胡立萍，沈子亮，王 全，于紫桐，張琦綺，毛永江，楊章平，張慧敏

(揚(yáng)州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，揚(yáng)州 225009)

奶牛的泌乳初期一般指產(chǎn)后15 d，又稱為圍產(chǎn)后期，產(chǎn)后16～100 d為泌乳盛期。泌乳早期，特別是在奶牛產(chǎn)犢后的第1個(gè)月，高水平的產(chǎn)奶加上低采食量容易造成能量負(fù)平衡，更易造成代謝紊亂，影響奶牛健康和生育能力。在泌乳30 d內(nèi)，奶牛從泌乳初期過渡到泌乳盛期，在這兩個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)變中，奶牛在生理和代謝上，都要經(jīng)歷很大的變化和一系列應(yīng)激，包括泌乳啟動(dòng)、適應(yīng)日糧、環(huán)境改變等。這些應(yīng)激在很大程度上影響奶牛的健康水平及生產(chǎn)性能。因此，泌乳30 d對(duì)奶牛來說是一個(gè)挑戰(zhàn)。

奶牛產(chǎn)犢后，牧場(chǎng)會(huì)提高精飼料比例，為瘤胃細(xì)菌提供更易獲得的能量來源，瘤胃微生物組成也隨之改變。蔣濤發(fā)現(xiàn)，泌乳初期和泌乳盛期奶牛瘤胃中細(xì)菌群落組成在屬分類水平上存在明顯差異，泌乳7 d瘤胃液中普雷沃菌屬和羅氏菌屬豐度顯著高于泌乳50 d。同時(shí)，隨著產(chǎn)奶量的增加，奶牛攝取的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到產(chǎn)奶量的要求，這時(shí)就要?jiǎng)訂T體內(nèi)儲(chǔ)存的脂肪，以彌補(bǔ)泌乳早期的能量不足。前期研究表明，牛奶脂肪酸中的C4～C14及一半的C16:0在乳腺中生成，其余長(zhǎng)鏈脂肪酸(long chain fatty acid, LCFA)則來源于血液外源轉(zhuǎn)化，而血液中的LCFA主要來自飼料、瘤胃微生物或體脂動(dòng)員。在飼喂良好、體況正常的奶牛中，脂解和體脂動(dòng)員的脂肪酸占牛奶脂肪酸的5%，但在泌乳早期，當(dāng)奶牛處于能量負(fù)平衡時(shí)，比例可提高至20%。樊永亮發(fā)現(xiàn)，泌乳3和30 d乳中脂肪酸組成差異較大，隨著泌乳時(shí)間的延長(zhǎng)，C4～C16的含量逐漸上升，而C18:0、C18:1cis9、C18:2cis9,12的含量逐漸下降。由此可見，生理階段會(huì)影響奶牛瘤胃細(xì)菌的組成和乳腺中脂肪酸的代謝，但鮮有文獻(xiàn)分析泌乳早期瘤胃微生物組成對(duì)牛乳中脂肪酸組成的影響。本研究旨在分析泌乳早期奶牛瘤胃微生物組成及牛乳脂肪酸組成的變化，探究瘤胃微生物組成與乳脂代謝之間的關(guān)聯(lián)，為產(chǎn)后奶牛營(yíng)養(yǎng)調(diào)控和提高原料乳品質(zhì)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物與樣品采集

選取江蘇省某奶牛場(chǎng)2～3胎次、健康無病且305 d產(chǎn)奶量、年齡、體況評(píng)分和預(yù)產(chǎn)期相近的荷斯坦牛50頭，每日采用全混合日糧(TMR)飼喂2次，飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平見表1。分別于每頭牛的泌乳7 d(泌乳初期)及30 d(泌乳盛期)采集奶樣和瘤胃液樣品，記錄采樣當(dāng)日干物質(zhì)采食量及產(chǎn)奶量，每頭奶牛采集100 mL混合奶樣(早、中、晚的比例4∶3∶3)，混勻后用于乳品質(zhì)指標(biāo)及乳脂肪酸的測(cè)定。飼喂2 h后，固定牛只，通過?？谇粚?dǎo)管采集瘤胃液20 mL，立即液氮保存，用于瘤胃微生物組的測(cè)定。

