酵母菌在水產養殖中的應用

何 楊

（西南大學動物科學學院，重慶 榮昌 402460）

酵母菌是一類形態結構簡單的真菌，根據其產生孢子的能力，可分成3類：形成孢子株系的子囊菌和擔子菌，不形成孢子但主要通過芽殖來繁殖的稱為不完全真菌。在真菌分類系統中分別屬于子囊菌綱、擔子菌綱和半知菌類[1]。酵母菌體中富含蛋白質、維生素、生長因子等多種營養物質，并且可以生產單細胞蛋白，因此可以用做生物餌料。酵母菌處理技術是一種由日本興起新型有機廢水處理技術。酵母菌對處理有機廢水有著獨特的功效和價值。另外，酵母菌也有制備疫苗和除腥等作用。文章就酵母菌的多種功能進行了概括和總結。

1 酵母菌在水質凈化中的應用

研究表明，酵母菌具有生長繁殖快、代謝旺盛、耐酸和耐高滲透壓等特性，目前已經廣泛應用于處理味精廢水、啤酒廢水、蔗糖廢水等[2]。另外，其作為微生態制劑的一部分，在水中以各種有機因子為營養，降低了水中有機物的含量，降低了溶解氧的消耗，從而改善了池塘水質，更有利于魚類的健康生長。基于以上特點，酵母菌在高濃度有機廢水、含重金屬離子廢水、有毒有害廢水、生活廢水等方面都有一定的應用，除此之外，其在水產養殖廢水中也起到了相當大的作用。

1.1 酵母菌對水華的抑制作用

目前已經有研究表明，有效微生物群（EM菌）能夠改善葉綠素A含量和水體透明度，在一定程度上可有效抑制藻類的生長，防止水華的發生。研究表明，該菌群中的酵母菌可通過分泌胞外分泌物破壞葉綠素從而達到抑藻作用[3]。

1.2 酵母菌在廢水處理中的應用

1.2.1 酵母菌用于廢水處理的優勢

20世紀90年代，日本最先利用酵母菌進行廢水處理，并且效果較好，篩選的酵母菌株對有機物（特別是油脂等）展現出較好的降解能力。隨后，此項技術被迅速運用到水產品加工廢水處理中。

酵母菌是一種單細胞真菌，具有細胞大、生長快、代謝旺盛等特點，容易在水體中形成優勢菌群并且作用效果迅速。經過長期的自然選擇，酵母菌能夠適應惡劣的生長環境，較其他菌株來說，其更具有生存的可能性。酵母菌耐酸性強，能在pH 3.0～7.5環境中生長，還能夠耐高溫。當pH＜2.0時，酵母菌仍然能夠通過吸附作用對活性黑KN-B進行脫色，以上特性保證了酵母菌能夠在酸性污水中生長繁殖和代謝發酵。另外，酵母菌對高糖、高碳（如石油等）和高滲透壓環境等也具有較強的適應性，加之其對水體中的有毒有害物質的降解及吸附作用，例如，酵母菌可降解三硝基甲苯、高濃度的苯、重金屬（鋅、銅、鎳等），還可吸附具有毒性的鉻等，由此，其能在廢水處理中發揮重要作用[2,4]。

試驗表明，4株海洋酵母菌（圓丘假絲酵母菌DY11-1、畢赤酵母DY11-6、近平滑假絲酵母DY07-1、粘紅酵母DY02-3）對水產養殖的有機污染物（如COD等）、總氮、總磷有一定的降解能力，特別是DY11-1，該菌株能產3種酶，分別為淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶，其酶活力也較高，故對飼料浸出液有機物降解效果最好，因此其具有開發成水處理有機污染物生物制劑的潛在價值[5]。黑亮等對酵母菌處理味精廢水的研究表明，高濃度的氨氮和硫酸鹽環境對酵母菌混合菌群的活性沒有顯著影響，并且在處理后可獲得大量單細胞蛋白質，可回收作飼料添加劑[6]。另有試驗表明，主要是由于其污水在厭氧過程中會產生大量的HS，從而抑止了厭氧菌的生長[7]。黑亮等也從味精廠廢水篩選出了兩株酵母菌種，試驗結果表明，兩株菌株混合培養后不僅可以有效去除廢水中的COD，還可以去除還原糖，且效率較高[6]。李靜等根據粘紅酵母CICC3122的好氧反硝化特性，試驗中選用的紅酵母菌DN9和CN6能有效去除水體中的亞硝態氮以及降解水中的COD，試驗表明，這兩種菌株可修復亞硝態氮和有機質含量高的養殖水體[8]。另外，可產生纖維素酶的酵母菌可轉化秸稈中的纖維素生產單細胞蛋白，轉化造紙廠的纖維廢水以達到凈化污水的目的[9]。目前在陸地酵母菌中僅發現普魯蘭類酵母可以產生纖維素酶，而且這些酵母菌來自熱帶植物中的果實、葉子和花[10]。

