饲用苎麻木质纤维素生物降解及其产物对育肥猪肉质的调控

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本研究旨在通过添加酶制剂及微生物对苎麻进行生物降解,并通过代谢组学及微生物组学的研究,揭示苎麻青贮木质纤维素生物降解的规律,阐明降解机制,建立苎麻木质纤维素黑曲霉(Aspergillus Niger)降解的系统方法,进而研究苎麻黑曲霉生物降解青贮草粉对育肥猪生长和肉品质调控的影响。主要结果如下:1、饲用苎麻中添加酶制剂、微生物进行青贮,其中以每千克青贮料中添加100m L(即100m L/kg)浓度为5.73×10~6cfu/m L黑曲霉菌液处理组处理效果较好。此处理组青贮时长60d可以显著降低苎麻青贮NDF(P<0.05)、ADF(P<0.05)以及ADL(P<0.05)的含量,即有效降解木质纤维素。苎麻经降解烘干粉碎后,过40目筛后絮状物含量约为0。2、添加黑曲霉菌液进行苎麻青贮的过程中,分别在青贮15 d、30 d和60 d开包取样测定青贮样品中的木质纤维素降解酶种类及酶活。漆酶和木聚糖酶活性在青贮第1天上升,然后持续下降;羧甲基纤维素酶(CMC)活性持续下降;锰过氧化物酶(Mn P)活性在15d前持续下降,15d后处于稳定状态。青贮60d进行检测,四种酶都仍然存在,CMC第60d比初始值下降了94.02%;锰过氧化物酶第60d比初始值下降了92.90%;漆酶活性第60d比初始值下降了52.27%;木聚糖酶第60d比初始值下降了88.11%。3、对对照组、青贮宝组、黑曲霉组苎麻青贮分别在青贮15 d,30 d和60 d取样,进行微生物组学分析,通过OTU数和稀释曲线等指标对比显示,黑曲霉组的物种多样性较丰富。且整个青贮过程中的优势菌门为厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria),优势菌属为乳杆菌属(Lactobacillus)和片球菌属(Pediococcus)。对照组青贮过程中,肠杆菌是优势菌群之一,影响发酵品质,肠杆菌引起蛋白质降解产生氨态氮(NH3-N);在黑曲霉组青贮过程中,芽孢杆菌(Bacillales)和泛生菌(Pantoea)是其中的两个优势菌群,很多芽孢杆菌可以降解多种大分子化合物,如纤维素、淀粉、蛋白质等;泛生菌对纤维素和木质素有降解效果。两个优势菌群的存在,是黑曲霉组对木质纤维素降解效果较好的原因之一。4、对对照组、青贮宝组和黑曲霉组青贮15 d、30 d、60 d苎麻青贮样品进行代谢组学分析,筛选其差异代谢物,与对照组和青贮宝组相比,黑曲霉组中与木质纤维素降解相关的酚类、醇类、羧酸、糖类等物质显著增高(P<0.05);黑曲霉组内青贮60d组中与木质纤维素降解相关的酚类、醇类、羧酸、糖类等物质比黑曲霉30d和黑曲霉组15d显著增高(P<0.05)。与木质纤维降解相关的主要代谢通路是色氨酸-酪氨酸-苯丙氨酸代谢通路、苯丙氨酸代谢通路、苯丙烷代谢通路、半乳糖代谢通路。不同处理中富集到不同代谢通路的差异代谢物水平都显示黑曲霉处理组的降解效果优于对照组,且黑曲霉组青贮60 d降解效果优于15 d和30 d。5、将苎麻青贮烘干粉碎过筛后,对基础日粮添加5%、10%、15%、20%和25%的苎麻青贮草粉进行育肥猪的饲喂,发现育肥猪日粮中添加一定量的苎麻青贮草粉可以提高猪肉的品质、营养价值和猪的免疫功能。在日粮中添加20%的苎麻青贮草粉不影响猪的生长性能,且肉质嫩瘦肉率高,具有较好的营养价值,能较好改善猪的血脂代谢,提高猪的免疫功能。结论:通过苎麻青贮试验筛选,发现苎麻青贮中100m L/kg的黑曲霉菌液可以达到充分降解木质纤维素的目的,消除烘干粉碎后的絮状物;青贮过程中黑曲霉产生的胞外酶逐渐减少,但始终有一定含量,对木质纤维素的降解发挥着作用。且该处理组青贮中微生物多样性丰富,优势菌属为乳杆菌属和片球菌属,其含有的芽孢杆菌、泛菌属对木质纤维素降解有促进作用。且此处理降解产物中出现大量与木质纤维素相关的酚类、醇类、羧酸及糖类物质,差异代谢物涉及到与木质纤维素降解的四条代谢通路,说明木质纤维素得到了降解。在日粮中添加不同比例的苎麻青贮草粉进行育肥猪饲喂,添加20%苎麻青贮草粉组不影响猪的生长性能,且肉质嫩、瘦肉率高,具有较好的营养价值,能较好改善猪的血脂代谢,提高猪的免疫功能。
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