表1 日糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 1 Composition and nutrient levels of the diet (dry matter basis) %

1.2 乳成分及乳脂肪酸的測(cè)定

利用MilkoScan FT-1型多功能乳品分析儀(multifunctional dairy analyzer, Foss Electric, 丹麥)測(cè)定乳成分。

奶樣離心后取上層脂肪，裝入帶蓋玻璃瓶中，加入乙醚∶二氯甲烷∶己烷(1∶10∶89)，加入C11:0，作為內(nèi)標(biāo)，加入乙酸甲酯，混勻后加入氫氧化鈉甲醇溶液，旋渦震蕩，室溫靜置10 min；離心后，轉(zhuǎn)移上清至氣相小瓶中，氮吹儀吹干至0.5 mL，過濾后取1 μL進(jìn)行氣相色譜檢測(cè)，脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)品為GLC-463, 674, 481B(NuChek Prep，美國)，檢測(cè)儀器為7890-B氣相色譜儀，色譜柱為DB-HP毛細(xì)管氣相色譜柱(100 m×0.25 mm×0.25 μm，Agilent，美國)，具體檢測(cè)步驟參照文獻(xiàn)[12]進(jìn)行，脂肪酸的含量為每種脂肪酸的峰面積占該樣品中所有脂肪酸峰面積之和的百分比，使用單個(gè)脂肪酸含量計(jì)算飽和脂肪酸(saturated fatty acid, SFA)、單不飽和脂肪酸(monounsaturated fatty acid, MUFA)、多不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid, PUFA)、短鏈脂肪酸(short chain fatty acid, SCFA)、中鏈脂肪酸(medium chain fatty acid, MCFA)、LCFA、反式脂肪酸(trans fatty acid, TRANS)和奇數(shù)碳脂肪酸(odd-carbon fatty acid, ODFA)。

1.3 Illumina測(cè)序

采用QIAamp PowerFecal DNA提取試劑盒(Qiagen，美國)提取瘤胃微生物DNA，具體方法參照說明書。使用NanoDrop1000(Thermo Fisher Scientific，美國)測(cè)定DNA濃度，使用0.8%()瓊脂糖凝膠電泳分析DNA完整性。提取的DNA標(biāo)準(zhǔn)化至40 ng·μL進(jìn)行測(cè)序。利用Illumina HiSeq V2平臺(tái)對(duì)16S rRNA的V3-V4區(qū)進(jìn)行測(cè)序(引物序列為：341F，5′-CCTACGGGNGGCWGCAG-3′；806R，5′-GGACTACHVGGGTATCTAAT-3′)，測(cè)序服務(wù)委托廣州基迪奧生物科技有限公司。

1.4 測(cè)序數(shù)據(jù)分析

首先利用R語言中的DADA2工具包，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行去重、校正、降噪、去嵌合體，獲得擴(kuò)增序列變體(amplicon sequence variant，ASV)的序列和豐度信息，比對(duì)SILVA數(shù)據(jù)庫(132)獲得物種分類注釋信息。根據(jù)ASV豐度信息獲得各層級(jí)的物種豐度信息。使用R語言ggplot2包(2.2.1)繪制物種豐度堆疊圖；使用QIIME(1.9.1)分析α多樣性指數(shù)，Chao1和Observed species代表了細(xì)菌群落的豐富度，Shannon和Simpson指數(shù)則反映了細(xì)菌群落的物種多樣性；利用PICRUSt(2.1.4)進(jìn)行細(xì)菌的KEGG代謝通路預(yù)測(cè)，分類并富集到KEGG的level 3水平；并利用R語言Vegan包(2.5.3)分析兩組間物種豐度差異、α多樣性指數(shù)的差異、主成分分析(PCA)及功能差異。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 16.0軟件中的單因素方差分析模型(one-way ANOVA，LSD)分析不同泌乳天數(shù)奶牛生產(chǎn)性能(干物質(zhì)采食量、日產(chǎn)奶量、乳脂率等)及乳脂肪酸含量的組間差異，并采用皮爾森相關(guān)系數(shù)(pearson correlation coefficient)評(píng)價(jià)瘤胃微生物豐度和乳脂肪酸含量的相關(guān)性(|r|≥0.25)。試驗(yàn)結(jié)果用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤(Mean±SE)”表示，<0.01表示差異極顯著，<0.05表示差異顯著，0.05<<0.1表示有顯著趨勢(shì)。

