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海洋产品鱼油和微藻能够有效的抑制瘤胃中不饱和脂肪酸的氢化,提高反刍动物产品中多不饱和脂肪酸的含量。研究认为DHA和EPA这两种多不饱和脂肪酸是其中的关键活性成分。但是过去的研究使用的鱼油和微藻其脂肪酸组成复杂,不能准确反映DHA和EPA的作用机制。本研究以山羊为试验动物,采用纯度较高的DHA和EPA进行在体试验。本论文报告了DHA、 EPA对瘤胃微生物和瘤胃脂肪酸组成的影响。
1.体外与体内瘤胃微生物发酵特性与菌群结构的差异研究
本试验以两头装有瘤胃瘘管的波尔杂交山羊为试验动物,在全粗料日粮及50%精料条件下,利用基于16S rRNA基因的变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术,比较研究了体内和体外培养条件下细菌菌群结构与微生物发酵代谢的情况。DGGE分析结果显示,瘤胃内细菌菌群结构和体外培养条件下细菌菌群结构组成在2h开始出现差异,全粗料条件下瘤胃内细菌菌群结构和体外培养体系细菌菌群结构相似性不超过55%,体外培养体系中细菌菌群结构随着发酵时间延长细菌菌落多样性下降,细菌菌落结构趋于简单化。挥发性脂肪酸分析显示,瘤胃中丁酸所占总挥发性脂肪酸的比率低于体外培养的,差异极显著(P<0.01)。50%精料条件下体外培养2h后细菌菌落结构与瘤胃内的相似性不到70%,12h后RBC与CRBC相似性小于60%,体外培养体系中细菌菌群结构随着发酵时间延长细菌菌落多样性下降,细菌菌落结构趋于简单化。瘤胃中乙酸所占总挥发性脂肪酸的比率高于体外培养的,差异极显著(P<0.01);丙酸和丁酸所占总挥发性脂肪酸的比率低于体外培养的,差异极显著(P<0.01)。试验结果提示,体内和体外条件下瘤胃细菌菌群结构不同,菌群结构差异在2h内出现,这种菌群结构差异可能导致了微生物代谢的差异,进而使得体外培养不能准确反映瘤胃内微生物整体的生长代谢情况。
2.瘤胃灌注DHA对山羊瘤胃脂肪酸组成和微生物的影响
本试验采用4×4拉丁方设计,以4头装有永久瘤胃瘘管的山羊为实验动物,研究了瘤胃灌注DHA0 g/d,2.5 g/d、5g/d、10g/d对山羊瘤胃脂肪酸组成和瘤胃微生物的影响。血液生化指标分析结果表明,山羊瘤胃灌注DHA显著提高了血浆甘油三酯的含量(P<0.05),对山羊血液中的葡萄糖,高密度脂肪酸,低密度脂肪酸,总胆固醇,血浆尿素氮没有显著影响。瘤胃发酵参数分析显示添加DHA显著降低了瘤胃乙酸、丁酸、总挥发酸及氨态氮浓度(P<0.01);显著提高了瘤胃pH值(P<0.01),丙酸浓度(P<0.01)和瘤胃微生物蛋白浓度(P<0.05)。脂肪酸组成分析表明,DHA显著降低了瘤胃中饱和脂肪酸如C15∶0、C16∶0、C17∶0及C18∶0(P<0.01)的含量;显著提高了瘤胃中单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸如cis-9,trans-11,trans-9,cis-12 CLA及trans-11 C18∶1的含量(P<0.01)。对瘤胃细菌菌群结构的DGGE分析结果显示,DHA对山羊瘤胃细菌多样性没有显著影响,但一些优势条带随着DHA添加量的提高而逐渐消失。16S rRNA基因序列分析表明,与这些条带相对应的最相似菌菌为瘤胃中未可培养细菌。对瘤胃微生物特别是氢化相关细菌的定量分析结果显示:山羊瘤胃灌注DHA显著降低了瘤胃总细菌及B.proteoclasticus的数量(P<0.01),对Butyrivibrio.spp数量和原虫数量没有影响;显著提高了瘤胃真菌数量(P<0.01),原虫计数结果表明DHA对山羊瘤胃原虫数量没有影响。一般线性回归分析显示C18∶3,C18∶2,C18∶1分别与Butyrivibrio数量没有相关性(P>0.05),C18∶0与B.proteoclasticus的数量呈正相关(P<0.01,R2=0.93)。结果提示,DHA改变了瘤胃中微生物菌群结构,影响了瘤胃微生物代谢,从而抑制了瘤胃不饱和脂肪酸的氢化;瘤胃中某些未知的细菌在瘤胃氢化过程中发挥作用。
