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硒是人和动物所必需的微量元素之一,具有调节生长,提高生产性能、繁殖性能、机体免疫力,抗氧化、抗自由基、颉颃有毒元素以及减少糖尿病、心血管疾病、肿瘤疾病的发生等多种重要的生物学功能。
我国存在广泛的缺硒区,奶牛日粮中补硒已经是奶牛养殖业采取的常规措施。研究发现生物源性的有机硒比无机硒毒性小,生物利用率高,而且对环境的污染小。益生菌具有改善动物胃肠道微生物区系平衡,促进动物健康和生长的作用。富硒益生菌(Selenium-enriched probiotics,SP)制剂是本研究室根据微生物转化的原理,应用益生菌将无机硒转化为有机硒的一种新型有机硒源制剂,能同时发挥有机硒和益生菌的双重生物学功能。有研究表明日粮添加SP能提高奶牛对Se的利用率、降低乳中细胞数、具有提高奶产量的趋势以及提高羔羊的生产性能,但是SP对奶牛乳品质的影响及其对反刍动物的作用机理还不清楚。本文研究了日粮添加SP对奶牛乳品质的影响,特别是对乳中脂肪酸组成的影响。并且,以山羊为模型,研究了SP对瘤胃代谢、瘤胃液和血浆中脂肪酸含量的影响及添加SP后瘤胃细菌区系的变化,探索了其作用的相关机理,为SP在奶牛和山羊生产上的广泛应用提供理论依据。
试验1.日粮添加富硒益生菌对奶牛血硒、乳硒、乳成分和乳中脂肪酸组成的影响
本试验通过给奶牛日粮中添加不同来源的硒(Se),比较了不同硒源对血Se、乳Se、乳成分和乳中脂肪酸组成的影响。将32头经产荷斯坦奶牛随机分成4个试验组。对照组饲喂基础日粮;亚硒酸钠(SS)组、富硒酵母组(SY)和富硒益生菌组(SP)除了饲喂基础日粮外,每天还分别添加5 mg不同来源的Se。试验从产前30 d开始,到产后90 d结束。于试验的第0、60、75、90d,经尾静脉采集血液样品;于试验的第60、75、90 d,采集奶样。试验结果表明,日粮添加不同Se源,对乳产量、乳糖、乳脂、乳蛋白以及血清GPx3的活性影响均不显著(P>0.05);但能显著提高全血Se(P<0.01)、乳Se浓度(P<0.01)、GPx1的活性(P<0.05)以及乳中多饱和脂肪酸的百分比(P<0.05),特别是C18:2cis-9,cis-12的百分比(P<0.05),而且有降低饱和脂肪酸的趋势(P=0.11)。与SS组相比,日粮添加SP和SY均能显著提高全血Se(P<0.05)、乳Se(P<0.05)和乳中多不饱和脂肪酸的百分比(P<0.05)。
试验2.日粮添加复合益生菌对瘤胃体外发酵的影响
以饲喂苜蓿干草为基础日粮的成年山羊作为瘤胃液供体,利用人工模拟瘤胃发酵的方法,研究了不同剂量的复合益生菌(0、1、1.5、2和2.5 mL·L-1)对瘤胃微生物发酵的影响。每个120 mL的发酵瓶中含450 mg发酵底物(精料150 mg,苜蓿干草300 mg),15 mL瘤胃液和45 mL的培养基。发酵结束后,分别采集瘤胃液,测定瘤胃pH值和挥发性脂肪酸(VFA)。结果表明,与对照组相比,日粮添加复合益生菌对瘤胃体外发酵pH值、丙酸浓度、丁酸浓度和总挥发性脂肪酸浓度(TVFA)影响不显著(P>0.05);但是,显著提高了乙酸浓度(P<0.05),而且二者之间具有剂量效应;乙丙比也有提高的趋势(P=0.08)。结果显示,日粮添加复合益生菌升高瘤胃体外发酵的乙酸浓度,而且有升高乙丙比的趋势。
试验3.日粮添加不同硒源和硒水平对瘤胃体外发酵的影响
以饲喂苜蓿干草为基础日粮的成年山羊作为瘤胃液供体,利用人工模拟瘤胃发酵的方法,研究了2种硒源(亚硒酸钠和富硒益生菌)和不同硒水平(0.25、0.5和1 mg·kg-1)对瘤胃微生物发酵的影响。每个120 mL的发酵瓶中含450 mg发酵底物(精料150mg,苜蓿干草300 mg),15 mL瘤胃液和45 mL的培养基。发酵结束后,分别采集瘤胃液,测定瘤胃pH值、挥发性脂肪酸(VFA)、微生物蛋白(MCP)和氨态氮(NH3-N)。结果表明,硒源对体外发酵瘤胃的pH值、MCP和NH3-N具有显著影响(P<0.05),而且有影响丁酸浓度的趋势(P=0.08)。与亚硒酸钠相比,日粮添加富硒益生菌能显著升高MCP浓度(P<0.05)和降低NH3-N(P<0.05)和丁酸浓度(P<0.05)。