2 結(jié) 果

2.1 泌乳7和30 d生產(chǎn)性能的比較

如表2，泌乳7 d的干物質(zhì)采食量為15.79 kg·d，日產(chǎn)奶量為26.81 kg，均極顯著低于泌乳30 d的干物質(zhì)采食量(18.87 kg·d)和日產(chǎn)奶量(37.47 kg)(<0.01)，而泌乳7 d的乳脂率(4.49%)、乳蛋白率(3.76%)和體細(xì)胞評(píng)分(3.19)極顯著高于泌乳30 d的乳脂率(3.62%)、乳蛋白率(3.09%)和體細(xì)胞評(píng)分(1.74)(<0.01)。體細(xì)胞數(shù)在兩個(gè)泌乳日間存在降低的趨勢(shì)(<0.1)，而乳中脂蛋白比和尿素氮含量在兩個(gè)泌乳日間差異不顯著(>0.05)。

表2 泌乳7和30 d生產(chǎn)性能的比較分析Table 2 Comparative analysis of production performance between d7 and d30

2.2 泌乳7和30 d乳脂肪酸成分的比較

在本研究中，用氣相色譜法共檢出49種乳脂肪酸，其中16種脂肪酸含量在泌乳初期變化顯著(<0.05)，如表3所示，泌乳7 d牛奶中的C6:0、C8:0、C10:0、C12:0、C14:0、C14:1trans9、C14:1cis9、C15:1trans10、MCFA和SFA的比例顯著低于泌乳30 d(<0.05)，相反地，C17:0、C17:1cis10、C18:1trans6、C18:1trans11、C18:1cis9、C18:1cis11、C19:1trans10、C22:5cis4,7,10,13,16、LCFA、MUFA和TRANS的比例顯著高于泌乳30 d(<0.05)。

表3 泌乳7和30 d差異乳脂肪酸的比較分析Table 3 Comparative analysis of different milk fatty acids between d7 and d30 %

2.3 瘤胃菌群多樣性分析

測(cè)序數(shù)據(jù)經(jīng)質(zhì)控處理后，每個(gè)瘤胃液樣品平均獲得52 506條reads，經(jīng)DADA2軟件處理后，每個(gè)樣品有6 322個(gè)ASV，用于下游分析。瘤胃細(xì)菌群落的α多樣性和β多樣性分析顯示兩個(gè)泌乳日瘤胃細(xì)菌的α指數(shù)(Chao1、Observed、Shannon、Simpson)之間均不存在顯著差異(>0.05)，表明泌乳7和30 d奶牛瘤胃細(xì)菌的豐富度與多樣性無差異(圖1)。

A. Chao1指數(shù)；B. Observed；C. Shannon；D. SimpsonA. Chao1 index; B. Observed; C. Shannon; D. Simpson圖1 瘤胃細(xì)菌菌群α多樣性指數(shù)Fig.1 Alpha diversity index of rumen bacterial community

PCA主坐標(biāo)分析結(jié)果如圖2所示，第1主坐標(biāo)(PC1)和第二主坐標(biāo)(PC2)的貢獻(xiàn)率分別為99.5%和0.3%，且兩個(gè)泌乳日奶牛瘤胃細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)未明顯區(qū)分開，說明奶牛泌乳7和30 d之間的瘤胃細(xì)菌組成結(jié)構(gòu)差異不顯著(>0.05)。

圓點(diǎn)表示泌乳7 d，三角表示泌乳30 dCircles represent d7, while triangles represent d30圖2 奶牛瘤胃細(xì)菌菌群PCA圖Fig.2 PCA graph of rumen bacterial community in dairy cows

2.4 瘤胃菌群結(jié)構(gòu)分析

試驗(yàn)共檢測(cè)到29個(gè)菌門，其中表達(dá)豐度最高的18個(gè)菌門如圖3所示。厚壁菌門(Firmicutes)和擬桿菌門(Bacteroidetes)占到總量的84%以上。在屬水平上，94個(gè)瘤胃液樣品共檢測(cè)到178個(gè)屬，普雷沃氏菌屬(_1)占比最高，可達(dá)到總菌屬的13.93%。

