《animal》:Dietary hydrolyzed tannins regulate carcass performance and meat traits in
Hu sheep through microbial regulation
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本研究针对单宁酸对反刍动物生长、生产性能及瘤胃微生物与肌肉脂肪酸组成的复杂关系尚不明确的问题,研究人员开展了在湖羊日粮中添加单宁酸(20 g/kg DM)的研究。结果表明,该添加显著提高了宰前活重与胴体重,降低了背最长肌(LL)的蒸煮损失,并改变了瘤胃微生物群落,例如上调了Firmicutes和Acetitomaculum的丰度,下调了Bacteroidota和Prevotella的丰度。这些微生物变化与肌肉中不饱和脂肪酸组成正相关,最终改善了瘦肉品质。此项工作揭示了单宁酸通过瘤胃微生物调节改善羊肉品质的新机制。
在追求更健康、更高品质肉产品的背景下,畜牧业面临着平衡动物生长性能、产品品质与环境可持续性的挑战。传统的饲料添加剂使用面临着消费者对“绿色”、天然成分日益增长的需求。单宁,作为一种广泛存在于植物中的多酚类化合物,因其在反刍动物营养中表现出的多重潜在益处——如作为抗氧化剂、抗寄生虫剂、促进氮利用等——而受到关注。然而,单宁如何具体影响反刍动物瘤胃内复杂的微生物生态系统,并最终调控肌肉组织的脂肪酸构成,从而影响肉品质?这个问题的答案一直不够清晰,限制了其在精准营养调控中的应用。
为了回答这些问题,一篇发表在《animal》期刊上的研究论文,以我国重要的肉用绵羊品种——湖羊为研究对象,开展了一项严谨的实验。研究人员将36头发育正常的雄性湖羊随机分为两组:对照组(CON)饲喂基础日粮,试验组(TAN)则在基础日粮中添加了20克/公斤干物质(20 g/kg DM)的单宁酸,试验为期75天。研究的核心目的在于探究这一剂量的单宁酸补充,会对湖羊的屠宰性能、背最长肌(Longissimus lumborum, LL)的肉质性状以及瘤胃微生物组成产生怎样的具体影响,并揭示微生物变化与肌肉脂肪酸谱之间的潜在联系。
研究人员运用了多项关键技术方法。首先,通过科学的动物饲养与分组实验设计,建立了对照组和单宁酸添加组。其次,在屠宰后,系统测定了宰前活重、胴体重、屠宰率等屠宰性能指标,并对LL肌肉进行了全面的肉品质分析,包括pH值、肉色(L亮度、a红度、b*黄度)、剪切力、蒸煮损失、滴水损失和水分损失率。再者,通过气相色谱法(GC)对LL肌肉中的脂肪酸(FA)组成以及瘤胃液中的挥发性脂肪酸(VFA)浓度进行了精确测定。最后,利用16S rRNA高通量测序技术,对瘤胃内容物样本的微生物DNA进行了提取和测序,通过生物信息学分析,明确了菌群在门、纲、目、科、属水平的组成变化,并进行了功能预测和相关性分析,以关联微生物变化与肉品质及脂肪酸指标。
生长性能、胴体性状和肉品质
研究结果显示,与对照组相比,TAN组湖羊的宰前活重和胴体重均显著提高。在生长性能方面,TAN组羊只在试验前期(0-20天和21-40天)的平均日采食量(ADFI)显著高于CON组,但整个试验期的平均日增重(ADG)两组间无显著差异。在肉品质方面,TAN组LL肌肉的蒸煮损失显著降低了2.89%,而剪切力、滴水损失和水分损失率则无显著变化。值得注意的是,TAN组LL肌肉在屠宰后45分钟和24小时的pH值均显著低于CON组,表明最终pH更低。在肉色上,TAN组在屠宰后45分钟的a(红度)和b(黄度)值显著高于CON组,而24小时后,其L*(亮度)值则显著低于CON组。
肌肉脂肪酸谱
