日糧淀粉直支鏈比例對生長豬腸道菌群結(jié)構(gòu)與發(fā)酵功能的影響.pdf

1、成年動物每克腸道內(nèi)容物中微生物總量高達1011-12個，腸道微生物及其代謝產(chǎn)物在膳食與宿主之間起到重要的橋梁作用。淀粉是動物飼料中能量的主要來源，也是腸道微生物主要的碳水化合物來源。根據(jù)結(jié)構(gòu)，淀粉可分為直鏈淀粉和支鏈淀粉，天然淀粉是直鏈和支鏈淀粉一定比例的混合物。直鏈含量高的淀粉結(jié)構(gòu)致密，在動物小腸不易被消化，進入后腸經(jīng)微生物厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生短鏈脂肪酸(Short chain fattyacids，SCFAs)和氣體。SCFAs不僅是機體

2、能量的重要來源，也是體內(nèi)重要的信號分子，短鏈脂肪酸受體GPR41和GPR43的發(fā)現(xiàn)，為短鏈脂肪酸作用機制的闡明提供了依據(jù)。飼喂不同直支鏈比例淀粉日糧對生長豬糞便菌群結(jié)構(gòu)有何影響？不同結(jié)構(gòu)菌群體外發(fā)酵特性有何不同？不同直支鏈比例淀粉日糧對豬腸道SCFA的產(chǎn)生及GPR41和GPR43 mRNA表達有何影響？為回答上述問題，本研究以55日齡生長豬為研究對象，分別飼喂不同直支鏈比例淀粉日糧，研究不同直支鏈比例淀粉日糧對豬后腸產(chǎn)SCFA及GPR4

3、1和GPR43 mRNA表達影響;并通過體外發(fā)酵試驗，研究飼喂不同直支鏈比例淀粉日糧的生長豬糞便微生物體外發(fā)酵特性及體外發(fā)酵過程中菌群結(jié)構(gòu)的變化。
　　1.日糧淀粉直支鏈比例對生長豬糞便菌群體外發(fā)酵特性的影響
　　本研究的接種物來源于分別飼喂含高（直支比0.97，H組）、低（直支比0.26，L組）直支鏈比例淀粉日糧25天后的生長豬糞便，分別對不同直支比日糧進行體外發(fā)酵，以研究日糧淀粉直支比對生長豬糞便菌群體外發(fā)酵特性的影響。

4、結(jié)果表明:接種物相同時，低直支比淀粉日糧體外發(fā)酵的累積產(chǎn)氣量和最大產(chǎn)氣速率(Rmax)極顯著高于高直支比淀粉(P＜0.001);12h、24 h每g底物發(fā)酵產(chǎn)總揮發(fā)性脂肪酸(TVFA)、乙酸、丙酸、丁酸及丁酸/總酸水平表現(xiàn)為:低直支比淀粉日糧＞高直支比淀粉日糧（P＜0.001），乙酸/總酸表現(xiàn)為:低直支比淀粉日糧＜高直支比淀粉日糧(P＜0.001)。說明:低直支比淀粉可發(fā)酵性強，發(fā)酵迅速，發(fā)酵產(chǎn)SCFA及氣體量大。底物相同時，H組生長豬

5、糞便菌群體外發(fā)酵的Rmax極顯著高于L組菌群(P＜0.001);12h、24 h每g底物發(fā)酵產(chǎn)TVFA、乙酸、丙酸、丁酸及丁酸/總酸水平表現(xiàn)為:H組菌群＞L組菌群(P＜0.05)，乙酸/總酸表現(xiàn)為:H組菌群＜L組菌群（P＜0.001）;接種物菌群差異也導致了乳酸水平的不同，L組菌群在發(fā)酵過程中，發(fā)酵液中乳酸濃度先升高后降低;H組菌群在發(fā)酵過程中，發(fā)酵液中乳酸水平持續(xù)降低。揭示，日糧淀粉直支比顯著影響生長豬糞便菌群發(fā)酵力，高直支比淀粉可提