圖3 奶牛瘤胃細(xì)菌物種門水平分布堆疊圖Fig.3 Stack diagram of rumen bacterial species distribution at phylum level

如圖4所示，在屬水平上，相對(duì)豐度>1%的差異微生物有9種，與泌乳7 d相比，泌乳30 d奶牛瘤胃內(nèi)的瘤胃梭菌屬(_1)、瘤胃球菌屬(__014和__005)、梭菌屬(___1)和小桿菌屬()的相對(duì)豐度顯著增加(<0.05)。而球藻菌屬()、彎曲菌屬()和真細(xì)菌屬(__)的豐度顯著降低(<0.05)。

圖4 泌乳7和30 d瘤胃差異微生物Fig.4 Different rumen bacteria between d7 and d30

2.5 瘤胃菌群功能預(yù)測(cè)

將兩組間的差異微生物進(jìn)行KEGG富集分析(表4)，發(fā)現(xiàn)泌乳天數(shù)不同，差異瘤胃微生物主要富集在脂質(zhì)及免疫代謝通路中，如線粒體中脂肪酸的伸長(zhǎng)、糖胺聚糖生物合成(<0.1)等。

表4 差異微生物的KEGG富集分析Table 4 KEGG pathway enrichment of different rumen bacteria

2.6 牛奶脂肪酸與瘤胃微生物關(guān)聯(lián)分析

將泌乳7和30 d奶牛乳中差異脂肪酸與差異瘤胃微生物進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如圖6所示。瘤胃內(nèi)豐度與乳中LCFA、MUFA和TRANS含量顯著正相關(guān)(<0.05)，如C17:0、C17:1cis10、C18:1trans6、C18:1trans11、C18:1cis9、C18:1cis11和C19:1trans10，而與MCFA和SFA含量顯著負(fù)相關(guān)(<0.05)，如C6:0、C8:0、C10:0、C12:0和C14:0。與C14:1cis9呈正相關(guān)(<0.05)，_與C18:1trans6和C22:5cis4,7,10,13,16含量呈負(fù)相關(guān)(<0.05)。_1、__005均與C15:1trans10呈正相關(guān)(<0.05)，與C17:0、C18:1trans6、C18:1trans11、C19:1trans10和TRANS呈極顯著負(fù)相關(guān)(<0.01)。__005和__014均與C22:5cis4,7,10,13,16含量呈負(fù)相關(guān)(<0.05)。圖6中大部分微生物的豐度均與C17:0、C18:1trans6、C18:1trans11和C19:1trans10的含量相關(guān)。和與這些脂肪酸含量顯著正相關(guān)(<0.05)，而_1和__005與這些脂肪酸含量顯著負(fù)相關(guān)(<0.05)。

*. 差異顯著(P<0.05)；**. 差異極顯著(P<0.01)*. Significant difference (P<0.05); **. Extremely significant difference(P<0.01)圖5 乳脂肪酸與瘤胃微生物關(guān)聯(lián)分析Fig.5 The correlation between rumen bacteria and milk fatty acids

