富含生物活性物质，其生理作用有：

3.1 免疫力的增强

铁的匮乏会减弱生物氧化过程中相关酶的的活性，进而使T淋巴细胞的增殖能力下调，外周淋巴血液T 细胞的凋亡上调。有研究^[13]以健康的松辽黑仔猪作为研究对象，在其饲粮中分别添加0、3、60、150、300mg/kg的酵母铁，发现与对照组相比，酵母铁可提高松辽黑仔猪的免疫机能，且添加量为150mg/kg 酵母铁组的促免疫机能的效果最佳。这是因为已有大量研究基础表明仔猪生长时不能仅靠出生时从初乳中获取的一定的抗体，其自身必须具备合成抗体抵御外界侵染的能力才能保证和维持其后续的健康成长，而铁元素则是合成抗体的酶系内不可或缺的元素。

3.2 促生长

大量试验证明，铁元素在生化上可通过刺激DNA和RNA合成、调节及活化促生长激素等机制促进生物体生长，在而感官上也具备改善味觉、提高食欲、增加进食量的方式促生长。有研究者^[14]给出生一周内的仔猪每天喂养1ml的酵母铁1次；在第二周内则喂养2ml酵母铁1次，发现与空白对照组与阳性对照组相比，喂食过富铁酵母组的仔猪的总重及日增重显著提高，不仅进食量大而且消化疾病发生的概率也更小。

3.3 预防缺铁性贫血

众所周知，贫血的一大原因就是铁缺乏。而富铁酵母是安全性有保障的天然食品，其成分组成除含量及吸收率都较高的铁元素外，还包括一些机体不能自己合成需外源补充的必需物质。有研究表明，预防铁缺乏和缺铁性贫血的一项可行的安全简便的措施就是从食物中补充铁源，而富铁酵母作为强化食品的铁源则是一个很好的选择^[15]。

3.4 提高繁殖性能

缺铁会降低动物的繁殖性能。有国外研究学者^[16]在发现与空白对照组以及添加42mg/g无机铁的实验组比较，添加了等量的酵母铁的蛋鸡组的产蛋率及死亡率显著降低，说明酵母铁可提高家禽的繁殖率。

4  酵母铁在动物养殖中的应用

动物体中的红细胞具有完备的自我调控系统，能够参与机体的免疫调节，因此红细胞免疫缺陷是许多动物疾病的免疫发病的一大机理。当动物体内铁匮乏时, 合成血红色素就会受阻, 没有足够的血红色素保障，红细胞就会发生早期调往, 从而降低了动物体的免疫能力。因此，为避免这种病理情况的发生，在动物养殖行业中就会在动物饲料中添加一定量的微量元素铁进行预防，而由于富铁酵母自兴起以来，它的高生物利用率, 生物添加无毒，易被动物体体吸收的特点得到充分发挥和利用，其低成本也让富铁酵母能被利用到动物养殖业中。

闫峰等^[17]以1日龄的艾维因肉仔鸡为研究对象，分别喂食添加了硫酸亚铁、柠檬酸铁及酵母铁的饲粮，饲喂4周后，发现与硫酸亚铁、柠檬酸铁处理组相比，酵母铁组的肉仔鸡的平均日增重大，料肉比低，血清、肾、肝脏及胰的铁浓度均较高。有研究者^[18]同样以艾维因肉仔鸡作为研究对象，其研究数据显示，肉仔鸡的日增重提高了8.3%，料肉比降低了5.4%，酵母铁的相对生物利用率是无机铁的121.0%（以肝脏铁浓度为指标）。另有研究者^[19]所得结论与上述结果几乎无二。

