摘要：综述了酵母培养物在反刍动物中的作用模式，是通过刺激瘤胃微生物特定区系从而改善瘤胃环境，其生化基础是营养理论、控氧理论和小肽营养代谢扳机理论。

关键词：酵母培养物；瘤胃微生物；小肽

中图分类号：$816．7 文献标识码：A 文章编号：1671—7236(2002)06—0003—05

1 酵母培养物(YC)的作用模式

1.1 YC 的作用模式 

    Newlbold(1990)、Dawson(1993)和Wallace(1994)都提出了解释YC提高动物生产性能的机制。图1是这些模型的综合。模型的基础是YC具有刺激瘤胃微生物特定区系生长及活性的能力。YC刺激乳酸利用菌活性能提高其乳酸利用能力，并稳定高精料日粮下瘤胃pH，稳定的瘤胃pH 又能改善其它对酸环境敏感的菌群，增加瘤胃微生物菌群。反过来，微生物菌群增加又能利用更多的瘤胃NH3，并合成菌体蛋白，还能提高营养物质的消化，从而增加采食量，给小肠进一步消化吸收提供更多的底物。这些影响的最后结果是提高动物的生产力。

1.2 添加YC改变瘤胃微生物区系

    许多研究者认为YC的有益作用直接归功于YC能改变瘤胃发酵及消化道微生物区系（williams等，1990；Dowson，1992；Newbold 等，1996；Wallace，1996）。Wallace和Newbold(1992)认为，日粮中添加酵母的最大效应是增加瘤胃中细菌数，这也是酵母提高动物生产力的中心法则。YC添加能选择性刺激瘤胃特定微生物，改变微生物区系，提高菌体蛋白合成，改善菌体AA 组成(Beharka等，1991；Dawson等，1991；Erasmus等，1992)。

但Doreau等(1998)认为，YC添加并不影响细菌间的平衡。

有很多报道YC制剂能刺激瘤胃细菌生长，提高瘤胃特定有益菌群浓度。其中，最一致的报道是厌氧菌和纤维分解菌的浓度增加(Wiedmeier等，1987；Harrison等，1988；Dawson等，1990；Newbold等，1992)。但是，其它一些研究也表明YC 制剂能提高乳酸利用菌(Edwards，1990；Girard等，1993)、蛋白分解菌(Yoon等，1996)以及吃H2产乙酸菌(Chaucheyras等，1995b)的浓度。另外，YC制剂对提高瘤胃内消化纤维的真菌(Chaucheyras等，1995a)及原虫(Plata，1994)的活性。瘤胃内有益微生物菌群浓度的增加及微生物活性的提高，有利于粗纤维及其它营养物质的消化，以及破坏、降解能导致瘤胃失衡的代谢中间产物。酵母能刺激特定菌群生长的能力与许多瘤胃内生理代谢的影响报道一致，也解释了提高蛋白合成、改善瘤胃稳定性及改善微生物蛋白合成等。

1.2.1 纤维分解茵

Wiednmeier(1987)报道，补饲YC的干奶期奶牛瘤胃总活菌数与纤维分解菌数显著增加。Dawson(1990)在以粗饲料为基础的人工模拟瘤胃中加酵母菌，发现纤维分解菌数显著增加；进一步的瘤胃试验结果表明，补饲YC的阉公牛瘤胃厌氧微生物与纤维分解菌数量均显著增加。Callaway等(1997)报道，在只加纤维二糖6 g/1的培养基中添加SC滤液，能刺激纤维分解菌F. succinogenesS85、R．flavefaciensFD1和R．albusB199对纤维二糖的利用，但只增加F. succinogenesS85和R．flavefaciensFD1对纤维的起始消化速率，对消化率没有影响。

1.2.2 乳酸利用茵

    快速发酵碳水化合物(Rapidly Fermentable carbohydrate，RFC)在瘤胃内的迅速发酵所产生的大量有机酸导致pH 下降，而低pH抑制纤维分解菌活动，从而抑制动物对营养物质特别是粗纤维的消化利用，严重时导致瘤胃功能失调。所以，促进微生物对乳酸的利用，增加瘤胃pH 对平衡瘤胃发酵具有重要意义。Williams(1991)报道，给采食大麦的公牛补饲YC后，瘤胃pH 最低值比对照组高0.5。Edwards(1991)、Girard(1993)报道，在高精料水平时，YC添加增加乳酸利用菌浓度和乳酸利用速率。