3 討 論

3.1 泌乳早期奶牛生產(chǎn)性能的變化

隨著泌乳時(shí)間的延長(zhǎng)，奶牛的采食量不斷上升，其干物質(zhì)采食量在泌乳8～10周可達(dá)到高峰。本研究發(fā)現(xiàn)，泌乳7 d采食量顯著低于泌乳30 d，說明圍產(chǎn)后期奶牛采食量顯著低于泌乳盛期，圍產(chǎn)后期采食量低可能是由于產(chǎn)犢后奶牛日糧成分的突然改變引發(fā)奶牛厭食，通常瘤胃要4～6周才能適應(yīng)高精日糧，還可能與瘤胃pH的變化有關(guān)，表現(xiàn)為瘤胃運(yùn)動(dòng)減弱，食物郁積，排空弛緩，進(jìn)而引起采食量下降。此外，在泌乳早期，隨著泌乳時(shí)間的延長(zhǎng)，乳中的乳蛋白率和乳脂率逐漸下降。陳永華等發(fā)現(xiàn)，泌乳7 d的乳脂率為5.00%，高于常乳的乳脂率(3.46%)，而泌乳7 d的乳蛋白率(3.11%)和常乳(3.01%)接近。雷曉薇等發(fā)現(xiàn)，健康奶牛泌乳開始時(shí)，牛奶中的體細(xì)胞數(shù)會(huì)立刻上升，在泌乳35 d會(huì)迅速下降。泌乳初期乳中體細(xì)胞數(shù)高，并不一定表明奶牛出現(xiàn)了乳房炎的癥狀，這可能是一種泌乳初期的乳腺生理特征，此時(shí)，細(xì)胞可通過乳腺上皮細(xì)胞間緊密連接中的漏洞逃逸至牛奶中。這些結(jié)論與本研究結(jié)果相一致，即泌乳7 d的乳脂率、乳蛋白率和體細(xì)胞評(píng)分顯著高于泌乳30 d，此外，本研究還發(fā)現(xiàn)，泌乳7 d的日產(chǎn)奶量顯著低于泌乳30 d。在之前的研究中也發(fā)現(xiàn)泌乳早期產(chǎn)奶量是逐漸升高的，這與采食量不斷上升有關(guān)。

3.2 泌乳早期奶牛乳脂肪酸組成的變化

牛奶脂肪酸中的C4～C14及一半的C16:0在乳腺中生成，其余LCFA則來源于血液外源轉(zhuǎn)化。本研究發(fā)現(xiàn)泌乳7 d牛奶的中鏈飽和脂肪酸含量(C6～C14)顯著低于泌乳30 d，而長(zhǎng)鏈單不飽和脂肪酸(C18:1、C19:1trans10)則呈相反的趨勢(shì)，泌乳7 d顯著高于泌乳30 d。由此可見，與泌乳30 d相比，泌乳7 d時(shí)，乳腺合成的脂肪酸少，而LCFA多，可能與泌乳初期的體脂動(dòng)員有關(guān)。奶牛產(chǎn)犢后，泌乳的能量需要急劇增加，干物質(zhì)采食量不足，機(jī)體被迫動(dòng)用儲(chǔ)備體脂獲得能量。動(dòng)員體脂進(jìn)入血液后，形成非酯化脂肪酸，在泌乳早期，血液中40%以上的非酯化脂肪酸被用于合成乳脂。此外，Bionaz和Loor發(fā)現(xiàn)，泌乳初期的乳腺上皮細(xì)胞內(nèi)，從血液中攝取LCFA相關(guān)的基因表達(dá)量較高。Kay等比較了泌乳1周和8周時(shí)牛奶脂肪酸組成的差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)泌乳1周奶牛牛奶中的C6:0、C8:0、C10:0、C12:0、C14:0低于泌乳8周的，而泌乳1周的C17:0、C18:1cis9高于泌乳8周的，其變化趨勢(shì)與本文的研究一致。C18:1cis9有降低血脂血壓、抗血栓、抑敏抗炎、抑制癌癥轉(zhuǎn)移等生理功能，且乳品質(zhì)越高，其LCFA、PUFA比例越高。本研究發(fā)現(xiàn)，泌乳7 d牛奶中的C22:5cis4,7,10,13,16含量顯著高于30 d，多項(xiàng)研究表明C22:5cis4,7,10,13,16對(duì)降低炎癥和改善血脂有直接作用，其脂質(zhì)衍生物可促進(jìn)炎癥因子的降解。付力立比較了泌乳首日與泌乳21 d牛奶的代謝組差異，結(jié)果表明，兩個(gè)泌乳日乳中共存在97種差異顯著的代謝物。泌乳首日乳中多種PUFA(C18:2cis9,12、C20:4cis5,8,11,14)的含量顯著高于泌乳21 d，這些脂肪酸在炎癥調(diào)控的生理機(jī)能中尤為重要，因此，泌乳初期中優(yōu)質(zhì)脂類的存在主要是為新生犢牛羸弱的身體提供被動(dòng)免疫以及激活主動(dòng)免疫，從而促進(jìn)初生犢牛的存活。

