基本介紹
- 中文名：酵母細胞壁
- 外文名：yeast cell wall
- 厚度：0.1~0.3 μm
- 重量：占細胞乾重的20%~30%
- 組成：D-葡聚糖和D-甘露聚糖等
- 用處：綠色添加劑
介紹,結構組成,生產工藝,一般工藝,影響因素,功能及作用,β-葡聚糖,甘露聚糖,能量效應,
介紹
酵母細胞壁是一種綠色添加劑，富含 β-葡聚糖和甘露聚糖（MOS）等多種生物活性物質，具有增強免疫、防治疾病、促進生長、緩解應激、吸附黴菌毒素、補充營養等多種生理功能，且其來源廣泛，生產成本低廉，現已套用到豬、禽、反芻家畜、水產等動物養殖。
近年來，隨著養殖業向集約化、規模化、高密度轉型，飼養畜禽容易遭受多種應激影響，主要表現為免疫力降低、易發病、死亡率高，畜產品質量受影響，可明顯降低養殖效益。 通過飼料添加劑手段解決以上問題，成為一種常規途徑。 研究表明，酵母細胞壁是一種新型的綠色飼料添加劑，其主要成分對多種動物具有促進生長、增強免疫、防治疾病、緩解應激、吸附黴菌毒素、補充營養等多種生理功能，已在豬、雞、牛、羊、水產動物中得到廣泛套用，且取得了良好效果。
結構組成
酵母細胞壁約占整個細胞乾重的20%~30%，具有維持細胞形態和細胞間識別的重要作用。 按結構劃分，酵母細胞壁可分為3層，內層為葡聚糖層，中間層主要由蛋白質組成，外層為甘露聚糖層，層與層之間可部分鑲嵌；按化學組成劃分，甘露聚糖約占酵母細胞壁乾重的30%，β-葡聚糖約占30%，糖蛋白和幾丁質約占20%，蛋白質、類脂、無機鹽等其他成分約占20%。最內層的 β-葡聚糖屬結構多糖，與原生質體膜相連線，構成了酵母細胞壁的主要成分，功能是支撐外部甘露聚糖。 β-葡聚糖由β-1,3-葡聚糖和β-1,6-葡聚糖組成，兩者比例為85:15。 β-葡聚糖以β-1,3-葡聚糖為骨架，β-1,6-葡聚糖為支鏈，β-1,6-葡聚糖的還原端連線到β-1,3-葡聚糖非還原端的末端葡萄糖上，並在氫鍵作用下共同構成一個三維的網路結構。 其網狀結構具有較強彈性，在正常滲透壓下可大量延伸。 而當細胞處於高滲透壓情況下時，三維網狀結構可迅速收縮，只占原來體積的40%左右，當滲透壓恢復正常後，三維網狀結構則可恢復原狀。
甘露聚糖具有細胞識別和控制細胞壁孔徑等多種生理功能。 甘露聚糖以共價鍵與蛋白質連在一起，主鏈為單鏈，通過α-1,6-糖苷鍵將多個α-甘露糖連線形成，甘露糖側鏈則以α-1,2-和α-1,3鍵與主鏈連線，部分側鏈則結合有決定酵母細胞抗原相關的功能基團。β-1,6-葡聚糖和甘露聚糖的連線在酵母細胞壁的合成中具有重要作用。
生產工藝
酵母細胞壁產品是酵母細胞經自溶、外源酶水解、機械破碎等處理後，通過離心分離獲得細胞壁，最後經濃縮、乾燥等工藝獲得的產品，成品為淡黃色至黃褐色粉末、無異味。
一般工藝
酵母泥→加水稀釋（洗滌，減少篩分阻力）→過濾除雜→沉降分離（傾出上清液）→脫苦脫臭（加水、加鹽，獲得較高純度的酵母液）→酵母自溶（控制條件：溫度、時間、pH值等）→破壁酵母酶解（控制pH值、溫度、時間、加酶量）→滅菌滅酶（控制溫度、時間）→離心分離（分離酵母細胞壁、酵母提取物）→ 濃縮→乾燥→酵母細胞壁成品。
