小麦萌发过程中诱导的营养物质重塑：将分子结构变化与瘤胃微生物群落动态及代谢变化联系起来

《Chemical and Biological Technologies in Agriculture》：Germination-induced nutrient remodeling in wheat: linking molecular structural changes to rumen microbial community dynamics and metabolic shifts

小麦发芽时间对营养成分及瘤胃微生物的影响研究。该实验系统评估了不同发芽时长（24h和72h）对小麦干物质损失、中性洗涤纤维、粗蛋白等营养成分及分子结构的影响，发现延长发芽可改变碳水化合物的分子特征并影响瘤胃发酵代谢。72h发芽小麦纤维含量升高，促进Rikenellaceae RC9菌属富集，同时抑制Ruminobacter和Succiniclasticum等淀粉降解菌，导致氨氮、丁酸和甲烷产量增加。研究建议发芽小麦需搭配淀粉饲料以优化能量供应和微生物活性。

　　

摘要

背景

在成熟期由于长时间降雨或储存过程中水分过高而引发的发芽现象，严重限制了小麦在食品加工中的使用。然而，发芽的小麦可以作为反刍动物的有效饲料资源，并为生物资源的再利用提供了机会。本研究系统地评估了不同发芽时间对小麦营养成分、分子结构以及瘤胃降解性的影响，并探讨了发芽引起的分子变化与瘤胃微生物群落动态之间的机制关系。

结果

长时间发芽导致干物质损失增加，中性洗涤纤维和粗蛋白含量升高，而淀粉和非纤维碳水化合物含量降低（P < 0.050）。分子结构分析显示蛋白质二级结构和碳水化合物分子特征发生了显著变化，这些变化与营养成分的重新分配密切相关（P < 0.050）。体外瘤胃发酵实验表明，长时间发芽会增加氨氮、丁酸含量以及乙酸与丙酸的比例和CH₄的产生，同时微生物的粗蛋白合成效率和丙酸浓度降低（P < 0.050）。进一步的研究表明，24小时发芽的小麦对瘤胃微生物群落或代谢产物的影响较小；而72小时发芽的小麦则富集了与纤维相关的菌属（Rikenellaceae RC9肠道群），减少了淀粉降解菌（Ruminobacter和< />），并显著下调了关键代谢物N-乙酰-L-谷氨酸的水平。此外，综合多组学分析表明，饲料营养分子的结构变化也可能影响瘤胃微生物群落的特性。具体来说，Ruminobacter和< />的相对丰度与TC₁和TCA₁呈正相关，而Rikenellaceae RC9肠道群与TC₂、TCA₂、TCA₃、CECH、CECA、STC₁、STC₂、STC₃和STCA呈正相关。

结论

发芽显著改变了小麦的营养和发酵特性。24小时发芽的小麦可以直接用于饲料配比；而72小时发芽的小麦纤维含量增加，且富含纤维降解菌，表明其可作为反刍动物日粮中的粗饲料成分。为了确保充足的能量供应，应将其与富含淀粉的饲料适当搭配使用，以最大化营养价值，优化瘤胃发酵和微生物活性，并提高资源利用效率。

图形摘要