1.2.2 酵母菌用于廢水處理的缺陷

酵母菌處理有機廢水的溫度大致在20～35℃，隨著溫度的升高，其處理效果下降。當溫度＜15℃時，酵母菌降解廢水中有機物的能力明顯下降[11]。

加氮量對酵母菌的處理效果也有一定影響，其主要是影響污泥濃度（MLSS）和有機質的去除率，當加氮量過大時，MLSS下降，有機質的去除率也低[12]。如果可以利用的有機物較少，酵母菌會出現自溶現象，若不及時回收，便會造成二次污染。

1.2.3 酵母菌用于廢水處理的經濟價值

廢水中還含有多種營養元素，其對于一些微生物的生長具有重要意義。利用酵母菌處理廢水，可以使得污水得到初步處理；還能回收單細胞蛋白。因此，不僅對環境有良好的改善效應，還產生了一定的經濟效益。李素玉等研究表明，酵母菌可高效凈化玉米淀粉工業廢水，廢水COD去除率＞90%，凈化后的廢水還可用于淀粉生產的玉米浸泡、洗米等多項工序[13]。也有試驗表明，產朊酵母菌能利用烤鰻蒲燒廢水發酵生產單細胞作為飼料蛋白，且25℃是其最佳產單細胞蛋白的溫度[14]。

2 酵母菌在水產餌料生產中的應用

酵母菌菌體中富含蛋白質、維生素、生長因子等營養物質，適口性好，并且大部分酵母菌無毒，可以食用。另外，海洋酵母菌可以產纖維素酶、堿性蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、植酸酶等各種活性胞外酶和嗜殺因子，可應用于飼料添加劑。酵母菌在水產養殖上主要作為餌料添加劑，生產的飼料酵母可部分替代魚粉[15]。近年來，我國水產養殖業得到了迅猛的發展，很多酵母菌被廣泛用于水產養殖飼料中，以解決飼料蛋白源缺乏的問題，其中假絲酵母屬的酵母菌得到了比較多的研究。

2.1 酵母菌作為水產養殖動物餌料的應用

2.1.1 促進生長

研究表明，在羅氏沼蝦的養殖飼料中添加法夫酵母，可使其增重率提高14.48%，該結果也提高了研究者對法夫酵母的關注度[16]。另有試驗表明，采用來自海參腸道的3株酵母菌（HS-J6、HSJ8和HS-J9）經發酵所產胞外多糖進行試驗，發現飼料中添加多糖有助于提高海參腸道消化酶的活力，促進海參生長，且HS-J9的作用效果突出，這為后續研究海洋酵母菌HS-J9在水產養殖飼料添加方面的應用提供了理論基礎[17]。

2.1.2 提高水產飼料的利用率

酵母菌能提高水產動物消化酶的活力，從而提高對水產飼料的利用率。酵母菌能提高魚類淀粉酶與胃、腸蛋白酶的活性以及提高肝胰臟淀粉酶的活性，但在一定程度上降低了肝胰臟蛋白酶的活性。陳章寶等研究在淡水白鯧飼料中添加酵母菌和光合細菌驗證了以上結論[18]。

2.1.3 增強水產動物的免疫力、抗病力

Brattgjerd等用來源于酵母細胞壁的葡萄糖注射大西洋鮭，結果表明，其能提高大西洋鮭血清溶菌酶活力和非特異性免疫能力[19]。Sajeevan等用來源于海洋酵母菌的葡聚糖投喂印度白對蝦21d后，用WSSV進行攻毒，結果發現，0.2%葡聚糖組取得最大成活率，其酶活力也得到了相應的提高。兩項研究表明酵母多糖發揮著顯著的作用[20]。施惠娟等經過研究表明，將高SOD活性的酵母應用于水產養殖可以提高養殖動物的免疫能力[21]。

酵母細胞壁中含的免疫多糖對提高水產動物的抗病能力具有重要作用。研究表明，用高活性干酵母投喂中華絨螯蟹，可提高其抗病能力[22]。通過在餌料中添加海洋Ⅰ號紅酵母可提高對蝦幼體的成活率，增強其對環境因子的耐受力[23]。中國海洋生物工程中心試驗室證實了奇異畢赤酵母產生的嗜殺因子對梭子蟹乳化病的病原殺傷力最強[24]。

蝦青素可增強水產動物對高氨和低氧的耐受性，清除自由基，抑制脂質過氧化，提高抗病能力。試驗表明，法夫酵母中的蝦青素可抑制腫瘤發生的關鍵酶——鳥氨酸脫羧酶的活性，從而降低水產動物體內多胺水平，防止腫瘤細胞的形成[25]。庫德里阿茲威畢赤酵母具有多種胞外酶和單寧酶活性，對水生動物具有較好的益生效果。研究表明，庫德里阿茲威畢赤酵母RY55菌株合成的殺傷毒素對多種病原菌有顯著抗菌作用，有較大的研究前景，可以作為一種新型生物防治菌株[26]。