3.3 泌乳早期瘤胃細(xì)菌組成的變化

許多研究表明，瘤胃微生物區(qū)系在各泌乳階段顯著不同，Derakhshani等比較了奶牛泌乳10、20及28 d瘤胃細(xì)菌的變化，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)后隨著干物質(zhì)采食量的上升，、和等與蛋白質(zhì)降解、淀粉水解有關(guān)的菌群豐度顯著升高，且這些微生物主要富集在能量代謝通路上，表明瘤胃微生物在一定程度上適應(yīng)了高精料日糧。不同生理時(shí)期奶牛瘤胃微生物的結(jié)構(gòu)和組成存在顯著差異，可能因?yàn)椴煌谌闀r(shí)期奶牛瘤胃中微生物群落的適應(yīng)性存在差異，或者是不同生理時(shí)期奶牛所面臨的內(nèi)部和外部應(yīng)激不一樣所致。本研究發(fā)現(xiàn)，泌乳30 d奶牛瘤胃內(nèi)、、和的相對(duì)豐度顯著高于泌乳7 d。Bach等的發(fā)現(xiàn)與本試驗(yàn)結(jié)果相同，奶牛泌乳21 d時(shí)，瘤胃內(nèi)的-014和的相對(duì)豐度高于泌乳7 d。此外，高產(chǎn)奶牛瘤胃內(nèi)和的豐度高于低產(chǎn)奶牛。和是瘤胃內(nèi)主要的纖維素降解菌，同時(shí)也是潛在的有益細(xì)菌，它們可參與消化道環(huán)境的調(diào)節(jié)，與炎癥和細(xì)胞毒性因子的釋放有關(guān)，并與免疫調(diào)節(jié)和健康的內(nèi)穩(wěn)態(tài)有關(guān)。由此可見，泌乳30 d內(nèi)，奶牛瘤胃的纖維素降解能力逐漸上升。纖維素降解菌可發(fā)酵飼糧，產(chǎn)生乙酸、丁酸、H和CO。Sawanon等發(fā)現(xiàn)，瘤胃內(nèi)纖維素降解菌(瘤胃球菌)豐度與瘤胃內(nèi)乙酸濃度顯著正相關(guān)。在泌乳早期，瘤胃內(nèi)發(fā)酵菌的數(shù)量和比例發(fā)生改變，瘤胃內(nèi)的發(fā)酵參數(shù)也會(huì)發(fā)生改變。Cersosimo等發(fā)現(xiàn)，泌乳盛期(泌乳93 d)奶牛瘤胃內(nèi)乙酸濃度顯著高于泌乳初期(泌乳3 d)。由此可見，泌乳30 d內(nèi)，瘤胃內(nèi)的纖維素降解菌豐度上升，可導(dǎo)致瘤胃內(nèi)乙酸濃度上升。瘤胃內(nèi)是一種蛋白質(zhì)降解菌，其豐度與牛奶中的MUN含量正相關(guān)，這與本文報(bào)道不同，雖然豐度在兩個(gè)泌乳日差異顯著，乳中尿素氮含量差異卻不顯著。

此外，本研究還發(fā)現(xiàn)，泌乳30 d瘤胃內(nèi)、和豐度顯著低于泌乳7 d，是一種潛在的硝酸鹽還原菌，當(dāng)動(dòng)物腸道機(jī)能紊亂時(shí)，硝酸鹽還原菌會(huì)大量繁殖，此外，當(dāng)飼料中添加硝酸鹽時(shí)，瘤胃內(nèi)的豐度會(huì)上升?？舍尫哦∷猁}或丙酸鹽等代謝產(chǎn)物，與乙酸相比，這類代謝物可為奶牛提供更高的能量。由此可見，泌乳30 d內(nèi)，奶牛瘤胃機(jī)能逐漸恢復(fù)，潛在的致病菌豐度逐漸下降，這也與文獻(xiàn)報(bào)道相一致。

