酵母发酵棉粕对肉鸡脂类代谢的影响及其代谢组学研究

目的:本论文旨在研究酵母发酵棉粕对肉鸡脂类代谢的影响,并从小分子代谢水平揭示其代谢调控机理。
　　方法:论文分发酵饲料对肉鸡脂类代谢的影响和代谢组学研究两部分进行。
　　第一部分:以生产性能、消化代谢率和屠宰性能为基础,从组织、细胞、分子水平研究酵母发酵棉粕对肉鸡脂类代谢的影响。试验选用300只1日龄黄羽肉鸡饲喂商品日粮14天,然后饲喂试验对照组日粮预饲7天,以适应试验用粉末状饲料。预饲结束后,按照体重相近和公母各半的原则从中选取180只鸡,随机分为三组,即空白对照组(Ⅰ组)、单酵母发酵组(Ⅱ组)和复合酵母发酵组(Ⅲ组),每组6个重复,每个重复10只鸡。其中试验Ⅱ组和Ⅲ组分别添加6％的热带假丝酵母发酵棉粕和热带假丝酵母与酿酒酵母复合发酵棉粕,对照组添加6%的与发酵饲料相同处理的未发酵棉粕底物。试验共分生长前期(21-42日龄)和生长后期(43-64日龄)两个阶段进行,在各阶段饲养结束后采集血清、肝脏和腹部脂肪进行相关研究。
　　第二部分:在各阶段饲养结束后每组按照体重相近的原则随机取6只鸡,分别采集血清、肝脏和盲肠内容物,进行基于气相色谱-飞行时间质谱(GC-TOF-MS)的代谢组学分析,所得数据通过主成分分析(PCA)和偏最小二乘判别分析(PLS-DA)进行聚类分析,采用正交偏最小方差判别分析(OPLS-DA)所得重要性投影值(VIP)结合Student’s T值(P0.05,VIP1)寻找两组间的差异代谢物。筛选所得差异代谢物采用LECO/Fiehn数据库、NIST、Wiley library和KEGG等数据库进行鉴定和相关代谢过程分析。
　　结果:
　　第一部分:(1)酵母发酵棉粕可显著增加43-64日龄肉鸡的平均日增重(P0.05);显著降低肉鸡整个生长阶段的料重比(P0.05);显著增加肉鸡对日粮干物质(DM)、粗蛋白(CP)和粗灰分(Ash)的表观代谢率,且试验组间差异显著(P0.05)。(2)添加酵母发酵棉粕,42日龄肉鸡腹脂率显著降低(P0.05),42日龄胸肌和64日龄腿肌中亚油酸含量显著提高(P0.05),42日龄和64日龄腿肌粗蛋白和粗脂肪分别显著降低和提高(P0.05),对42日龄腿肌脂肪酸组成无显著影响(P0.05);复合酵母发酵棉粕显著降低42日龄胸肌油酸含量和64日龄腿肌率,显著提高42日龄和64日龄肉鸡胸肌粗脂肪含量(P0.05);单酵母发酵棉粕显著降低64日龄胸肌硬脂酸、亚油酸及腿肌油酸含量,显著提高64日龄胸肌油酸含量和不饱和脂肪酸/饱和脂肪酸的比值及42日龄和64日龄肉鸡胸肌粗蛋白(P0.05)。(3)酵母发酵棉粕显著降低肉鸡血清中甘油三酯(TG)含量(P0.05);较对照组而言,试验组血清中总胆固醇(TC)和低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)在42日龄和64日龄分别显著降低和增加(P0.05);试验组42日龄肉鸡血清中乙酰辅酶A羧化酶(ACC)、脂蛋白酯酶(LPL)和激素敏感酯酶(HSL)的酶活性较对照组显著增加(P0.05)。(4)酵母发酵棉粕显著下调了42日龄肝脏ACC和脂肪酸合成酶(FAS)及腹部脂肪LPL的表达(P0.05),显著上调了64日龄肝脏过氧化物酶体增值物激活受体-α(PPAR-α)和LPL的表达(P0.05)。
　　第二部分:(1)酵母发酵棉粕可以引起肉鸡血清中小分子代谢物发生显著的变化,其中单酵母组在42日龄和64日龄分别有21种和25种物质发生显著变化,复合酵母组在42日龄和64日龄分别有22种和20种物质发生显著变化。这些变化涉及碳水化合物、氨基酸、脂类、维生素、核苷酸和微生物等多代谢过程。碳水化合物代谢变化主要表现为果糖和甘露糖代谢、半乳糖代谢、糖酵解、三羧酸循环等代谢途径改变,氨基酸代谢主要表现为甘氨酸、酪氨酸、鸟氨酸、苯丙氨酸等的代谢变化;脂类代谢变化主要表现为生长前期(21-42日龄)棕榈油酸含量增加,生长后期(43-64日龄)D-赤式鞘氨醇和花生四烯酸的含量以及生长全期(21-64日龄)硬脂酸含量的降低,且试验组间二羟基丙酮、甘油酸和甘油1-磷酸、肌醇、乙醇胺、邻磷酰乙醇胺的含量差异显著(P0.05)。(2)酵母发酵棉粕引起了肉鸡肝脏中小分子代谢物发生显著变化,其中单酵母组在42日龄和64日龄分别有9种和11种物质发生显著变化,复合酵母组在42日龄和64日龄分别有9种和12种物质发生显著变化。这种变化涉及果糖和甘露糖代谢、半乳糖代谢、淀粉和蔗糖代谢、三羧酸循环等碳水化合物代谢途径,丝氨酸、色氨酸、鸟氨酸、肌酸等氨基酸以及脂类代谢。脂类代谢物具体表现在生长前期(21-42日龄)2-单酰甘油酯和肌醇含量降低,生长前期1-单软脂酸甘油酯和乙醇胺含量增加,而试验组间花生四烯酸、前列腺素和β-甘油磷酸酯的变化差异显著(P0.05)。(3)盲肠内容物代谢组学分析表明,酵母发酵棉粕主要引起了肉鸡盲肠氨基酸和2-酮羧酸代谢物(2-酮丁酸、2-酮己二酸、异亮氨酸、柠康酸)的改变,且柠康酸、异亮氨酸、硫辛酸和N-甲基-L谷氨酸的变化表明因发酵所用菌种的不同而有所差异。
　　结论:酵母发酵棉粕对肉鸡脂类代谢具有一定的调控作用,尤其是可降低生长前期(21-42日龄)的腹脂含量和生长全期(21-64日龄)血清TG浓度及提高生长后期腿肌EE含量。采食发酵饲料的肉鸡在生长前期主要通过下调肝脏ACC和FAS的表达来减少肝脏脂肪合成,后期则通过上调肝脏PPAR-α和LPL的表达促进脂肪酸氧化代谢和TG分解利用。血清、肝脏和盲肠内容物小分子代谢分析表明,酵母发酵棉粕可以引起果糖和甘露糖代谢、半乳糖代谢、糖酵解、三羧酸循环等碳水化合物代谢途径,脂肪酸、甘油脂和甘油磷脂等脂类代谢以及丝氨酸、酪氨酸、鸟氨酸、苯丙氨酸等氨基酸代谢过程的改变,同时也增强了肠道微生物代谢,主要表现为增加了能量、氨基酸代谢和脂质利用,这揭示了发酵饲料对肉鸡脂类代谢的调控是一个涉及多个生化代谢途径的复杂过程,且这种调控作用因发酵所用菌种的不同有所差异。