研究发现,日粮中添加单宁酸显著改变了湖羊LL肌肉的脂肪酸组成。总体上,它显著降低了饱和脂肪酸(SFA)的比例,同时增加了不饱和脂肪酸(UFA)和单不饱和脂肪酸(MUFA)的比例,但对多不饱和脂肪酸(PUFA)、n-3 PUFA和n-6 PUFA的总体水平影响不显著。具体来看,TAN组中C18:2n-6c(亚油酸,LA)、C20:3n-6和C20:4n-6(花生四烯酸)的浓度显著增加,而C18:2n-6t、C18:3n-6(γ-亚麻酸,GLA)和C22:2n-6的浓度则降低。在n-3 PUFA谱中,C20:3n-3和C20:5n-3(二十碳五烯酸,EPA)的浓度增加,C18:3n-3(α-亚麻酸,ALA)的浓度则下降。此外,SFA/UFA和n-6/n-3 PUFA的比例也显著降低。
瘤胃微生物群
单宁酸的添加显著改变了湖羊瘤胃微生物的组成结构,但并未影响其α-多样性指数(如ACE、Chao1、Shannon、Simpson指数)。在门水平上,TAN组中厚壁菌门(Firmicutes)的丰度显著增加,而拟杆菌门(Bacteroidota)的丰度显著降低。在属水平上,TAN组中醋杆菌属(Acetitomaculum)的丰度显著增加,而普雷沃菌属(Prevotella)的丰度则显著降低。线性判别分析效应大小(LEfSe)分析进一步确认,TAN组中毛螺菌目(Lachnospirales)、毛螺菌科(Lachnospiraceae)和醋杆菌属(Acetitomaculum)显著富集,而CON组中拟杆菌目(Bacteroidales)、拟杆菌纲(Bacteroidia)、拟杆菌门(Bacteroidota)和普雷沃菌科(Prevotellaceae)更为丰富。主坐标分析(PCoA)显示两组样本的微生物群落结构存在明显分离。
瘤胃微生物多样性与肌肉脂肪酸分布的相关性分析
相关性分析揭示了特定瘤胃微生物与LL肌肉中特定脂肪酸之间的密切关联。在门水平上,拟杆菌门(Bacteroidota)与C22:6n-3(二十二碳六烯酸,DHA)等多种脂肪酸呈正相关,而与C18:2n-6c和C20:4n-6呈负相关。在属水平上,醋杆菌属(Acetitomaculum)与C20:3n-6、C16:1n-7(棕榈油酸)、C18:2n-6c以及MUFA呈显著正相关,而与C4:0(丁酸)、C12:0(月桂酸)、C15:0(十五烷酸)等呈负相关。普雷沃菌属(Prevotella)则与C18:3n-6、C22:6n-3等呈正相关,与C16:1n-7、C20:4n-6呈负相关。此外,Muribacter属与n-6/n-3 PUFA比率呈高度正相关。
讨论与结论
这项研究系统地揭示了在湖羊日粮中添加20 g/kg DM单宁酸,通过重塑瘤胃微生物群落,进而改善胴体性能和肉品质的作用路径。研究发现,单宁酸的添加不仅直接提升了宰前活重和胴体重,降低了肌肉的蒸煮损失和最终pH值,优化了肉色,更重要的是,它调控了关键的瘤胃微生物。具体表现为:下调了与某些饱和脂肪酸及长链多不饱和脂肪酸正相关的拟杆菌门(Bacteroidota)和普雷沃菌属(Prevotella)的丰度,同时上调了与单不饱和脂肪酸正相关的醋杆菌属(Acetitomaculum)的丰度,并下调了与高n-6/n-3 PUFA比率正相关的Muribacter属的丰度。这些微生物群落的改变,与瘤胃内短链脂肪酸(SCFA)浓度的增加(特别是丙酸和丁酸)相呼应,并最终反映在肌肉更健康的不饱和脂肪酸谱上(如SFA/UFA比率降低)。
该研究的意义在于,它不仅证实了适量单宁酸作为饲料添加剂在提升湖羊肉用性能与品质方面的有效性,更重要的是,从微生物生态学的角度,初步阐明了“饲料添加剂(单宁酸)→ 瘤胃微生物组 → 宿主代谢产物(脂肪酸) → 最终产品品质(肉质)”这一调控链条的关键环节。这为未来开发基于天然植物提取物的、旨在通过靶向调控瘤胃微生态来改善反刍动物产品品质的精准营养策略提供了重要的理论依据和实践参考。研究结果提示,通过膳食干预精细调控瘤胃菌群,有望成为生产富含健康脂肪酸肉类产品的一种可持续新途径。