《Animal Feed Science and Technology》：Effects of purple corn anthocyanins on feed intake, body weight, antioxidant activity, lipid metabolism, rumen fermentation, and rumen microbiota and function in perinatal goat does
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本研究针对围产期母山羊易因生理应激和代谢失衡导致的生产性能和健康问题，探索了在日粮中添加紫玉米花青素（PCA）的作用。研究设置了三个添加水平（0、50、100 mg/kg），发现补充50 mg/kg PCA能显著提升血浆谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性、降低丙二醛（MDA）含量，改善抗氧化状态；同时可调节脂质代谢，降低高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）和非酯化游离脂肪酸（NEFA）水平。此外，PCA还改变了瘤胃发酵模式，提升了乙酸比例、木聚糖酶和微晶纤维素酶活性，并降低了特定细菌门（如Bacillota）和属（如Aristaeella）的相对丰度，富集了碳水化合物代谢通路。研究结果为利用天然植物提取物改善围产期反刍动物健康和生产性能提供了理论和实践依据。
在反刍动物养殖中，母畜的围产期（产前和产后一段时间）是一个充满挑战的生理阶段。在此期间，胎儿的快速发育、分娩压力以及泌乳启动等过程，会导致母畜体内代谢负担急剧增加。这种高强度的代谢活动容易引发活性氧（ROS）的过量产生，一旦超出机体自身的抗氧化防御能力，就会导致氧化应激（OS）状态。氧化应激不仅会损害细胞和组织，还会削弱免疫功能，降低生产性能，甚至诱发多种疾病，严重威胁母畜的健康和养殖效益。因此，如何通过营养调控手段有效缓解围产期母畜的氧化应激，提升其整体健康水平和生产性能，是畜牧业亟待解决的关键问题。
正是在此背景下，贵州大学动物科学学院的研究团队将目光投向了源自植物的天然抗氧化剂——花青素。花青素是一类广泛存在于深色植物（如黑加仑、紫薯、紫玉米等）中的多酚类化合物，其强大的抗氧化能力已在许多研究中得到证实。紫玉米因其富含花青素而备受关注。虽然已有研究表明花青素对生长阶段的动物有益，但其对处于特殊生理阶段——围产期的母山羊——的具体影响，特别是在抗氧化、脂质代谢、瘤胃发酵及微生物功能方面的综合效应，尚缺乏系统研究。为了填补这一空白，研究人员开展了一项科学实验，探讨在日粮中添加不同剂量的紫玉米花青素对围产期母山羊的多方面影响。相关研究成果已发表在《Animal Feed Science and Technology》期刊上。
为了探究紫玉米花青素的作用，研究团队采用了多项关键技术方法。研究选取了21头健康、经产（4-5胎）、孕期为115天的黔北马山羊，将其随机分为三组，分别饲喂基础日粮（CON组）、基础日粮添加50 mg/kg PCA（LA组）和添加100 mg/kg PCA（HA组），试验期共计56天。研究过程中，系统测定了山羊的干物质采食量（DMI）、体重（BW）变化。在产前21天、产后0天和产后21天三个时间点采集血液，分析血浆中的抗氧化指标（超氧化物歧化酶SOD、谷胱甘肽过氧化物酶GSH-Px、过氧化氢酶CAT、丙二醛MDA）和脂质代谢指标（高密度脂蛋白胆固醇HDL-C、低密度脂蛋白胆固醇LDL-C、甘油三酯TG、总胆固醇T-CHO、非酯化游离脂肪酸NEFA）。在试验末期采集瘤胃液，测定其pH值、氨态氮（NH3-N）、微生物粗蛋白（MCP）、挥发性脂肪酸（VFA）组成以及纤维素酶（包括木聚糖酶、羧甲基纤维素酶、β-葡聚糖酶、微晶纤维素酶）活性。此外，研究还选取了CON组和LA组的瘤胃液样本进行了宏基因组测序，以深入分析瘤胃微生物在门和属水平的组成变化、京都基因与基因组百科全书（KEGG）代谢通路以及碳水化合物活性酶（CAZyme）基因的丰度差异。所有数据均使用专业的统计软件（如SPSS、SAS）进行方差分析和差异显著性检验。
