山羊瘤胃细菌蛋氨酸代谢机理研究

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以反刍家畜而言,当生产性能提高,小肠氨基酸转运、吸收和利用及微生物蛋白产量受到限制时,会导致氨基酸需要量增加,表现出某些氨基酸的限制性作用。日粮配比造成氨基酸组成的变化,直接影响氨基酸的限制性顺序,根据限制程度的不同,依次分为第一、第二和第三限制性氨基酸。玉米-豆粕型为主体的日粮,其第一限制性氨基酸基本上为蛋氨酸(Met),而瘤胃微生物的存在导致进入小肠氨基酸的不确定性,瘤胃细菌氨基酸代谢过程主要包括分解代谢(异化作用)和合成代谢(同化作用)。瘤胃细菌的分解代谢是指将动物不能利用的复杂有机物分解成葡萄糖、有机酸等,供动物机体使用;分解代谢的方式很多,主要为脱氨作用和脱羧作用。瘤胃微生物的合成代谢是指将日粮蛋白质降解产生的氨、肽和氨基酸作为氮源,合成微生物蛋白,为动物机体提供必需的养分和能量来源。本文旨在探究Met在瘤胃微生物的代谢机理。试验一:本研究利用同位素标记法研究瘤胃微生物对Met的利用及Met对微生物氮流转的影响。试验以玉米-豆粕:玉米秸秆(50:50)型饲粮为发酵底物,采用单因子试验设计,设试验组(T)与对照组(C),试验组添加0.33μmol同位素标记的Met(13C-Met),对照组不添加,探究13C-Met对体外发酵p H值、氨态氮(NH3-N)含量、挥发性脂肪酸(VFA)含量、氮降解率、微生物氮、微生物Met以及微生物13C丰度的影响。结果表明:添加Met能显著的提高发酵液的p H值(P<0.01);添加13C-Met能极显著提高微生物13C的丰度(P<0.01);添加13C-Met对NH3-N含量、VFA含量、氮降解率、微生物氮、微生物Met均没有显著影响(P>0.1)。因此可以推断瘤胃微生物可有效利用Met,Met对发酵特性有一定的影响,但不影响微生物氮的流转。试验二:本研究旨在利用双外流连续培养发酵系统来评价日粮不同蛋白来源,包括豆粕(SBM)、棉籽粕(CSM)或菜籽粕(RSM)在补充Met的情况下对营养物质消化率、瘤胃发酵和微生物群的影响。研究采用有重复的3×3拉丁方设计,以3种蛋白来源日粮为试验处理,每个处理在日粮基础上添加0.097%Met,试验分为3个试验期,每期8天,其中前5天为适应期,后3天为试验期。结果表明,无论是CSM、RSM还是SBM对营养物质的消失均无影响(P>0.1);与SBM相比,CSM或RSM的p H值显著降低(P<0.01),NH3-N浓度显著提高(P<0.01);与RSM和CSM相比,SBM中总挥发性脂肪酸(VFA)含量较高(P=0.05);RSM中乙酸的摩尔百分比小于SBM(P<0.01),而丙酸的摩尔百分比大于SBM(P<0.01),因此导致RSM中乙酸/丙酸比值(A/P)降低,SBM组原虫数量相比于RSM组和CSM组有降低的趋势(P=0.08),主坐标分析(PCo A)结果显示SBM组与RSM及CSM组微生物有显著差异,拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria)为丰度最高的3个门,与SBM相比,CSM组和RSM组的螺旋体(Spirochaetae)(P<0.01)和绿菌门(Chlorobi)(P<0.05)相对丰度显著降低。在属水平上,Prevotella_1为优势属,与SBM相比,CSM组和RSM组相对丰度更大(P<0.01);CSM组Prevotellaceae_Ga6A1和Christensenellaceae_R7的相对丰度较低(P<0.05),而CSM组和RSM组Eubacterium_oxidoreducens和Treponema_2的相对丰度较低(P<0.01),其他属在各组间无差异(P>0.10)。综上所述,虽然不同日粮蛋白来源影响微生物群落结构,但是营养成分消失率不受影响,说明RSM与CSM适合作为反刍动物日粮蛋白来源。