《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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本研究針對圍產(chǎn)期母山羊易因生理應激和代謝失衡導致的生產(chǎn)性能和健康問題，探索了在日糧中添加紫玉米花青素（PCA）的作用。研究設(shè)置了三個添加水平（0、50、100 mg/kg），發(fā)現(xiàn)補充50 mg/kg PCA能顯著提升血漿谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）活性、降低丙二醛（MDA）含量，改善抗氧化狀態(tài)；同時可調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝，降低高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）和非酯化游離脂肪酸（NEFA）水平。此外，PCA還改變了瘤胃發(fā)酵模式，提升了乙酸比例、木聚糖酶和微晶纖維素酶活性，并降低了特定細菌門（如Bacillota）和屬（如Aristaeella）的相對豐度，富集了碳水化合物代謝通路。研究結(jié)果為利用天然植物提取物改善圍產(chǎn)期反芻動物健康和生產(chǎn)性能提供了理論和實踐依據(jù)。
在反芻動物養(yǎng)殖中，母畜的圍產(chǎn)期（產(chǎn)前和產(chǎn)后一段時間）是一個充滿挑戰(zhàn)的生理階段。在此期間，胎兒的快速發(fā)育、分娩壓力以及泌乳啟動等過程，會導致母畜體內(nèi)代謝負擔急劇增加。這種高強度的代謝活動容易引發(fā)活性氧（ROS）的過量產(chǎn)生，一旦超出機體自身的抗氧化防御能力，就會導致氧化應激（OS）狀態(tài)。氧化應激不僅會損害細胞和組織，還會削弱免疫功能，降低生產(chǎn)性能，甚至誘發(fā)多種疾病，嚴重威脅母畜的健康和養(yǎng)殖效益。因此，如何通過營養(yǎng)調(diào)控手段有效緩解圍產(chǎn)期母畜的氧化應激，提升其整體健康水平和生產(chǎn)性能，是畜牧業(yè)亟待解決的關(guān)鍵問題。
正是在此背景下，貴州大學動物科學學院的研究團隊將目光投向了源自植物的天然抗氧化劑——花青素。花青素是一類廣泛存在于深色植物（如黑加侖、紫薯、紫玉米等）中的多酚類化合物，其強大的抗氧化能力已在許多研究中得到證實。紫玉米因其富含花青素而備受關(guān)注。雖然已有研究表明花青素對生長階段的動物有益，但其對處于特殊生理階段——圍產(chǎn)期的母山羊——的具體影響，特別是在抗氧化、脂質(zhì)代謝、瘤胃發(fā)酵及微生物功能方面的綜合效應，尚缺乏系統(tǒng)研究。為了填補這一空白，研究人員開展了一項科學實驗，探討在日糧中添加不同劑量的紫玉米花青素對圍產(chǎn)期母山羊的多方面影響。相關(guān)研究成果已發(fā)表在《Animal Feed Science and Technology》期刊上。
為了探究紫玉米花青素的作用，研究團隊采用了多項關(guān)鍵技術(shù)方法。研究選取了21頭健康、經(jīng)產(chǎn)（4-5胎）、孕期為115天的黔北馬山羊，將其隨機分為三組，分別飼喂基礎(chǔ)日糧（CON組）、基礎(chǔ)日糧添加50 mg/kg PCA（LA組）和添加100 mg/kg PCA（HA組），試驗期共計56天。研究過程中，系統(tǒng)測定了山羊的干物質(zhì)采食量（DMI）、體重（BW）變化。在產(chǎn)前21天、產(chǎn)后0天和產(chǎn)后21天三個時間點采集血液，分析血漿中的抗氧化指標（超氧化物歧化酶SOD、谷胱甘肽過氧化物酶GSH-Px、過氧化氫酶CAT、丙二醛MDA）和脂質(zhì)代謝指標（高密度脂蛋白膽固醇HDL-C、低密度脂蛋白膽固醇LDL-C、甘油三酯TG、總膽固醇T-CHO、非酯化游離脂肪酸NEFA）。在試驗末期采集瘤胃液，測定其pH值、氨態(tài)氮（NH3-N）、微生物粗蛋白（MCP）、揮發(fā)性脂肪酸（VFA）組成以及纖維素酶（包括木聚糖酶、羧甲基纖維素酶、β-葡聚糖酶、微晶纖維素酶）活性。此外，研究還選取了CON組和LA組的瘤胃液樣本進行了宏基因組測序，以深入分析瘤胃微生物在門和屬水平的組成變化、京都基因與基因組百科全書（KEGG）代謝通路以及碳水化合物活性酶（CAZyme）基因的豐度差異。所有數(shù)據(jù)均使用專業(yè)的統(tǒng)計軟件（如SPSS、SAS）進行方差分析和差異顯著性檢驗。
