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乳酸菌和三种中药添加剂对燕麦青贮品质、微生物群落结构及代谢物的影响认领

被引量： 2

作者：

王昊然

学位授予单位：

中国农业科学院

摘要：

燕麦(Avena sativa L.)营养成分丰富,富含β-葡聚糖、维生素E及膳食纤维等,是家畜养殖的重要饲草料来源。青贮可以最大程度的保存饲草的新鲜程度减少营养成分流失被广泛地用作饲草加工手段。目前,对于青贮饲料添加剂的研究主要在生物、化学制剂上,绿色、安全的中草药鲜少被提及;青贮评价主要围绕在营养品质和发酵品质的研究中,青贮过程中代谢物的差异鲜有报道。本试验以燕麦为研究对象,研究不同乳酸菌和中药添加剂处理燕麦的青贮品质和微生物群落多样性及其青贮品质的关联性,探索中药复方白头翁和乳酸菌剂处理燕麦的青贮品质、微生物群落结构、差异代谢产物,阐明了不同乳酸菌及中药影响燕麦青贮发酵的微生物组及代谢组学机制,为调制安全优质的燕麦青贮饲料提供重要科学依据。主要研究结果如下: 试验一、乳酸菌添加剂对燕麦青贮品质和微生物多样性的影响本试验研究青贮邦(A,植物乳杆菌)、康富青S乳酸菌青贮剂(B,布氏乳杆菌)、壮乐美青贮发酵剂(C,植物乳杆菌+布氏乳杆菌)、芯来旺I-秸秆青贮剂(D,植物乳杆菌+布氏乳杆菌+屎肠球菌)、保时青-加强型C(E,植物乳杆菌+布氏乳杆菌+副干酪乳杆菌+乳酸片球菌)5种乳酸菌添加剂处理对燕麦青贮60d后的青贮品质和微生物多样性的影响。结果表明,试验A组粗蛋白质、可溶性碳水化合物含量显著最低(P<0.05),D组显著最高(P<0.05);试验C、D、E组p H值、氨态氮/总氮低于对照组(CK组),乳酸含量显著高于CK组(P<0.05),其中B组p H值、氨态氮/总氮、丁酸含量最高,C、D、E组未检测到丁酸。菌群分析结果表明,不同乳酸菌处理改变了青贮菌群组成和多样性。试验C、D、E组乳杆菌属相对丰度(99.37%、97.66%、96.64%)显著高于其他组;A组、B组微生物种类较多,乳杆菌属分别仅占32.64%、38.90%。种水平上,CK组中61.12%乳酸菌主要以布氏乳杆菌、植物乳杆菌、短乳杆菌和酸鱼乳杆菌为主,鼠李糖乳杆菌不足1%。加入乳酸菌添加剂后各组酸鱼乳杆菌相对丰度降低,C组、D组短乳杆菌、鼠李糖乳杆菌相对丰度增加。相关性分析表明,乳杆菌属与青贮乳酸含量呈显著正相关、与p H值呈显著负相关,肠杆菌属、梭菌属、克雷伯菌属等与青贮p H呈正相关,与干物质、粗蛋白质、可溶性碳水化合物呈显著负相关。试验二、中药添加剂对燕麦青贮品质和营养成分的影响本试验研究不同浓度(0.5%、1%、2%、4%)中药(贯众、大青叶、白头翁)添加剂对青贮60d后的燕麦发酵品质和营养品质的影响。结果表明,贯众对燕麦青贮的p H值无显著影响且p H值均高于CK(P>0.05);随着贯众浓度的增加,可溶性碳水化合物、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量升高,粗蛋白质、乳酸、乙酸和丙酸含量以及氨态氮/总氮降低,0.5%贯众组的乳酸和乙酸含量高于其余各组。随着大青叶浓度的增加,中性/酸性洗涤纤维含量、p H和氨态氮/总氮下降,干物质、粗蛋白质、可溶性碳水化合物、乳酸和乙酸含量升高。