论文部分内容阅读
提高饲料消化利用率和控制环境氮污染是引导养猪业可持续发展的重要条件。猪的胃肠道中存在着种类繁多、数量巨大的微生物,它们形成一个复杂的微生态系统调控着蛋白质在大肠的代谢,不仅影响动物的健康和生产性能,同时还影响着环境。研究蛋白质在大肠的代谢及其中微生物的作用,有助于深入了解机体氮代谢机制,为提高动物的营养利用率和调控氮排泄提供理论依据。近年来研究显示抗性淀粉和其他不可消化碳水化合物可以作为潜在益生元改善肠道的健康,虽然抗性淀粉的益生作用在人上进行了较多的研究,但是目前关于抗性淀粉对猪后肠蛋白质代谢的影响鲜有报道。本论文主要以酪蛋白和玉米抗性淀粉作为蛋白和抗性淀粉模型,研究了蛋白和抗性淀粉水平及饲喂抗生素对生长猪后肠氮代谢和微生物菌群的影响,探究猪大肠蛋白质代谢机制和微生物的作用,以期为提高蛋白质营养利用率和控制氮排泄提供依据,为改进猪的蛋白质营养策略提供参考。本论文分为四个部分:1猪大肠食糜养分分析及不同酪蛋白浓度对盲肠微生物体外发酵特性的影响大肠食糜中养分水平是影响大肠微生物代谢的主要因素,而发酵终产物不仅影响宿主健康而且影响机体废物的排泄形式。一般认为蛋白质发酵产生潜在有害物质,但是目前蛋白水平对猪大肠微生物发酵特性的影响还不清楚,本试验旨在以酪蛋白作为模型,用体外法研究不同水平蛋白质对猪盲肠微生物发酵特性的影响。首先采集8头猪大肠不同区段食糜,测定其主要养分,以确定猪大肠食糜内碳水化合物与蛋白质含量及其比例。在此基础上,以猪盲肠食糜为接种物,酪蛋白水解物为发酵底物进行体外发酵试验。试验组蛋白质浓度分别为1.00、1.75和2.50 mg/mL,每组4个重复,37℃体外发酵24 h后采样,测定产气量、pH、氨氮、菌体蛋白和短链脂肪酸。食糜养分分析结果显示,不同区段养分浓度具有显著差异,盲肠食糜各养分含量在一定范围内变化,其中碳水化合物与粗蛋白质含量比在1.86～3.24之间,平均比为2.66。体外发酵结果显示,随着蛋白质水平的升高产气量显著增加(P<0.05),氨氮、总短链脂肪酸、总支链脂肪酸、丁酸、异丁酸、戊酸和异戊酸浓度显著升高(P<0.05),乙酸浓度先升高后降低(P<0.05)。以上结果表明猪大肠粗蛋白质与总碳水化合物比例在一定范围内变化,微生物对蛋白质的发酵作用随底物蛋白质浓度的升高而增强。2回肠末端灌注蛋白质对猪后肠蛋白质代谢及菌群的影响在试验1的基础上,研究体内蛋白质灌注对猪后肠蛋白质代谢及菌群的影响。试验选用10头带有回肠末端T型瘘管的体重为24±0.5 kg的70日龄杜长大阉公猪,随机分为对照组和酪蛋白灌注组,每组5个重复,每个重复1头猪。在试验期内,每天08:00和16:00通过回肠末端瘘管灌注用生理盐水配制的酪蛋白悬浮液20 mL(酪蛋白浓度为1 g/mL)(酪蛋白组),或同等体积的生理盐水(对照组),持续灌注16天。分别于试验开始前、试验开始后第7天、16天的19:00采集猪粪便样品,测定氨氮、MCP、吲哚粪臭素、生物胺和SCFA等代谢产物;并提取粪样总菌DNA,采用PCR-DGGE和realtime-PCR技术检测粪样中微生物菌群和数量变化。结果显示,灌注酪蛋白显著提高第16天粪样中氨氮浓度、吲哚和粪臭素含量及丙酸浓度(P<0.05),显著降低菌体蛋白含量和尸胺、亚精胺浓度(P<0.05)。