第二部分   富铁酵母的选育与培养

1仪器、材料和培养基

1.1菌种

富铁酵母，由东台公司提供。

1.2仪器

压力蒸汽灭菌器；超净工作台; 电热恒温培养箱；生物显微镜；振荡培养箱；电子天平；分析天平等。

1.3试剂

硫酸亚铁、硝酸铁、硫酸铁铵、盐酸羟胺、邻二氮菲等均为分析纯。

1.4培养基

斜面培养基：马铃薯葡萄糖琼脂固体培养基(PDA固体培养基)；

种子培养基：10°Bx的麦芽汁培养基；

发酵培养基：YPD培养基。

2方法

2.1菌种的活化

将公司提供的富铁酵母菌种于无菌超净工作台内接种到PDA斜面培养基，在37℃恒温培养箱中过夜培养2天。

2.2种子液的制备

将活化的菌种接种到含有50ml10°Bx麦芽汁培养基的250ml锥形瓶中，28℃，180rmp的条件下于摇床上培养16h左右。

2.3富铁酵母细胞的培养

将培养好的富铁酵母种子液以5%的接种量接种到含有Fe²⁺及250ml YPD培养基的500ml锥形瓶中，28℃，180rmp的条件下于摇床上培养3天。

2.4酵母细胞铁含量的测定

对富铁酵母细胞培养液进行5000 r/min离心20 min，上清液弃去不用，下部沉淀以蒸馏水冲洗3次得到菌体，干燥至恒重后，采用邻二氮菲比色法测定富铁酵母细胞中铁的含量。

3结果与分析

按照上述方法对富铁酵母进行培养，最终得到的总铁含量为450mg/L。

第三部分 酵母铁营养的动物试验评价

1材料

1.1 试剂

美金系列复合包（购自XX）；甘氨酸盐；无机盐。

1.2试验动物

选用东台市某鸡场6000羽鸡龄在500天的海兰褐蛋鸡，随机分为3组，养殖周期为45天进行美金系列复合包、甘氨酸盐、无机盐蛋鸡试验。

选用健康、产蛋率一致的产蛋高峰后期海兰褐蛋鸡 1152羽，随机分为6组，每组6个重复，每个重复32只，试验期8周进行不同矿物质添加水平对蛋影响的实验。

2  饲喂日粮配制

蛋鸡饲料配方：

于三组饲料中分别添加无机盐、甘氨酸盐及含酵母铁的美金系列复合包，其中无机组按市场常规用量添加，甘氨酸组、美金组按市场有机添加量添加。

其中不同组别饲料中酵母铁及其它微量元素的添加水平如表1所示：

表1 不同组别微量元素添加水平

3  蛋鸡饲养管理

试验采用三层层叠式笼养，机械通风，人工照明保证每天 16 h光照，每天 07: 00 和 14: 00 各喂料 1 次，根据剩料情况酌情增减给料量，使鸡处于自由采食状态，自由饮水，将舍内温度控制在25℃以内。

4测定指标

4.1 生产性能

以重复为单位，每天11: 00 和15:00各拣蛋1次，记录产蛋数，同时记录试验鸡的死淘情况以及正常生产指标。

4.2 蛋品质

饲养试验结束之日，以重复为单位随机取鸡蛋进行蛋品质测定。测定蛋壳强度、蛋白高度、蛋黄颜色、蛋重、哈氏单位及试验用矿物质。

4.3 饲料利用率测定

开展代谢试验，采用（2+3）全收粪法，测定各种营养素包括铜、铁、锌、锰等矿物质的利用率。

5结果与分析

5.1美金系列复合包、甘氨酸盐、无机盐蛋鸡试验结果

饲料中分别添加了美金系列复合包、甘氨酸盐、无机盐对蛋鸡生产性能的结果如表2~5所示：

表2美金、甘氨酸盐、无机盐组的产蛋率

表3美金、甘氨酸盐、无机盐组的蛋壳厚度

表4美金、甘氨酸盐、无机盐组的料蛋比

表5美金系列复合包、甘氨酸盐、无机盐对蛋鸡生产性能的影响

结论: 美金组较无机组提高2.3%的产蛋率，低料蛋比0.14，提高蛋壳厚度13%，蛋清粘稠度更高，蛋黄颜色更黄。

5.2 不同矿物质添加水平对蛋鸡生产性能的影响

表6不同矿物质添加水平对蛋鸡生产性能的影响

注：同列标有不同大写字母表示差异极显著（P﹤0.01），标不同小写字母表示差异显著（P﹤0.05），标相同字母和未标注字母的表示差异不显著（P﹥0.05）。下表同。