3.瘤胃灌注EPA对山羊瘤胃脂肪酸组成和微生物的影响
采用4×4拉丁方设计,研究了EPA(0g/d,2.5g/d、5g/d、10g/d)对山羊瘤胃脂肪酸组成扣瘤胃微生物的影响。血液生化指标分析结果表明,山羊瘤胃灌注EPA降低了山羊血液中的葡萄糖及高密度脂蛋白的含量(P<0.05);提高了血浆尿素氮的含量(P<0.05);对低密度脂肪酸,总胆固醇,甘油三酯没有显著影响。瘤胃发酵参数分析结果显示,EPA降低了瘤胃乙酸浓度和氨态氮浓度(P<0.01);提高了丙酸(P<0.01)微生物蛋白浓度(P<0.05);对瘤胃pH值,丁酸浓度,总挥发性脂肪酸浓度没有影响。脂肪酸组成分析表明,EPA显著降低了瘤胃中的C15∶0、C16∶0、C17∶0及C18∶0的含量(P<0.01);提高了瘤胃中cis-9,trans-11,trans-9,cis-12的含量(P<0.01),提高trans-11 C18∶1的含量(P<0.01);山羊瘤胃灌注EPA提高了瘤胃中单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸的含量(P<0.01)。对瘤胃细菌菌群结构的DGGE分析结果显示,EPA影响了山羊瘤胃细菌多样性,与对照组相比,EPA处理组瘤胃细菌多样性显著下降(P<0.05),5条优势条带随着EPA添加量的提高而逐渐消失。16S rRNA基因序列分析表明,与这5条带相对应的最相似菌菌为瘤胃中未可培养细菌。山羊瘤胃灌注EPA改变了瘤胃微生物数量,定量PCR分析表明EPA显著降低了瘤胃细菌总量、Butyrivibrio.spp的数量和B.proteoclasticus的数量(P<0.01),显著提高了瘤胃真菌数量(P<0.01)。原虫计数结果显示,EPA对瘤胃原虫数量没有影响。一般线性回归分析显示C18∶3,C18∶2,C18∶1分别与Butyrivibrio数量负相关(C18∶3,P<0.01,R2=0.70;C18∶2∶P<0.01,R2=0.63;C18∶1∶ P<0.01,R2=0.74);C18∶0与B.proteoclasticus的数量呈正相关(P<0.01,R2=0.93)。结果提示,EPA通过抑制Butyrivibrio.spp的生长,抑制了瘤胃不饱和脂肪酸的氢化;瘤胃中一些未可培养菌的细菌与瘤胃C18∶0的密切相关。
4. DHA和EPA对瘤胃真菌生长代谢的影响
通过体外试验研究了不同剂量(0μg/mL、10μg/mL、20μg/mL、50μg/mL)DHA、EPA对山羊瘤胃真菌体外发酵的影响。测定了培养96h后,培养液的pH值、发酵产气量和代谢产物浓度。结果显示:添加DHA线性升高了发酵体系的pH值(P<0.05),降低了发酵体系中的甲酸(P<0.01),乙酸(P<0.05)以及乳酸浓度(P<0.05),降低了真菌发酵的总产气量(P<0.05)。添加20μg/mL DHA、50μg/mL DHA延滞了发酵时间。添加50μg/mL DHA对真菌生长有明显的抑制作用。添加EPA对真菌发酵体系中的发酵体系的pH值、甲酸、乙酸及乳酸浓度没有影响,但降低了真菌发酵的总产气量(P<0.05)。10μg/mL EPA缩短了真菌发酵的延滞期,促进了真菌发酵,而50μg/mLEPA延滞了发酵时间,有抑制真菌生长的趋势。DHA、EPA对瘤胃真菌数量没有显著影响。以上结果提示,DHA和高剂量的EPA对真菌的生长存在抑制效应,低剂量EPA能够促进真菌生长。试验结果提示,EPA对真菌代谢过程影响的机理可能与DHA的不同。