    Linehan等(1978)发现，向乳酸介质中加入0.5 酵母提取物，能将S.ruminatium HD4的生长提高3.8倍，而向不含乳酸介质中加入酵母提取物，对S.ruminatium HD4生长只有轻微刺激，表明酵母能促进乳酸利用菌利用乳酸，并用以自身合成。还有许多SC培养物刺激瘤胃优势菌S.ruminatium对乳酸利用的报道。

乳酸不能被SC作为底物利用(Panchal等，1984)，所以，乳酸浓度的降低，主要由于乳酸前体物被利用，或是抑制乳酸产生，或是其它微生物刺激乳酸利用。而当YC添加后，瘤胃液中寡多糖总浓度降低，其中已糖如蔗糖、麦芽糖、麦芽三糖能进入SC细胞，并激活透性酶，将自身转化为葡萄糖，为酵母自身生长提供底物(Panchal等，1984)。但是，尽管活酵母发酵能产生乙醇，但瘤胃液中乙醇并未检测出(williams，未发表资料)。瘤胃液中短链糖的产生很可能是ɑ一淀粉酶对日粮淀粉作用的结果，而添加YC后这些糖浓度下降是乳酸浓度下降的主要原因(Hungate，1966)，因为一般而言，瘤有中糖类或其它RFC增加时乳酸浓度上升(Hungate，1966)。

葡萄糖能抑制S.ruminatium 对乳酸的利用(Russel等，1978)，而S.ruminatium对乳酸利用需要有机酸（如苹果酸）存在，所以，SC滤液中葡萄和乳酸在短时间内抑制乳酸利用。虽然YC滤液似乎在短时间内（5 min）抑制乳酸利用，但在24 h后在乳酸介质中仍刺激S.ruminatium 和M.elsdenii的生长。S.ruminatium HD4、M.elsdenii B159和F.succinogenesS85对葡萄糖的利用随YC滤液的增加而呈降低趋势，其中当YC滤液最大量（100 u1）能将S.ruminatium HD4的葡萄糖利用抑制53％(P<0.1)，这可能是由于葡萄糖和其它因子的共同作用。

Nisbet等(1991)报道，YC浓度2.5～10g/1时，能刺激乳酸利用，且5g/1时，利用速率提高3.8倍，而超过5g/1，则乳酸利用速率下降，但10g/1时仍能提高3倍多；Yea-sacc滤液不同浓度（10～100μl／m1）也能增加乳酸利用速率4倍多，其中25μl/ml时，达9倍，在含DL-乳酸（2 g／1）的介质中加入2% 或5 %Yes-sacc滤液24 h后，对S.Ruminatium的生长有刺激作用，提高2倍多。

但也有YC添加对乳酸利用菌没有影响的报道（Beharka等，1991；Newbold等，1991；Newold等，1992b）。

1.2.3 H2利用茵

      瘤胃中，H2是由纤维分解菌如瘤胃球菌(R.albus、R.flavefaciens)、瘤胃杆菌（B.succinogenes、B.Ruminocola）及厌氧真菌等分解植物细胞壁而产生的中间产物。但是，H2在瘤胃内并不积累，这是由于瘤胃内H2利用中占优势的产甲烷菌将其合成甲烷，虽然产乙酸菌也能利用H2 并生产乙酸，但瘤胃中产乙酸菌H2的竞争力远低于产甲烷菌，这样，大部分H2就以甲烷的形式损失掉。Chaucheyras等（1995a）在研究活酵母对人工瘤胃中2种吃H2微生物一产乙酸菌、产甲烷弧形菌的影响时发现，添加活酵母能将产乙酸菌的吃H2代谢及乙酸产量提高5倍多；而在不加酵母的对照组以及产乙酸菌及产甲烷菌的混合组中，H2主要用于合成甲烷，而一旦加入活酵母后，则刺激产乙酸菌H2的利用能力。这表明，添加酵母能提高产乙酸菌H2利用的竞争力，同时也就减少甲烷损失。

