来自产朊假丝酵母的单细胞蛋白作为肉鸡的功能性蛋白质原料

《Poultry Science》：THE SINGLE-CELL PROTEIN FROM CANDIDA UTILIS AS A FUNCTIONAL PROTEIN INGREDIENT FOR BROILERS

　　

在肉鸡日粮中寻求豆粕（SBM）的可持续蛋白质替代品的过程中，单细胞蛋白已成为一种有前景的选择。产朊假丝酵母蛋白（CUP）是一种潜在替代物，但其在肉鸡营养中的最适添加水平仍有待确定。研究人员进行了一项为期42天的试验，选用512只爱拔益加（Arbor Acres）肉鸡（1日龄，初始体重45.00 ± 0.13 g），随机分为8个处理组。处理日粮包括0%对照组（CON）、1% CUP组（CUP1）、2% CUP组（CUP2）、3% CUP组（CUP3）、4% CUP组（CUP4）、5% CUP组（CUP5）、6% CUP组（CUP6）和8% CUP组（CUP8）。生长性能呈二次响应（P < 0.001），各阶段平均日增重和平均日采食量在4%添加水平达到峰值，而在8%水平下降。干物质、粗蛋白质和总氨基酸的表观消化率在3%–4%添加水平最高（P < 0.05）。血清免疫球蛋白免疫球蛋白Y（IgY）、免疫球蛋白A（IgA）、免疫球蛋白M（IgM）、抗炎细胞因子白细胞介素-4（IL-4）、白细胞介素-10（IL-10）以及抗氧化酶活性超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、总抗氧化能力（T-AOC）随酵母添加水平线性升高（P < 0.001），而促炎细胞因子白细胞介素-2（IL-2）、肿瘤坏死因子α（TNF-α）、干扰素γ（IFN-γ）、C反应蛋白（CRP）和丙二醛（MDA）则线性降低（P < 0.001）。脾脏重量和腹脂率也随添加水平上升而增加。微生物群落分析显示，α多样性随CUP水平升高而下降，主坐标分析（PCoA）显示处理间明显分离，其中8%组与对照组偏离最为显著。上述结果表明，以生长性能为核心指标进行的二次回归分析揭示了CUP补充的理论最适范围为1.6%至2.5%。结合实测应用效果，CUP在肉鸡日粮中的综合推荐最适添加水平为1.6%至4.0%，其中大规模商业化生产推荐水平为4%。

# 产朊假丝酵母蛋白在肉鸡日粮中的应用效果及作用机制

## 1. 研究背景与目的

豆粕（SBM）作为肉鸡日粮中广泛使用的蛋白质原料，具有蛋白质和能量含量高、粗纤维水平低以及氨基酸（AA）组成与肉鸡营养需求高度契合等优点。然而，中国及许多国家对南美进口豆粕的高度依赖引发了关于禽肉生产环境可持续性和供应安全的担忧（Wangui等，2025；Wang等，2025）。因此，寻找并验证可持续的替代蛋白质来源对家禽行业至关重要。来源于微生物的单细胞蛋白（SCP）代表了一种有前景的解决方案。其中，产朊假丝酵母（Candida utilis，异名Cyberlindnera jadinii）具备可持续性优势，其生产对土地需求少、培养周期短，可利用多种可再生原料（如农工业副产物和废弃物），从而支持可持续生物经济（Salazar-López等，2022）。C. utilis是公认安全的（GRAS）微生物，在动物饲料中具有长期安全应用历史（Buerth等，2016）。营养上，C. utilis生物量的粗蛋白质含量高（以干物质计为38%–56%，Cruz等，2020），且氨基酸谱良好，赖氨酸和苏氨酸水平尤为突出（?verland等，2013）。此外，其生物量含有β-葡聚糖和甘露聚糖等生物活性细胞壁成分，可增强肉鸡肠道健康和免疫功能（Kyoung等，2023）。尽管已有研究证实CUP在水产和猪日粮中可部分替代鱼粉和豆粕且不损害生长性能（?verland等，2013；Cruz等，2019；Grammes等，2013），但在肉鸡中的研究仅有两项，且结果存在差异：一项研究显示高达10%的CUP添加不产生副作用（Cruz等，2020），另一项基于生长性能和血浆代谢组提出4%的添加上限（Dayan等，2026）。目前，缺乏对CUP按梯度添加替代豆粕的系统剂量-反应评估，特别是在较高添加水平下其对养分消化率、系统性免疫、抗氧化状态及肠道微生物的影响尚不明确。因此，本研究的目的是全面评估日粮中添加0%–8% CUP对肉鸡生长性能、养分消化率、免疫功能、抗氧化状态以及盲肠微生物和代谢物的影响。