由表6可以看出，组3蛋鸡的产蛋率最高，极显著高于组4（P﹤0.01），显著高于组5和组6（P﹤0.05）；组1蛋鸡的产蛋率与组3很接近，极显著高于组4（P﹤0.01），显著高于组5（P﹤0.05），具有高于组6的趋势（P=0.055）；组4蛋鸡的产蛋率最低，极显著低于组1和组3（P﹤0.01），显著低于组2（P﹤0.05）。各试验组蛋鸡淘汰率均较低，只是组1略高一些，但各组间差异不显著（P﹥0.05）。各组蛋鸡所产鸡蛋的蛋重略有差异，其中组6的最大，组5的最小，且组6显著大于组5（P﹤0.05），其余各组数值很接近（P﹥0.05）。

5.3不同矿物质添加水平对蛋品质的影响

表7不同矿物质添加水平对蛋品质的影响

由表7可以看出，各组鸡蛋蛋壳强度虽有一定差异，但差异不显著（P﹥0.05）。组5鸡蛋的蛋白高度最小，且极显著小于组1（P﹤0.01），显著小于组2、组4（P﹤0.05）；组1鸡蛋的蛋白高度最大，极显著大于组5（P﹤0.01）。组1鸡蛋的蛋黄颜色最浅，极显著小于其余各组（P﹤0.01）；组5鸡蛋的蛋黄颜色最深，显著大于组2（P﹤0.05）。组1鸡蛋的哈氏单位最大，且显著大于组5（P﹤0.05），具有大于组6的趋势（P=0.71）；组4具有大于组5的趋势（P=0.76）。

5.4不同矿物质添加水平对鸡蛋矿物元素含量的影响

表8不同矿物质添加水平对鸡蛋矿物元素含量的影响

美金系列矿物元素添加剂与无机矿物元素添加剂组合使用具有降低添加量，提高蛋黄颜色的作用，但仅使用无机矿物元素的一半量达不到预期效果。

推测：出现以上结果可能是由于锌的添加水平偏高，而铁的添加水平偏低，具体原因还需要进一步研究。

6结论与讨论

酵母菌是最古老的单细胞来源，是传统的发酵剂，是发酵产业最有贡献的菌种之一，其富含多种多样的营养物质，生物来源安全无毒，同时有着细胞繁殖快、产量高、发酵周期短的优势，同时由于其发展历史悠久，相关制备工艺也更成熟。以酵母为载体的微量元素铁即酵母铁具有安全性高、稳定性好、吸收率高、与食品及饲料中其他成分协同配合性好的特点，因此越来越多的应用于畜禽饲养和人的食品添加剂中^[20]。本研究首先利用含酵母铁的美金系列复合包、甘氨酸盐及无机盐对海兰褐蛋鸡的生产性能进行了研究，发现含酵母铁的美金组较无机组提高2.3%的产蛋率，低料蛋比0.14，提高蛋壳厚度13%，蛋清粘稠度更高，蛋黄颜色更黄。进一步将美金系列复合包及无机盐进行混合使用，使酵母铁、铜、锌、锰微量元素在各组的含量不同，发现美金系列矿物元素添加剂与无机矿物元素添加剂组合使用具有降低添加量，提高蛋黄颜色的作用，说明在蛋鸡养殖中，配合使用生物有机微量元素及无机微量元素可在一定程度上提高蛋鸡的生产性能。

参考文献

[8]Yun C W, Bauler M, Moore R E, et a1 . The role of the FRE family of plasma membranes reductases in the uptake of siderophore-iron in Saccharomyces cerevisiae[J]. Biol. Chem, 2001,276:10218 ~10223.

[9]王伟利,钱爱东,林艳春,等.酵母富集微量元素铁的研究[J].中国微生态学杂志,2002(02):22-23.

[18]王艳青,陈喜斌,汤丽,等.肉仔鸡对酵母铁、柠檬酸铁和硫酸亚铁的利用率[J].饲料研究,

2004(01):39-40.

[19]陈喜斌,姚娟,李兆文.酵母铁、柠檬酸铁和硫酸亚铁相对生物利用率的研究[J].中国饲料,2003(07):21-22.

[20]邱志超,王小虎,潘福勇,等.优选富铁锌酵母活性干粉的制备[J].现代食品,2017(08):84-87.

标签： 饲料与畜牧论文