1.2.4 真菌

       厌氧真菌占瘤胃微生物菌群8%，对瘤胃中纤维物理性降解有重要作用（Orpin等，1989）。瘤胃内真菌主要附着于植物性颗粒上，特别是附着在很难被细菌降解的木质素——纤维素交联组织，并对其有一定的降解作用，为其它菌种的进一步降解提供条件。Chaucheyras等（1995）在研究活性酿酒酵母对抗瘤胃厌氧真菌（Neocallimatix Frantalis MCH3）的影响时发现，当向不含维生素的培养基中加入酵母后，能刺激真菌孢子产生及纤维分解能力，结果使发酵产物如H2、甲酸、乳酸、乙酸等的浓度增加，这表明，酵母能提高Neo frantalis对植物细胞壁的附着。经活酵母刺激后，真菌在瘤胃内降解富含木质素——纤维素的饲草的能力提高。welch等（1993）发现，另一种真菌制剂米曲霉发酵提取物能刺激与N.Frantalis MCH3 非常相似的真菌N.FrantalisEB188的生长及纤维分解酶的产生。

1.2.5 原虫

Demeyar(1981)认为，瘤胃中30%～ 40%的纤维消化是由纤毛虫完成的。Plata（1994）报道，SC添加能增加原虫数。而Doreau等（1998）给日粮为60%玉米青贮和40%精料的泌

乳早期奶牛每头每天补饲SC0.5g，发现SC添加后9h，均毛科（Isotrichae）中最具代表性的均毛属（Isotrichide）原虫数目增加（7.00 VS 2.00×103 /ml， P < 0.05)， 但对头毛科（Ophryoscolocidae）的代表属内毛属（Entodinium ）、前毛属（Epidinium ）、均毛属（Diploplastron）没有影响，但添加后9h、11h、15h的平均值没有差异，原虫总浓度也没有差异。另外Newbold等（1992）认为瘤胃纤维消化增加最可能是细菌作用而不是真核生物作用。但更多的报道是YC添加对原虫没有影响（Newbold等，1992；Kumar，1994，1997；Newbold，1995；Yoon等，1996）。

1.2.6 蛋白分解菌

有关YC添加对蛋白分解菌的影响的报道并不多见。Yoon等（1996）发现，YC可刺激蛋白分解菌生长(3.09 VS 2.00×108/m1)。

2 YC刺激瘤胃的生化基础

尽管人们YC对瘤胃细菌区系的有益影响有一些基本的了解，但是，YC对微生物的促生长作用的生理基础还不十分清楚。一些报道认为，YC作用是基于其提供重要的、能刺激微生物活性的营养素或营养因子；还有报道认为，YC具有控制瘤胃环境中氧水平的能力也是很重要的。这些模型都有可取之处，但在解释YC添加对瘤胃的所有效应方面却各有所限。但是，最近的研究结果表明，更基础的机制还在于对瘤胃有益菌的代谢调控（Girard，1996；Girard等，1994，1995）。

2.1 营养理论

       酵母及YC含有AA、葡萄糖、维生素B、有机酸（乳酸、苹果酸、甲酸、琥珀酸）等，而某些瘤胃微生物如乳酸利用菌（S.ruminatium 和M.Elsdenii）的生长、代谢也需要这些营养物质。Nisbet等（1991）发现，细菌纯培养时SC提取物能刺激S.ruminatium 的生长。Callaway等（1997）报道，向含5g/1 DL-乳酸的培养基中分别加入1％ 、5% SC 滤液，能刺激S.ruminatium HD4、H18和M.elsdeniiB159、T81的生长，SC滤液增加S.ruminatium HD4的乙酸及VFA 产量，增加S.ruminatiumH18的丙酸及总VFA 产量。

       瘤胃混合菌能快速利用有机酸（延胡索酸和苹果酸）及天冬氨酸。YC滤液含有苹果酸，而苹果酸能刺激乳酸利用菌S.ruminatium 的生长。Linehan等（1978）发现，S.ruminatium HD4在乳酸培养基中生长还需L-天门冬氨酸（Asp）、CO 、P-氨基苯甲酸和生物素，其中，天门冬氨酸可由L-苹果酸或延胡索酸替代。Nisbet等(1990)发现，天门冬氨酸、延胡索酸、苹果酸都能刺激S.ruminatium HD4对乳酸的利用，其中以苹果酸刺激效果最为明显。