1. 对采食量和体重的影响
研究发现，添加100 mg/kg PCA会显著降低母山羊的干物质采食量（DMI），这可能与高剂量花青素的苦涩味影响适口性有关。然而，在产后0天，饲喂PCA的母羊其体重显著高于对照组，这表明PCA可能通过改善机体的抗氧化和代谢状态，帮助母羊在分娩这一关键节点维持更好的体况。
2. 对血浆抗氧化活性的影响
在抗氧化方面，补充50 mg/kg PCA能显著提高血浆中GSH-Px的浓度，并显著降低MDA的含量。GSH-Px是机体重要的抗氧化酶，而MDA是脂质过氧化的终产物，其水平降低意味着氧化损伤减轻。这一结果表明，PCA能有效增强围产期母山羊的抗氧化能力，缓解氧化应激状态。
3. 对血浆脂质代谢的影响
在脂质代谢方面，PCA的添加显著降低了血浆中HDL-C和NEFA的水平。NEFA是脂肪动员的产物，其在围产期升高通常与能量负平衡和代谢压力相关。PCA降低NEFA，可能有助于改善围产期山羊的脂代谢平衡，减少脂肪肝等代谢病的风险。
4. 对瘤胃发酵参数的影响
瘤胃发酵分析显示，PCA的添加显著降低了瘤胃液中的氨态氮（NH3-N）和丙酸比例，同时提高了乙酸比例以及乙酸/丙酸比值。乙酸是反刍动物主要的能量来源，其比例的提高意味着日粮纤维向有效能量的转化更为高效，这为观察到的体重维持优势提供了可能的原因。
5. 对瘤胃纤维素酶活性的影响
研究还发现，添加PCA显著提高了瘤胃液中木聚糖酶和微晶纤维素酶（avicelase）的活性。这两种酶在降解植物细胞壁中的半纤维素和纤维素方面发挥着关键作用，其活性增强预示着纤维消化能力的提升，这与瘤胃发酵中乙酸产量的增加相互印证。
6. 对瘤胃微生物组成的影响
宏基因组测序结果表明，补充50 mg/kg PCA显著降低了瘤胃微生物中Bacillota、Actinomycetota等菌门以及Aristaeella、Eubacterium等菌属的相对丰度。这些微生物的变化可能与PCA的抗菌特性有关，通过抑制某些潜在有害菌，有助于改善瘤胃微生态健康。
7. 对瘤胃微生物功能的影响
在功能层面，KEGG通路分析显示，PCA的添加显著富集了与碳水化合物代谢相关的通路模块，如糖异生（M00003）和糖酵解（M00002）核心模块。同时，CAZyme分析表明，PCA增加了糖基转移酶（如GT2、GT4、GT41）相关基因的丰度。这些发现从微生物功能的角度解释了为何PCA能促进碳水化合物的代谢和利用。
综上所述，本研究系统阐明了日粮中添加紫玉米花青素（PCA）对围产期母山羊的多重积极效应。结果表明，补充50 mg/kg PCA是本研究条件下的最佳剂量，它能有效提升机体的抗氧化状态，改善脂质代谢，优化瘤胃发酵模式（提高乙酸比例、降低氨态氮），增强纤维素分解酶活性，并调控瘤胃微生物群落结构及其碳水化合物代谢功能。这些改善共同作用，有助于缓解围产期母山羊的生理应激，为其健康和高产提供了营养策略支持。该研究不仅为花青素作为一种天然的饲料添加剂在反刍动物生产中的应用提供了扎实的科学证据，也为开发针对围产期反刍动物健康的精准营养方案开辟了新思路。未来研究可以进一步从细胞分子层面，深入揭示花青素提升抗氧化活性的具体作用机制。