影響因素
一是自溶過程。自溶溫度、pH、反應時間、助溶劑組成、添加量等。二是酶解過程。 酶製劑選擇、酶解參數（pH值、溫度、時間、加酶量） 等。 三是噴霧乾燥。 乾燥時間、溫度等均會影響成品含水量及顏色。
段勝林等研究發現，適宜自溶條件為：自溶溫度50~60℃，pH5.0~6.0，剪下微化處理約9h以上，選用0.8%濃度NaCl和200 mg/LVB2作為酵母自溶促進劑，料液比1:8~10，在此條件下提取率可達70%左右。經綜合分析，酵母細胞壁產品的適宜提取條件：溫度60℃，料液比1:10，蛋白酶添加量0.02~0.03%，NaOH濃度2%。
功能及作用
研究表明，酵母細胞壁能激發動物機體的免疫功能和抗病力，參與和促炎細胞因子TNF-α釋放，參與其他細胞因子如1L-1、1L-2和1L-6釋放。 其功能主要依賴於特有的 β-葡聚糖和甘露聚糖的功能作用。
β-葡聚糖
酵母細胞壁的 β-葡聚糖具有免疫調節功能，這與其獨特的三股螺旋結構有關，螺旋外側有部分親水基團，是非特異性免疫刺激多糖，能與機體的免疫細胞受體特異性結合，刺激B細胞、T細胞、自然殺傷細胞產生大量巨噬細胞，進而調控機體免疫。 β-葡聚糖通過巨噬細胞發揮生理功能：一是強化吞噬功能；二是通過巨噬細胞的抗原呈遞作用，促進特異性免疫應答；三是活化的巨噬細胞可分泌多種生物活性物質，如TNF-α、1L-1、NO、活性氧等。其中1L-1和 NO是重要的免疫調節因子，具有抗病毒、抗細菌、抗腫瘤等活性，TNF-α 具有提高血管上皮細胞通透性、促進免疫效應分子聚集、刺激其他炎性細胞因子釋放等作用。
徐軍發等研究指出，酵母多糖是一種免疫調節劑，可誘導小鼠腹腔巨噬細胞產生1L-1和NO。Suzuki 等研究表明，β-1,3-葡聚糖和 β-1,6-葡聚糖可通過激活巨噬細胞，刺激T細胞向輔助性Thl細胞亞群分化，進而提高宿主抗腫瘤和抗病原微生物的功能。 孔維華等研究指出，β-葡聚糖是一種重要的消化道黏膜免疫增強劑。 眾所周知，巨噬細胞是重要的組織修復指導細胞，嗜中性粒細胞是重要的抗感染細胞，而這兩大類細胞包面均含有β-1,3-葡聚糖受體，是 β-葡聚糖的效應細胞。 β-葡聚糖通過活化胃腸道組織中的巨噬細胞（組織修復）和嗜中性粒細胞（抗感染），活化“ 免疫-神經-內分泌”調節網路，增強細胞抗應激、抗感染能力，增強巨噬細胞的組織修復作用，加速潰瘍修復。Hiss S等研究指出，β-1,3-葡聚糖還可作為免疫佐劑，刺激抗體產生。 研究結果表明 β-葡聚糖（酵母細胞壁提取）對斷奶仔豬具有明顯的免疫功能，可顯著提高仔豬體內藍耳病抗體滴度。 Figueras A等研究，套用酵母 β-葡聚糖作為疫苗免疫佐劑的使用效果，試驗表明葡聚糖作為免疫佐劑使用時，疫苗與佐劑使用的先後順序不同會對免疫效果產生影響；以接種疫苗後再注射葡聚糖，效果較好。