       Nisbet等（1991）发现，不同水平L-苹果酸能刺激S.ruminatium HD4对乳酸的利用，但1OmM 水平时效果最大。Yea-sacc滤液中的L-苹果酸浓度可达4.9 mM，他认为在Yea-sacc刺激S.ruminatium对乳酸的利用过程L-苹果酸起重要作用。Henderson（1980）发现，S.ruminatiumWPL151/1在H2环境含葡萄糖中生长时，使培养基中琥珀酸产量显著增加，这表明S.ruminatiumWPL151/1中含有延胡索酸还原酶，因为苹果酸和延胡索酸都是这种细菌随意（randomizing)途径合成琥珀酸的前体物。可以推测，S.ruminantium HD4利用苹果酸或延胡索酸而生长的能力，与细胞外H2的存在密不可分。

由于这些可溶性因子尤其是VitB和有机酸在瘤胃中很快就耗掉，只有YC添加足够多才能很好刺激瘤胃发酵（Callaway等，1997）。

2.2 控氧理论

 Rose（1987）认为，酵母吸收活动消耗O2能保护瘤胃严格厌氧细菌免受O2的破坏(Newbold等，1996)。Newbold等(1996)报道，酵母的两种菌株SCNCYC24O、NCYC1O26及商品制剂Yea-sacc在人工瘤胃中能刺激总厌氧菌数和纤维分解菌增加；而将它们分别以1.3mg/ml浓度加入瘤胃液中，发现能将O2消失速率提高46%～89%；而对人工瘤胃中细菌没有影响的NCYC694和NCYC1O88，对O2摄取也没有影响。而经溴化乙锭诱变、缺乏吸收功能(Respiration—deficient，RD)的酵母变种SC．NCYC24O和NCYC1O26不能刺激人工瘤胃中总厌氧菌及纤维分解菌生长。

2.3 小肽营养代谢扳机理论

      Newbold等(1991)、EIHassan等(1993)发现，将酵母辐射灭活后，在人工瘤胃中仍保持大部刺激活性，而经高温高压灭活后，则丧失此活性，可以推测，酿酒酵母刺激细菌生长的能力，可能是依赖于一种尚未知的热不稳定因子。Girard等(1995)在不支持酵母生长的缓冲液中的测定酿酒酵母(SC1026)提取物对瘤胃球菌(R.albus)的刺激效果时发现，YC刺激R.albus的延迟时间比对照组短(1.1lhVS 3.05h，P05)，而且延迟时间缩短程度受SC剂量大小影响，而且随YC活性不同而变化34%～72%；过液酵母上清液中耐热因子(121 C，20min)能使延迟时间缩至28%，但对刺激活性没有影响；YC去壁细胞内容物含有一种能将延迟时间缩至45%的热不稳定因子，而YC破壁后，高、低速离心后的残渣没有刺激活性；细胞内容物和悬浮液分别超微过滤(10000D)所得滤液，都得到耐热因子和热不稳定因子的刺激活性，则YC刺激R.albus的耐热因子和热不稳定因子的分子量都低于10000D。这些刺激物的基本特征与一些具有生物活性的小肽的基本特征是一致的(表1)。在随后的瘤胃细菌培养中发现，小肽对其确有刺激活性(Girard，1996)。人工合成的含色AA 的小肽也具有相似的刺激作用，也能刺激瘤胃纤维分解的典型菌种的生长。这些刺激活性与单个AA并无关系(表2)。当浓度很低时，其刺激活性也很低，这说明，这些物质起到刺激瘤胃有益菌生长的代谢扳机作用(Dawson，2000)。

       显然这些刺激性肽在瘤胃内环境是不稳定的。目前，还不能测出它们在瘤胃液中的去向。蛋白分解酶的作用以及微生物对小肽的快速摄取，小肽在瘤胃内很快就耗掉了。具有代谢活性的酵母制剂的这种营养需求与许多研究者的报道的结果一致（Dawson等，1990；E1 Hassan等，1993），而具有代谢活性的酵母细胞不断提供肽源，这就一直对瘤胃有益菌有低水平的刺激作用。总而言之，这些研究都认为，YC在瘤胃的刺激作用至少部分使由这些生物活性的化合物完成的。

3 结语

       YC 刺激瘤胃微生物生长及活性的生化基础，除了已提出的营养理论、控氧理论及小肽营养代谢扳机理论外，可能还存在其它尚未知的机制。而这些机制是单独作用还是联合作用尚属未知。但是，已提出的3种机制明显属于3种作用水平，很可能3种机制同时起作用。另外，小肽营养代谢扳机理论的理论基础是小肽或寡肽的刺激作用，而小肽或寡肽在瘤胃中消耗太快，未来的研究可以通过同位素标记技术及快速成像技术区分酵母来源和瘤胃营养源肽。