3.4 瘤胃細(xì)菌與乳脂肪酸的相關(guān)性

許多研究表明，瘤胃菌群與奶牛的生產(chǎn)性能顯著相關(guān)，Jami等發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)奶量與瘤胃微生物多樣性密切相關(guān)，且s的比例與乳脂率呈極顯著正相關(guān)。奶牛瘤胃內(nèi)、和的豐度與乳蛋白率顯著正相關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)，瘤胃與乳中MCFA(C6～C14)具有顯著的相關(guān)性，而其余細(xì)菌與MCFA無顯著相關(guān)性。這表明瘤胃細(xì)菌對(duì)乳中脂肪酸的從頭合成影響不大，這與Buitenhuis等報(bào)道一致，即瘤胃微生物對(duì)乳中MCFA含量影響較小，他們還發(fā)現(xiàn)瘤胃細(xì)菌對(duì)乳中ODFA和C18多不飽和脂肪酸的影響更為明顯。雖然本研究并未發(fā)現(xiàn)瘤胃細(xì)菌對(duì)C18多不飽和脂肪酸的影響，但隨著纖維素降解細(xì)菌豐度的增加，如-1、__005，乳中C17:0、C18:1trans6、C18:1trans11和C19:1trans10的含量會(huì)顯著降低。而和豐度則與乳中的這些脂肪酸的含量顯著正相關(guān)。Vlaeminck等研究表明，反芻動(dòng)物乳中的ODFA一般來源于瘤胃細(xì)菌的細(xì)胞膜，當(dāng)瘤胃微生物死亡進(jìn)入小腸后，這些ODFA會(huì)被宿主消化吸收后沉積到奶中。瘤胃細(xì)菌可發(fā)酵飼糧產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸，然后利用這些代謝產(chǎn)物合成細(xì)菌自身的脂類等物質(zhì)。如瘤胃微生物在脂肪酸合成酶作用下，以丙酸和戊酸為前體合成ODFA。不同類型瘤胃微生物合成的脂肪酸組成不同。纖維素降解菌的升高可提高異構(gòu)脂肪酸的比例，而反式異構(gòu)脂肪酸和ODFA在淀粉分解菌中較豐富。Liu等發(fā)現(xiàn)，牦牛瘤胃內(nèi)_-010和-011與瘤胃內(nèi)戊酸濃度負(fù)相關(guān)，而戊酸是微生物合成ODFA的底物，由此可見，瘤胃內(nèi)的纖維素降解菌-1、__005與乳中C17:0含量負(fù)相關(guān)的原因可能與瘤胃內(nèi)的戊酸濃度有關(guān)。Liu等發(fā)現(xiàn)瘤胃內(nèi)、和豐度與乳中C13:0含量相關(guān)，提示乳中C13:0可能反映了瘤胃纖維素降解菌的數(shù)量。因此推測(cè)，C17:0可能反映了泌乳初期瘤胃中纖維素降解菌-1、__005的數(shù)量。

乳中的反式脂肪酸主要來源于奶牛瘤胃內(nèi)飼糧PUFA的不完全生物氫化產(chǎn)物。Kennelly等研究表明，牛奶中C18反式脂肪酸濃度的增加與飼喂高精料奶牛的乳脂降低有關(guān)，因?yàn)檫@類脂肪酸可抑制乳腺組織中脂肪酸的從頭合成和甘油三酯的合成。研究發(fā)現(xiàn)，瘤胃微生物按照參與生物氫化的過程可分為A、B兩類：A類微生物將C18:2n6及C18:3n3轉(zhuǎn)換為C18:1trans11；B類微生物將C18:1trans11轉(zhuǎn)化為C18:0。目前已發(fā)現(xiàn)、、、、等微生物屬于A類微生物。Huws等發(fā)現(xiàn)和在瘤胃生物氫化過程中起著重要的作用。本研究發(fā)現(xiàn)泌乳30 d乳中C18:1trans6和C18:1trans11的含量低于泌乳7 d，可能與瘤胃內(nèi)豐度變化相關(guān)。

4 結(jié) 論

泌乳7 d奶牛的干物質(zhì)采食量和產(chǎn)奶量低于泌乳30 d，但其乳脂率、乳蛋白率和體細(xì)胞評(píng)分均高于泌乳30 d，且16種乳脂肪酸含量在兩個(gè)泌乳日間變化顯著。奶牛泌乳30 d瘤胃內(nèi)纖維素降解菌豐度高于泌乳7 d，而硝酸鹽還原菌和真細(xì)菌豐度低于泌乳7 d。相關(guān)性分析顯示瘤胃微生物對(duì)乳中MCFA含量影響較小，且纖維素降解細(xì)菌(1、005)與乳中C17:0、C18:1trans6、C18:1trans11和C19:1trans10的含量顯著負(fù)相關(guān)。