试验三:本研究的目的是利用双外流连续培养发酵系统来评价日粮不同蛋白来源对微生物氨基酸组成、细菌对Met利用以及Met代谢特征的影响。研究采用有重复的3×3拉丁方设计,以3种蛋白来源(SBM、RSM、CSM)为试验处理,每个处理在日粮基础上添加0.097%Met,试验分为3个试验期,每期8天,其中5天为适应期,3天为试验期,试验期开始每天投料时用20%[1-13C]-Met与20%[甲基-2H3]-Met。不同蛋白来源日粮对总氨基酸含量没有显著影响(P>0.1),细菌Ser在SBM组与RSM组中的相对含量显著高于CSM组(P=0.01),Gly在RSM组中的相对含量显著高于SBM组与CSM组(P=0.02),其他氨基酸在细菌中的相对含量不受日粮蛋白来源的影响(P>0.1);日粮不同蛋白来源对[1-13C]-Met APE没有显著影响(P=0.25),但RSM组细菌[甲基-2H3]-Met APE显著高于CSM组(P=0.00);不同蛋白来源瘤胃细菌[甲基-2H3]-Met APE均显著(P<0.01)高于[1-13C]-Met APE,Met分解为SAM(硫腺苷蛋氨酸)后,其中约80%SAM发生去羧基反应,约20%SAM进入同型半胱氨酸循环;细菌水解产物代谢组学分析结果表明,不同蛋白来源主要影响精氨酸(Arg)和脯氨酸(Pro)代谢,其中SBM组代谢更加活跃,且SBM与RSM、CSM间细菌代谢差异较大。试验四:本试验旨在研究日粮添加Met对湘东黑山羊生长性能、屠宰性能、肉品质、血液氨基酸含量、肌肉氨基酸含量以及脂肪酸组成的影响,采用单因子完全随机区组试验设计,将10只体重(18.73±1.8kg)和日龄相近的湘东黑山羊平均分为两组,对照组饲喂基础日粮,试验组在日粮基础上添加1.27%Met,试验期结束后进行屠宰。结果发现:日粮添加Met对山羊生长性能和屠宰性能没有显著影响(P>0.1);日粮添加Met对山羊脏器指数没有显著影响(P>0.1);日粮添加Met对山羊背最长肌与臀中肌p H值、肉色、滴水损失、失水率以及蒸煮损失均没有显著的影响(P>0.1),Met会显著提高臀中肌24 h的p H值(P=0.04),其他肉品质指标不受日粮Met添加的影响(P>0.1);日粮添加Met不影响山羊血液游离氨基酸含量,但Gly含量有升高的趋势(P=0.07);山羊肌肉中含量较高的几种氨基酸分别为Glu、Asp、Lys和Leu,日粮中添加Met对背最长肌总氨基酸含量没有显著影响(P>0.1),添加Met会显著提高Gly(P<0.01)和Pro(P<0.01)的含量,但是其他氨基酸组分以没有显著差异(P>0.1),日粮添加Met后,股外侧肌中Met的含量有增加的趋势(P=0.06),其他氨基酸含量不受日粮Met添加的影响(P>0.1),日粮添加Met后,臀中肌Met(P=0.10)与Glu(P=0.05)的含量有增加的趋势,其他氨基酸含量不受日粮Met添加的影响(P>0.1),日添加Met对所有肌肉呈味氨基酸、必需氨基酸、非必需氨基酸、酸性氨基酸、碱性氨基酸以及药效氨基酸等都没有显著影响(P>0.1);日粮添加Met后,二十碳烯酸相对含量显著降低(P=0.04),反十八烷烯酸有显著降低的趋势(P=0.07),其他脂肪酸相对含量不受Met添加的影响(P>0.1),饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸相对含量也不受日粮Met添加的影响(P>0.1);日粮添加Met不影响瘤胃NH3-N浓度以及VFA含量。综上所述,日粮中添加Met对山羊的生长性能、屠宰性能以及脏器指数没有影响;Met可能具有改善肉品质的潜力;总体上讲,Met基本不影响肌肉氨基酸组成,Met亦对山羊瘤胃发酵没有影响,日粮添加Met可能具有提高肌肉Met的潜力;但Met可能不利于肌肉不饱和脂肪酸的合成。
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