试验4.日粮添加富硒益生菌对山羊瘤胃代谢的影响
以8头装有永久性瘘管的山羊为试验动物,采用4×4拉丁方设计,进行4期试验,每期15 d。在日粮中分别添加0(对照)、8(LSP)、16(MSP)、32(HSP)mL·d-1的富硒益生菌(SP),在每期的第14 d采集各组山羊饲后的瘤胃液进行瘤胃发酵参数的测定。结果表明,日粮添加SP对山羊瘤胃pH、乙酸、总挥发性脂肪酸(TVFA)和微生物蛋白(MCP)浓度有显著影响(P<0.05),而且有影响氨态氮(NH3-N)浓度的趋势(P=0.08)。与对照组相比,在发酵2h,MSP和HSP组的MCP显著升高(P<0.05);在发酵4h,MSP和HSP组的pH和TVFA显著升高(P<0.05);在发酵6h,MSP组的pH和乙酸浓度显著升高(P<0.05),HSP组的乙酸浓度升高(P<0.05);在发酵8h,MSP和HSP组的pH显著升高(P<0.05)。结果显示,给山羊日粮中添加SP能够提高瘤胃pH,增加瘤胃乙酸浓度、TVFA浓度、MCP浓度,促进瘤胃微生物的发酵。
试验5.日粮添加富硒益生菌对山羊血液学指标和抗氧化能力的影响
以8头装有永久性瘘管的山羊为试验动物,采用4×4拉丁方设计,进行4期试验,每期15 d。在日粮中分别添加0(对照)、8(LSP)、16(MSP)、32(HSP)mL·d-1的液体富硒益生菌(SP),在每期的第15 d饲喂前经颈静脉采血,测定血液学与生化指标及抗氧化能力。结果表明,日粮添加SP对血细胞(白细胞、淋巴细胞、单核细胞等)影响不显著(P>0.05),但是,有升高红细胞的趋势(P=0.08);日粮添加SP能显著升高血浆总蛋白(P<0.05),全血Se浓度(P<0.05),GPx1活性(P<0.05),和降低MDA浓度(P<0.05)。结果显示,日粮添加SP能够增强山羊机体的抗氧化能力,而且有升高红细胞的趋势。
试验6.日粮添加富硒益生菌对山羊瘤胃液和血浆中脂肪酸含量的影响
以8头装有永久性瘘管的山羊为试验动物,采用4×4拉丁方设计,进行4期试验,每期15 d。在日粮中分别添加0(对照)、8(LSP)、16(MSP)、32(HSP)mL·d-1的液体富硒益生菌(SP),在每期的第15 d饲喂前采血,采集饲后3h的瘤胃液分别测定脂肪酸和血浆甘油三酯浓度。结果表明,日粮添加SP能显著影响瘤胃液和血浆中的trans-11 C18:1含量(P<0.05),而且具有影响瘤胃液α-C18:3含量的趋势(P=0.07)。与对照组相比,HSY组的甘油三酯浓度显著降低(P<0.05)。结果显示,日粮添加SP能显著升高瘤胃液和血液中trans-11 C18:1含量,而且,HSY组还具有降甘油三酯的作用。
试验7.日粮中添加富硒益生菌后山羊瘤胃细菌区系的变化
以3头装有永久性瘘管的山羊为试验动物,采用自身对照设计,正式试验前10 d为适应期,对照期和试验期各20 d。试验期经瘤胃瘘管给山羊添加富硒益生菌(SP)16 mL·d-1。分别采集对照期和试验期第20 d晨饲喂后3 h的瘤胃液,-20℃备测。提取添加前后瘤胃液的总DNA,利用细菌通用引物8F/1510R扩增16S rDNA的基因序列,分别构建2个16S rDNA基因文库;从每个文库中各随机挑取200个克隆,对阳性克隆用HhaⅠ酶进行限制性片段长度多态性(RFLP)分析、聚类,取各RFLP类群中的代表克隆进行16S rDNA序列测定,构建系统发育树,研究细菌区系多态性的变化。结果发现,瘤胃中的优势菌群为噬纤维菌/屈绕杆菌/拟杆菌(CFB)、低(G+C)含量的革兰阳性菌(LGCGPB)和变形菌,而且60%以上细菌为未培养菌。给山羊添加SP能增加瘤胃微生物的多态性(30比35),特别是LGCGPB的多态性(6比9);添加SP后,瘤胃中纤维分解菌的多态性和克隆数增加。