2.1.4 作為飼料蛋白質

酵母菌自身含有豐富的營養物質并可以通過發酵過程產生多種營養活性物質，如β-葡聚糖、甘露聚糖、有機酸等。酵母菌蛋白質含量高，一般為細胞干重的40%，且容易被消化。目前產植酸酶的陸地酵母菌受到了許多研究者的關注，其能分解飼料中的植酸從而釋放出無機磷酸，這樣可以減少動物飼料中無機磷的添加量，也減少了向環境中排放的含磷化合物，在保護環境方面有積極作用。這些酵母菌種類主要有許旺酵母、奇異畢赤酵母、多型漢遜酵母、紅酵母等。

2.1.5 提高水產品觀賞、食用價值

研究表明，酵母菌有增加水產品觀賞價值與食用價值的作用。動物攝食富含蝦青素的紅酵母、紅法夫酵母后可直接吸收貯存沉積于組織中，進而增加養殖動物的體色，提高觀賞動物的觀賞價值[27]。陳曉明等研究表明，在餌料中添加富含蝦青素的法夫酵母再飼喂中華金魚，蝦青素在其體內以酯化形式沉積，魚體各部位色素含量均有所提高。其也可使一些魚類，如大小黃魚、大馬哈魚，以及蝦、蟹類水產品具有特別鮮艷的體色和獨到的風味[28]。

2.2 酵母菌作為餌料的缺陷

某些酵母菌（海洋紅酵母等）缺少水產動物生長所必需的多不飽和脂肪酸EPA和DHA，在用作水產動物單細胞蛋白質時，需要添加富含多不飽和脂肪酸的藻類作為補充。另外，一些甲殼類動物可以把短鏈脂肪酸轉化成EPA和DHA，但是這種合成能力較弱，不足以供給自身的生長需要[29]。

雖然酵母菌在水產養殖中的成功應用受到許多研究者的關注，但大多研究集中在其應用效果的評價上，而對其營養成分分析報道較少，在認識上還有一定的局限性。

3 其 他

試驗表明，以酒精酵母為載體的活疫苗可在一定程度上起到對相應病原體的免疫保護作用。岳禮溪等研究表明，向海洋魚類接種含有哈維氏弧菌溶血素蛋白的酒精酵母菌，發現可以產生特異抗體，但該技術尚不成熟，需要進一步研究[30]。研究表明，酵母菌與乳酸菌的協同作用可產生風味物質——酯類，起呈味作用。也有試驗結果表明，米酒酵母菌的除腥效果較好，其最佳除腥接種量為25%。除腥后的魚塊同時具有魚的香味以及米酒的清香味，口味更加鮮美，這給水產品的加工提供了新的方向[31]。

4 酵母菌的危害及應用前景

隨著近年來水產品的大規模養殖，由酵母菌引起的疾病較多，在治療技術方面，也還有很大的空缺。據統計，每年由酵母菌感染引起的死亡率占整個侵染性疾病總死亡率的40%。又由于酵母菌是一類形態結構簡單的真菌，其細胞結構功能與人類和動物類似，因此其防治存在著很嚴峻的問題。研究發現，某些海洋酵母菌也可以引起海洋動物疾病，并給海水養殖業造成較大經濟損失[32]。2003年浙江舟山市出現了爆發性的梭子蟹乳化病，許文軍等發現這種乳化病是由嗜油假絲酵母引起[33]。孫玉華等研究表明，越冬的羅氏沼蝦因感染莫格球擬酵母而發生暴發性疾病[34]。

由于酵母菌處理廢水的效果可觀，因此有越來越多的技術手段被應用。目前，大多采用混合菌群進行污水處理，利用不同菌種的酶系來進行降解，有效去除廢水中的有機物。研究表明，長時間投喂單一菌種可能會破壞水產養殖動物腸道內正常的微生態平衡，從而引起相關疾病，甚至破壞養殖水體的生態平衡，引起水質惡化，因而多種益生菌混搭已成為今后微生物生態制劑的發展趨勢之一，將來在這方面將有更加深入的研究。

5 小結

酵母菌處理廢水是一種新型的廢水技術，在水產養殖業具有廣闊發展前景，必將受到越來越多的關注。酵母生物源飼料在生態養殖模式下發揮著日益重要的作用。另外，隨著對酵母認識的逐步系統和深化，酵母在制作疫苗和除腥等方面的研究也會越來越多。

雖然酵母菌有著多種功效，但其危害性也不容忽視，因此，在利用酵母菌時應當謹慎，防止其對水產生物造成不必要的傷害。