菌群结构和数量分析显示,灌注酪蛋白显著减少粪样中双歧杆菌数量(P<0.05),改变了菌群结构,但不影响粪样中微生物多样性。以上结果提示:猪后肠蛋白质浓度增加抑制菌体蛋白合成,降低微生物的生长繁殖,同时增加蛋白质的发酵代谢,使得蛋白质发酵产物在后肠中大量积累,对动物机体健康不利并影响环境。3不同玉米抗性淀粉水平对猪后肠蛋白质体外发酵特性及微生物菌群的影响已有研究显示抗性淀粉具有促进肠道健康的作用,在上述试验基础上,本试验旨在以玉米抗性淀粉为模型,用体外法研究不同水平抗性淀粉对猪后肠微生物蛋白质发酵特性及微生物菌群的影响。试验以酪蛋白为蛋白底物,也是唯一氮源,添加浓度为2.5 mg/mL;抗性淀粉为唯一碳源,设置3个水平,浓度分别为2.5、5.0和7.5 mg/mL。分别以盲肠和结肠食糜为接种物在37℃进行体外发酵24 h,分别在6 h、12 h和24 h测定产气量、氨氮、MCP、VFA,并测定24 h微生物菌群结果,每个水平组设置4个重复。结果显示,随着抗性淀粉水平升高产气量、总短链脂肪酸、总支链脂肪酸、乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸和异戊酸浓度显著增加(P<0.05),而氨氮和菌体蛋白浓度则显著降低(P<0.05)。DGGE和聚类分析结果表明,抗性淀粉显著改变了微生物菌群结构,且抗性淀粉对结肠和盲肠微生物的作用具有差异性。以上结果提示:提高底物抗性淀粉水平可以促进SCFA的生成,减少蛋白质发酵产物,使猪后肠发酵模式由蛋白质发酵向碳水化合物发酵转化;同时,抗性淀粉改变了微生物菌群结构,且对盲肠和结肠的影响具有差异性。4玉米抗性淀粉对抗生素干预后猪粪样微生物蛋白质体外发酵特性的影响已有研究表明抗生素可以改变动物肠道内菌群结构,本试验旨在上述研究基础上,通过体外法研究玉米抗性淀粉对抗生素干预后猪后肠微生物蛋白质发酵特性的影响。选择添加/不添加抗生素日粮饲喂的40日龄杜长大阉公猪直肠内容物样品为接种物,氮源为酪蛋白水解物,添加浓度为2.5 mg/mL,碳源为抗性淀粉,添加量分别为2.5和7.5 mg/mL,每组4个重复。在37℃条件下体外培养24 h,分别于6、12和24 h测定pH值、氨氮、MCP,测定24h样品SCFA和生物胺。结果显示,MCP除外,抗生素干预不影响抗性淀粉对猪粪样微生物蛋白质发酵的作用,随抗性淀粉水平升高,pH、氨氮和尸胺浓度均降低(P<0.05),总SCFA、乙酸、丙酸、丁酸和戊酸的浓度均升高(P<0.05)。在无抗生素干预时,MCP浓度随抗性淀粉水平提高而增加(P<0.05),有抗生素干预时MCP浓度则随抗性淀粉水平提高而降低(P<0.05)。在低抗性淀粉水平条件下抗生素干预使24 h发酵液pH显著降低(P<0.05),乙酸浓度升高(P<0.05),异丁酸浓度降低(P<0.05),提高抗性淀粉水平后则差异消失。抗生素干预使丁酸、戊酸、异丁酸、异戊酸和腐胺浓度显著降低(P<0.05),提高抗性淀粉水平差异仍存在。结论:抗生素抑制了粪样微生物对蛋白的降解代谢,改变了微生物菌群对生物胺的代谢,但对抗性淀粉的作用效果影响不大,添加抗性淀粉能降低抗生素干预的影响。