## 2. 研究内容与主要结论

研究人员选用512只1日龄雄性爱拔益加（Arbor Acres，AA）肉鸡（初始体重45.00 ± 0.13 g），随机分为8个处理组（CON、CUP1、CUP2、CUP3、CUP4、CUP5、CUP6和CUP8），每个处理8个重复，每个重复8只鸡。试验期42天，分为前期（1–21天）和后期（22–42天）。结果表明，生长性能呈显著二次响应，各阶段平均日增重（ADG）和平均日采食量（ADFI）在4%添加水平达到峰值，8%时显著下降。干物质、粗蛋白质和总氨基酸表观消化率在3%–4%添加水平最高。血清免疫球蛋白（IgY、IgA、IgM）和抗炎细胞因子（IL-4、IL-10）随添加水平线性升高，而促炎细胞因子（IL-2、TNF-α、IFN-γ、CRP）和丙二醛（MDA）线性降低。抗氧化酶（SOD、GSH-Px）活性和总抗氧化能力（T-AOC）也呈线性增加。盲肠微生物α多样性随CUP水平升高而下降，β多样性明显分离，高添加水平富集了严格厌氧菌。二次回归分析显示，以生长性能为核心指标的理论最适添加范围为1.6%至2.5%。综合经济效益和功能效果，推荐肉鸡全期日粮CUP添加水平为1.6%至4.0%，大规模商业化生产建议采用4%添加水平。该研究为CUP作为豆粕替代蛋白在肉鸡饲料中的科学应用提供了数据支持。

## 3. 主要技术方法

本研究采用512只1日龄健康雄性爱拔益加肉鸡（初始体重45.00 ± 0.13 g），随机分为8个处理组，每组8个重复，每重复8只，试验期42天。日粮以玉米-豆粕型基础日粮为基础，分别添加0、1%、2%、3%、4%、5%、6%和8%的CUP，各阶段等氮等能配制，并以二氧化钛（TiO₂）为指示剂测定养分表观消化率。饲养试验结束后，采集血液、免疫器官和盲肠内容物样品。利用自动生化分析仪测定血清免疫球蛋白和细胞因子，采用酶标仪检测抗氧化指标，运用流式细胞术分析T淋巴细胞亚群，同时通过高通量测序（Illumina NovaSeq 6000）对盲肠内容物进行宏基因组测序，以分析微生物群落组成和功能。

## 4. 研究结果

### 4.1 产朊假丝酵母蛋白与豆粕营养成分比较

与豆粕相比，CUP的粗蛋白质含量为38.30%，粗脂肪含量为6.67%，显著高于豆粕的1.50%；总磷含量为1.62%，高于豆粕的0.78%；总能（4,532 kcal/kg）也高于豆粕（4,190 kcal/kg）。此外，CUP细胞壁中β-葡聚糖含量为23.60%，甘露聚糖含量为5.10%。

### 4.2 生长性能与经济分析

生长性能结果显示，随CUP添加水平升高，前中期（1–21天）末重、ADG、ADFI和饲料转化率（FCR）均呈显著二次响应（P < 0.001）。在1%–5%添加水平下，生长性能与对照组无显著差异；6%和8%添加水平显著降低了末重、ADG和ADFI，并增加了FCR（P < 0.001）。全期（1–42天）ADG和ADFI也呈现显著二次响应，CUP4组最高，CUP8组最低。经济分析表明，CUP4组的每千克增重饲料成本为1.35美元，每只鸡市场收入为2.57美元，净利润为0.35美元，投资回报率（ROI）为1.17，优于对照组。

### 4.3 养分表观消化率

在前期限，干物质和粗蛋白质消化率随CUP添加水平呈二次响应，CUP4组最高，CUP8组最低。总氨基酸消化率在CUP4组显著高于对照组和CUP8组（P < 0.001）。值得注意的是，蛋氨酸消化率随CUP添加水平线性降低，从对照组的93.70%降至CUP8组的79.00%（P < 0.001）。在后期（22–42天），干物质消化率在CUP3组最高；粗蛋白质消化率在CUP4组显著高于对照组（P < 0.05），而CUP8组最低。大多数氨基酸消化率在3%–6%中等添加水平得到改善。