4%复方白头翁组p H值显著低于CK组(P<0.05),干物质、可溶性碳水化合物、乳酸含量最高,p H、氨态氮/总氮最低(P<0.05)。实验三、复方白头翁和乳酸菌对燕麦青贮品质、微生物群落结构及代谢物的影响本试验研究4%白头翁(CRP)、4%白头翁+乳酸菌剂(CRP＿LA)对燕麦青贮60d后的青贮品质、微生物群落结构及代谢物的影响。结果表明,CRP组和CRP＿LA组的干物质和可溶性糖含量升高(P<0.05),中性/酸性洗涤纤维、粗蛋白含量和氨态氮/总氮均低于CK组(P<0.05);与CRP组相比,CRP＿LA组的干物质、可溶性碳水化合物和乳酸含量升高,乙酸含量和氨态氮/总氮显著降低(P<0.05)。菌群分析结果表明,CK组青贮饲料中乳酸菌以乳杆菌属、肠球菌属和魏斯氏菌属为主,与CK组相比,试验组CRP组和CRP＿LA组乳杆菌属相对丰度显著增加,苍白杆菌属和微小杆菌属相对丰度降低(P<0.05),CRP组中乳杆菌属增加主要表现在短乳杆菌和布氏乳杆菌上,CRP＿LA组乳杆菌属增加主要表现在植物乳杆菌上;此外,CRP＿LA组魏斯氏菌属中的类肠膜魏斯氏菌也显著增加(P<0.05)。相关性分析表明,乳酸含量与CRP＿LA组中的乳杆菌属和魏斯氏菌属、CK组的肠球菌属呈正相关性,与CRP组的肠杆菌属和泛菌属呈负相关;短乳杆菌与未分类肠杆菌属呈正相关。 UPLC-MS/MS代谢组学分析结果表明,燕麦青贮样品(无添加剂CK组)共检测到1639个代谢物,包括248种生物碱、211种氨基酸及其衍生物、189种酚酸类、176种脂质、174种黄酮、149种萜类、131种有机酸、98种木脂素和香豆素、47种核苷酸及其衍生物、25种甾体、16种醌类、1种鞣质类以及174种其它类的代谢物。CK组与CRP组中检测到629个差异显著代谢物,CK组与CRP＿LA组中检测到633个差异显著代谢物,CRP组与CRP＿LA组中检测到220个差异显著代谢物。差异代谢物主要富集的通路有“各种植物次生代谢产物的生物合成”、“类黄酮生物合成”、“α-亚麻酸代谢”、“亚油酸代谢”、“玉米素的生物合成”。添加复方白头翁和乳酸菌后上调差异代谢物(山嵛酸、马达积雪草酸、茵芋碱、2,3,23-三羟基熊果烷-12-烯-28-酸、芥子酰苹果酸酯)多具有抗氧化、抗炎、抗菌活性,下调代谢物(溶血磷脂酰胆碱16:1)多为霉菌毒素有致病风险。综上所述,乳酸菌和中药添加剂均可改变燕麦青贮品质,本研究中(1)壮乐美青贮发酵剂(C)、芯来旺I-秸秆青贮剂(D)、保时青-加强型C(E)处理的青贮效果好于其他菌剂;(2)0.5%贯众、4%大青叶和4%复方白头翁对燕麦青贮效果较佳;(3)乳酸菌和复方白头翁可以提高燕麦青贮饲料中的功能代谢物含量,降低致病毒素含量。

摘要译文

关键词：

乳酸菌; 中药; 青贮燕麦; 微生物多样性; 代谢组学

学位年度：

2023

学位类型：

硕士

学科专业：

农业硕士（专业学位）

导师：

高凤芹

中图分类号：

S816.53;S816.5[粗饲料⑨]

学科分类号：

090503[动物营养与饲料科学];090504[智慧养殖与动物生产学];090902[牧草学]

D O I：

10.27630/d.cnki.gznky.2023.000121