1. 對采食量和體重的影響
研究發(fā)現(xiàn)，添加100 mg/kg PCA會顯著降低母山羊的干物質(zhì)采食量（DMI），這可能與高劑量花青素的苦澀味影響適口性有關(guān)。然而，在產(chǎn)后0天，飼喂PCA的母羊其體重顯著高于對照組，這表明PCA可能通過改善機體的抗氧化和代謝狀態(tài)，幫助母羊在分娩這一關(guān)鍵節(jié)點維持更好的體況。
2. 對血漿抗氧化活性的影響
在抗氧化方面，補充50 mg/kg PCA能顯著提高血漿中GSH-Px的濃度，并顯著降低MDA的含量。GSH-Px是機體重要的抗氧化酶，而MDA是脂質(zhì)過氧化的終產(chǎn)物，其水平降低意味著氧化損傷減輕。這一結(jié)果表明，PCA能有效增強圍產(chǎn)期母山羊的抗氧化能力，緩解氧化應激狀態(tài)。
3. 對血漿脂質(zhì)代謝的影響
在脂質(zhì)代謝方面，PCA的添加顯著降低了血漿中HDL-C和NEFA的水平。NEFA是脂肪動員的產(chǎn)物，其在圍產(chǎn)期升高通常與能量負平衡和代謝壓力相關(guān)。PCA降低NEFA，可能有助于改善圍產(chǎn)期山羊的脂代謝平衡，減少脂肪肝等代謝病的風險。
4. 對瘤胃發(fā)酵參數(shù)的影響
瘤胃發(fā)酵分析顯示，PCA的添加顯著降低了瘤胃液中的氨態(tài)氮（NH3-N）和丙酸比例，同時提高了乙酸比例以及乙酸/丙酸比值。乙酸是反芻動物主要的能量來源，其比例的提高意味著日糧纖維向有效能量的轉(zhuǎn)化更為高效，這為觀察到的體重維持優(yōu)勢提供了可能的原因。
5. 對瘤胃纖維素酶活性的影響
研究還發(fā)現(xiàn)，添加PCA顯著提高了瘤胃液中木聚糖酶和微晶纖維素酶（avicelase）的活性。這兩種酶在降解植物細胞壁中的半纖維素和纖維素方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，其活性增強預示著纖維消化能力的提升，這與瘤胃發(fā)酵中乙酸產(chǎn)量的增加相互印證。
6. 對瘤胃微生物組成的影響
宏基因組測序結(jié)果表明，補充50 mg/kg PCA顯著降低了瘤胃微生物中Bacillota、Actinomycetota等菌門以及Aristaeella、Eubacterium等菌屬的相對豐度。這些微生物的變化可能與PCA的抗菌特性有關(guān)，通過抑制某些潛在有害菌，有助于改善瘤胃微生態(tài)健康。
7. 對瘤胃微生物功能的影響
在功能層面，KEGG通路分析顯示，PCA的添加顯著富集了與碳水化合物代謝相關(guān)的通路模塊，如糖異生（M00003）和糖酵解（M00002）核心模塊。同時，CAZyme分析表明，PCA增加了糖基轉(zhuǎn)移酶（如GT2、GT4、GT41）相關(guān)基因的豐度。這些發(fā)現(xiàn)從微生物功能的角度解釋了為何PCA能促進碳水化合物的代謝和利用。
綜上所述，本研究系統(tǒng)闡明了日糧中添加紫玉米花青素（PCA）對圍產(chǎn)期母山羊的多重積極效應。結(jié)果表明，補充50 mg/kg PCA是本研究條件下的最佳劑量，它能有效提升機體的抗氧化狀態(tài)，改善脂質(zhì)代謝，優(yōu)化瘤胃發(fā)酵模式（提高乙酸比例、降低氨態(tài)氮），增強纖維素分解酶活性，并調(diào)控瘤胃微生物群落結(jié)構(gòu)及其碳水化合物代謝功能。這些改善共同作用，有助于緩解圍產(chǎn)期母山羊的生理應激，為其健康和高產(chǎn)提供了營養(yǎng)策略支持。該研究不僅為花青素作為一種天然的飼料添加劑在反芻動物生產(chǎn)中的應用提供了扎實的科學證據(jù)，也為開發(fā)針對圍產(chǎn)期反芻動物健康的精準營養(yǎng)方案開辟了新思路。未來研究可以進一步從細胞分子層面，深入揭示花青素提升抗氧化活性的具體作用機制。