6、高糞便菌群發(fā)酵力，代謝產(chǎn)生更多SCFA。隨著體外發(fā)酵時間的延長，總揮發(fā)性脂肪酸和各酸水平均逐漸升高，但乙酸占總酸比例逐漸降低，丁酸占總酸比呈上升趨勢，提示發(fā)酵過程中可能存在乙酸到丁酸的轉(zhuǎn)化。
　　2.日糧淀粉直支鏈比例對體外發(fā)酵過程中生長豬糞便菌群結(jié)構(gòu)的影響
　　通過變性梯度凝膠電泳（Denaturing gradient gel electrophoresis，DGGE）和Real-time PCR技術(shù)，對體外發(fā)酵不同時間

7、點的菌群結(jié)構(gòu)和數(shù)目進行分析。DGGE圖譜相似性分析顯示，接種物相同的圖譜歸于同一大簇;在相同接種物形成的大簇內(nèi)，又因發(fā)酵底物（不同直支比淀粉）形成不同的亞簇。DGGE圖譜多樣性分析顯示，飼喂高直支比淀粉日糧生長豬糞便菌群多樣性水平更高。
　　Real-time PCR結(jié)果顯示，飼喂高直支比淀粉日糧生長豬的雙歧桿菌、乳桿菌和擬桿菌門數(shù)量顯著升高(P＜0.05)，總菌和厚壁菌門數(shù)量差異不顯著。底物相同接種物不同，發(fā)酵12h時，乳桿菌和

8、雙歧桿菌數(shù)目H組＞L組（P＜0.05），擬桿菌門數(shù)量呈現(xiàn)H組＞L組的趨勢(P=0.071);發(fā)酵24 h，乳桿菌數(shù)目H組＞L組(P＜0.05)。接種物相同底物不同，發(fā)酵12h，總菌、厚壁菌門、擬桿菌門、乳桿菌和雙歧桿菌數(shù)目均無顯著差異;發(fā)酵24 h，發(fā)酵液中乳桿菌和雙歧桿菌數(shù)量表現(xiàn)為:低直支比淀粉日糧＞高直支淀粉日糧（P＜0.05）;發(fā)酵72 h，雙歧桿菌數(shù)目低直支比淀粉日糧＞高直支淀粉日糧(P＜0.05)，總菌、厚壁菌門、擬桿菌門和乳

9、桿菌數(shù)量差異不顯著。提示，日糧淀粉直支鏈比例可能通過改變生長豬腸道中乳桿菌和雙歧桿菌數(shù)量影響其菌群結(jié)構(gòu)，從而影響菌群的體外發(fā)酵特性。
　　3.日糧淀粉直支鏈比例對生長豬腸道SCFA及組織GPR41和GPR43mRNA水平的影響
　　SCFAs是機體能量的重要來源，也是體內(nèi)重要的信號分子，在眾多生理過程中，發(fā)揮重要的調(diào)控作用。是否可以通過改變?nèi)占Z淀粉直支鏈比例，調(diào)控腸道SCFA產(chǎn)生，從而影響組織中GPR41和GPR43的表達，

10、是值得探討的營養(yǎng)調(diào)控措施。因此，本章試驗選用11頭55 d杜長大三元雜交生長豬，隨機分為兩組，分別飼喂淀粉直支鏈比例不同的日糧，高直支比淀粉日糧組（H組，直支比0.97）和低直支比淀粉日糧組（L組，直支比0.26）。于試驗期第0、7、14、21和28天采集糞便樣品，第24、26天分別采集血液樣品，28天屠宰取樣。結(jié)果顯示:H組生長豬的平均日增重(ADG)、結(jié)腸和盲腸食糜的pH均顯著低于L組生長豬(P＜0.05);而H組生長豬結(jié)腸食糜TV

11、FA、乙酸和戊酸水平顯著高于L組(P＜0.05)，丁酸濃度呈現(xiàn)高于L組的趨勢(P=0.082);采食后5h，兩組生長豬血漿中TVFA、乙酸、丙酸和丁酸水平差異顯著(P＜0.05)，表現(xiàn)為H組＞L組;而生長豬采食后2h血糖水平兩組間差異不顯著。90日齡生長豬GPR41 mRNA在脾臟和回腸中的表達量較高;GPR43 mRNA在脾臟中高度表達，脂肪組織、回腸和結(jié)腸中也檢測到較高水平的表達;但日糧淀粉直支比的改變未引起各組織內(nèi)GPR41和GP