β-葡聚糖的抗氧化功能表明，酵母 β-葡聚糖可以抑制由OH引起的磷脂醯膽鹼脂質體過氧化反應，顯著降低共軛二烯鍵生成。 羧甲基化的β-1,3-葡聚糖還具有清除自由基的功能，具有明顯的抗氧化活性。 據對患關節炎的小鼠注射羧甲基葡聚糖後，其血漿中羧基含量測定，說明小鼠組織氧化程度緩解，這為羧甲基葡聚糖套用於關節炎疾病的治療提供了新思路。
β-葡聚糖的其他生物學功能。 有綜述顯示，在動物消化道中β-1,3-葡聚糖具有不吸收、不可溶、不產生粘性，能清理腸道、清除游離基、溶解膽固醇、預防高脂血症等功能，還可抵抗濾過性細菌、真菌、病毒等引起的感染。此外，β-1,3-葡聚糖是一種低熱量的食品添加劑，能明顯降低血液中葡萄糖含量，控制肥胖，預防糖尿病和心血管疾病。
甘露聚糖
酵母細胞壁產品中的甘露聚糖，現已確認的兩個功能是吸附病原菌和調節免疫。腸道病原菌感染的關鍵是能成功粘附到腸黏膜，粘附的機理是病原菌的鞭毛或絨毛上的外源凝集素能特異性識別宿主上皮細胞膜的受體並與之結合。 甘露聚糖主要通過以下兩方面發揮抗菌功能：一是干擾腸道病原體的定植。 原理是病原菌在腸壁上的特異受體與甘露聚糖的結構特別相似，腸道內如有豐富的甘露糖源，就可與病原菌的特異受體結合，阻止病原菌附著於腸壁上，從而有效抑制感染。病原菌與甘露聚糖結合後，也不能利用甘露聚糖作為其生長的能量來源，所以甘露聚糖具有防止病原菌定植和繁殖的雙重作用，故又稱其為“ 病原菌吸附劑”或“病原菌清除劑”。 二是甘露聚糖可作為腸道內有益菌（如雙歧桿菌、乳酸桿菌等） 的營養物質，可促進有益菌大量繁殖，進一步抑制有害菌生長。 據Alitech報導，甘露聚糖可被雙歧桿菌和乳酸桿菌等有益菌選擇性發酵利用，促進其生長繁殖，產生乙酸和乳酸，導致腸道pH降低，進一步抑制產氣莢膜梭菌等有害菌的生長繁殖，從而起到抑菌作用。閻桂玲等研究表明，啤酒酵母甘露聚糖可促進有益菌生長， 提高腸道內揮發性脂肪酸含量。
甘露聚糖的免疫調節功能，主要體現在可增強細胞因子釋放和干擾素活性，促進或協調不同免疫細胞的活動，增強白細胞等向感染部位遷移，活化巨噬細胞。Che TM 等研究發現，在豬繁殖與呼吸綜合徵病毒感染的斷奶仔豬日糧中添加甘露聚糖，能顯著降低仔豬血清中的TNF-α 含量，增加IL-1含量和淋巴細胞數量， 從而保障豬體健康；Eicher SO等研究表明，甘露聚糖能通過緩解斷奶仔豬細菌感染，調節先天性免疫，促進仔豬生長。
甘露聚糖還能激活免疫應答，與疫苗一起使用時，能與某些病毒、毒素、真核細胞結合，結合後的甘露聚糖作為外源性抗原助劑，能緩解抗原吸收，提高抗原效價，所以甘露聚糖作為助劑可以提高機體的細胞體液免疫。另外，甘露聚糖還可通過氫鍵和范德華力等分子間作用力穩固吸附多種黴菌毒素，形成多糖-毒素複合物，阻止毒素被腸道吸收，其特殊的空間結構也為毒素的結合提供了更多位點。Swamy H等研究表明，甘露聚糖能緩解黃麴黴毒素對肉雞日增重和採食量產生的的不利影響，降低器官腫脹危害。
能量效應
葡聚糖、甘露聚糖在大腸中可被雙歧桿菌等腸內細菌發酵利用，產生短鏈脂肪酸。 短鏈脂肪酸一部分被大腸黏膜上皮細胞利用轉化成能量，另一部分被轉移到肝臟利用。 上述機能也可增加有機酸含量，減少腐敗物質產生，降低氨和硫化氫的排放。