### 4.4 免疫器官相对重量、免疫指标和抗氧化能力

日粮CUP添加对肝脏、胸腺、肠道、脾脏和法氏囊的相对重量无显著影响（P > 0.05），腹脂率也无显著变化。但脾脏重量随CUP添加水平呈显著线性增加趋势（P = 0.010）。血清免疫球蛋白（IgY、IgA、IgM）浓度随CUP添加水平升高而显著上升（P < 0.05），CUP8组显著高于对照组。促炎细胞因子（IL-2、TNF-α、IFN-γ、CRP）浓度随添加水平升高而显著降低（P < 0.001），而抗炎细胞因子（IL-4、IL-10）浓度则显著升高（P < 0.001）。抗氧化指标方面，SOD和GSH-Px活性及T-AOC均随CUP添加水平线性升高，MDA含量则线性降低（P < 0.001）。

### 4.5 微生物组分析

α多样性指数（Chao1、Shannon和Simpson）在CON、CUP4和CUP8组间无显著差异，但CUP8组微生物丰富度和均匀度数值下降，提示优势菌群可能集中。β多样性PCoA分析显示三组间菌群结构明显分离（ANOSIM：R = 0.201，P = 0.001）。属水平上，核心菌群以Alistipes、Bacteroides、Mediterraneibacter和Ligilactobacillus为主，其中Mediterraneibacter组间差异显著。随CUP添加水平增加，Bacteroides丰度上升，CUP4组Gemmiger丰度较高。LEfSe分析显示，对照组富集发酵型共生菌（如Streptococcus sp、Limosilactobacillus reuteri），CUP4组富集Bacteroidetes和Firmicutes成员（如Alistipes onderdonkii），CUP8组则向严格厌氧菌（如Anaeromassilibacillus sp、Bacteroides sp）转变。真核微生物群落也发生演替，CUP8组以添加的CUP和厌氧肠道真菌占优势。

## 5. 讨论与结论

讨论指出，高剂量CUP添加导致生长性能下降的主要原因是采食量降低，这可能与酵母生物量中高核酸含量（干物质基础约3%–9%）导致适口性下降有关。核酸代谢产生尿酸，增加幼鸡代谢负担并间接抑制采食。此外，酵母细胞壁非淀粉多糖（NSPs）如β-葡聚糖和甘露聚糖具有抗营养作用，但其生物效应不仅取决于浓度，还受分子结构影响。酵母β-葡聚糖为不溶性分支结构，主要作为免疫调节剂。高CUP添加水平还导致蛋氨酸消化率线性下降，这可能是由于酵母细胞壁成分阻碍氨基酸吸收，而蛋氨酸作为家禽第一限制性氨基酸，其缺乏成为营养瓶颈。在免疫方面，CUP细胞壁中的甘露聚糖可被肠道免疫细胞识别，引发非感染性饲料诱导免疫反应，表现为Th1抑制和Th2偏向的免疫偏移，使抗炎细胞因子IL-4和IL-10升高，促炎细胞因子IL-2和TNF-α降低。抗氧化能力的增强进一步支持CUP的免疫调节和保保护作用。盲肠微生物的剂量依赖性重构反映了微生物对酵母聚糖的适应性降解，但高添加水平下菌群向严格厌氧菌转变，可能影响基础日粮能量提取效率。研究还指出，使用酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）的代谢能值作为CUP的替代值可能带来误差，且工业级CUP粗蛋白质含量低于实验室培养产品，需在解释剂量-反应结果时考虑。

结论部分翻译如下：在本研究试验条件下，基于生长性能的二次回归分析得出肉鸡日粮CUP的理论最适添加范围为1.6%（基于1–21日龄体重）至2.5%（基于1–21日龄FCR）。然而，4% CUP添加提供了额外的功能效益：提高干物质、粗蛋白质和氨基酸的表观消化率，减轻全身炎症反应，并增强体液免疫和抗氧化能力。综合考虑生长性能、免疫增强功效和饲料成本的边际经济效益，提出肉鸡1–42天全期日粮中CUP的综合推荐添加范围为1.6%至4.0%。具体而言，追求最佳料重比时以2.5%添加为最优，而追求最大综合生产性能则推荐4.0%。对于承受高密度饲养应激的商品鸡群，建议采用2.5%添加水平以维持肠道微生态稳定性。对于常规大规模商业化生产，推荐4%日粮CUP添加水平作为实际应用标准。