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

1、成年動(dòng)物每克腸道內(nèi)容物中微生物總量高達(dá)1011-12個(gè)，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(dòng)物飼料中能量的主要來(lái)源，也是腸道微生物主要的碳水化合物來(lái)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(dòng)物小腸不易被消化，進(jìn)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(jī)體

2、能量的重要來(lái)源，也是體內(nèi)重要的信號(hào)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(jī)制的闡明提供了依據(jù)。飼喂不同直支鏈比例淀粉日糧對(duì)生長(zhǎng)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(duì)豬腸道SCFA的產(chǎn)生及GPR41和GPR43 mRNA表達(dá)有何影響？為回答上述問(wèn)題，本研究以55日齡生長(zhǎng)豬為研究對(duì)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(duì)豬后腸產(chǎn)SCFA及GPR4

3、1和GPR43 mRNA表達(dá)影響;并通過(guò)體外發(fā)酵試驗(yàn)，研究飼喂不同直支鏈比例淀粉日糧的生長(zhǎng)豬糞便微生物體外發(fā)酵特性及體外發(fā)酵過(guò)程中菌群結(jié)構(gòu)的變化。
　　1.日糧淀粉直支鏈比例對(duì)生長(zhǎng)豬糞便菌群體外發(fā)酵特性的影響
　　本研究的接種物來(lái)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(zhǎng)豬糞便，分別對(duì)不同直支比日糧進(jìn)行體外發(fā)酵，以研究日糧淀粉直支比對(duì)生長(zhǎng)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(shí)，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(shuō)明:低直支比淀粉可發(fā)酵性強(qiáng)，發(fā)酵迅速，發(fā)酵產(chǎn)SCFA及氣體量大。底物相同時(shí)，H組生長(zhǎng)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(dǎo)致了乳酸水平的不同，L組菌群在發(fā)酵過(guò)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(guò)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(zhǎng)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(shí)間的延長(zhǎng)，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(shì)，提示發(fā)酵過(guò)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(duì)體外發(fā)酵過(guò)程中生長(zhǎng)豬糞便菌群結(jié)構(gòu)的影響
　　通過(guò)變性梯度凝膠電泳（Denaturing gradient gel electrophoresis，DGGE）和Real-time PCR技術(shù)，對(duì)體外發(fā)酵不同時(shí)間

7、點(diǎn)的菌群結(jié)構(gòu)和數(shù)目進(jìn)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(zhǎng)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(zhǎng)豬的雙歧桿菌、乳桿菌和擬桿菌門(mén)數(shù)量顯著升高(P＜0.05)，總菌和厚壁菌門(mén)數(shù)量差異不顯著。底物相同接種物不同，發(fā)酵12h時(shí)，乳桿菌和

8、雙歧桿菌數(shù)目H組＞L組（P＜0.05），擬桿菌門(mén)數(shù)量呈現(xiàn)H組＞L組的趨勢(shì)(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(mén)、擬桿菌門(mén)、乳桿菌和雙歧桿菌數(shù)目均無(wú)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(mén)、擬桿菌門(mén)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(guò)改變生長(zhǎng)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(duì)生長(zhǎng)豬腸道SCFA及組織GPR41和GPR43mRNA水平的影響
　　SCFAs是機(jī)體能量的重要來(lái)源，也是體內(nèi)重要的信號(hào)分子，在眾多生理過(guò)程中，發(fā)揮重要的調(diào)控作用。是否可以通過(guò)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(dá)，

10、是值得探討的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控措施。因此，本章試驗(yàn)選用11頭55 d杜長(zhǎng)大三元雜交生長(zhǎng)豬，隨機(jī)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(yàn)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(zhǎng)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(zhǎng)豬(P＜0.05);而H組生長(zhǎng)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(shì)(P=0.082);采食后5h，兩組生長(zhǎng)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(zhǎng)豬采食后2h血糖水平兩組間差異不顯著。90日齡生長(zhǎng)豬GPR41 mRNA在脾臟和回腸中的表達(dá)量較高;GPR43 mRNA在脾臟中高度表達(dá)，脂肪組織、回腸和結(jié)腸中也檢測(cè)到較高水平的表達(dá);但日糧淀粉直支比的改變未引起各組織內(nèi)GPR41和GP