低聚半乳糖和低聚木糖對雞腸道微生物、代謝物及肉質風味影響研究

摘要：肌內脂肪（IMF）及其脂肪酸組成是影響肉質特性的主要因素，受脂質攝取、運輸、儲存和生物合成的平衡調節(jié)，涉及許多基因和途徑。本研究評估低聚半乳糖（GOS）和低聚木糖（XOS）通過腸道微生物群對雞性能及肉質風味的影響。結果顯示GOS和XOS改變了腸道內容物中微生物群比例及代謝產物，對生產性能和肉質有一定的促進作用。

關鍵詞：雞；益生元；微生物群；生產性能；肉質風味

雞肉是人類動物性蛋白的主要來源之一，隨著人們生活水平的提高，對肉質風味的需求日益增加[1]。基于減抗禁抗的需求，益生元等替抗品在雞的生產中也越來越多。包括低聚半乳糖（GOS）、低聚木糖（XOS），低聚果糖（FOS）等在內的益生元可被腸道菌群轉化為代謝產物，對肉雞生產和疾病控制產生有益影響[2-3]。如GOS和XOS可調節(jié)腸道微生物群并改善腸道發(fā)育，與β-半乳糖苷酶聯(lián)合使用可增加雙歧桿菌和乳酸桿菌豐度。然而其對肉質風味的影響及機理尚未可知。本文通過檢測腸道微生物、代謝產物及肉質風味物質，研究GOS和XOS是否通過調節(jié)腸道微生物群結構改善肉質的機理。

1 材料和方法

1日齡大恒肉雞公雞120只平均分為3個組，對照組采用標準日糧喂養(yǎng)，XOS組和GOS組分別在標準日糧中添加1%XOS和GOS。70日齡時采集小腸、盲腸、結腸和直腸內容物用于16S rRNA基因測序，采集盲腸內容物提取代謝物進行LC-MS分析，采集胸肌用于肉質風味檢測。主要材料包括DNeasy PowerSoil試劑盒（日本大阪Kurabo）、TruSeq？DNA無PCR樣品制備試劑盒（Illumina，San Diego，USA）、NanoDropTM 2000等，擴增細菌16S rRNA基因V3-V4區(qū)域的引物為338F（5'-ACCTCTCGGGAGGCAGCAG-3'）和806R（5'-GACTACHVGGGTWTCTAAT-3'）。所有數(shù)據(jù)均采用Graph Pad Prism 8軟件進行分析。

2 結果

2.1 GOS和XOS對肉質風味的影響

不同試驗組肉質風味檢測結果見表1。與對照組相比，除組氨酸顯著減少外，益生元對胸肌氨基酸成分無顯著影響。盡管益生元顯著降低了一些脂肪酸的比例，如肉豆蔻酸（C14）和棕櫚油酸（C16），但肌內脂肪（IMF）含量仍顯著增加。值得注意的是，盡管油酸和多不飽和脂肪酸（亞油酸和花生四烯酸）等代謝產物的濃度沒有顯著變化，但其在雞胸肉中的含量均略有增加。

2.2 GOS和XOS對腸道微生物組的影響

從所有樣本中分別獲得了1 513 565個有效reads和795個OTUs。益生元組和對照組的30個樣本中優(yōu)勢微生物群包括Rikenellaceae、Ruminococceae、Bacteroideae、Barnesiellaceae和Lachnospiraceae等。益生元組中Ruminococcaceae、Barnesiellaceae和Acidaminococcaceae豐度增加，Bacteroidaceae和Lactobacillaceae平均相對豐度降低（圖1A）。在前10個屬水平上，與對照組相比，益生元組中Alistipes、Faecalibacterium、未分類的f-Barnesiellaceae和Phascolarctobacterium比例增加，Bacteroides比例降低（圖1B）。此外，XOS組中的Butyricimonas和Erysipelatoclostridium的豐度分別顯著低于和高于對照組。

采用LEfSe分析與益生元相關的特定細菌，結果見圖2。對照組中最豐富的微生物群為s_Bacteroide_barnesiae和f_Bacteroidacee_g_Bacteroides_OTU305（LDA（log10）均＞4），XOS組中f_Barnesiellaceae_g_Barnesiella_OTU436、f_Sutterellaceae、g_Olsenella和g_Parasuterella等顯著增多（LDA（log10）均＞3）；在GOS組中則為f_Peptoccaceaeg_unclassified_OTU649和f_Christensenellaceae_g_Christensenelaceae_R-7_group_OTU794（LDA（log10）均＞2）。

2.3 GOS和XOS對盲腸內容物代謝產物的影響

原始數(shù)據(jù)由Proggenesis QI（Waters Corporation，Milford，USA）處理，并映射到人類代謝組數(shù)據(jù)庫（HMDB，http：//www.hmdb.ca）及Metabolite和Tandem MS數(shù)據(jù)庫（METLIN，https：//metlin.scripps.edu）以獲得代謝產物。通過多維分析和一維分析獲得不同的代謝產物，其中（VIP）≥1.0和P≤0.05的代謝產物被視為差異代謝產物。與對照組相比，益生元組共鑒定出135種差異代謝物（VIP＞1，P＜0.05）。XOS與對照組和GOS與對照組分別發(fā)現(xiàn)79種和92種差異代謝產物。其中，兩組共有的代謝產物有36種，包括27種上調代謝產物和8種下調代謝產物。可視化差異代謝物豐度熱圖見圖3。

3 討論

益生元或益生菌等新型添加劑可以調節(jié)腸道微生物群的組成和/或活性，從而對宿主產生有益的作用。本研究中，GOS和XOS的添加導致優(yōu)勢細菌和有益細菌（如Alistipes、Faecalibacterium）相對豐度增加，同時降低潛在病原性細菌（如Rikenellaceae_RC9_gut_group）的相對豐度。益生元數(shù)量和類型會影響微生物群落的變化和短鏈脂肪酸（SCFA）產生，包括乙酸、丁酸和丙酸等，在腸道生理學和風味發(fā)育中起重要作用，如肉豆蔻酸（C14：0）有助于風味，并被用作食品中的調味劑，甲醛來源于亞麻酸（C18：3n-6），被認為是特征風味成分。飽和脂肪酸（SFA）和ω-3多不飽和脂肪酸如亞油酸和α-亞麻酸，以及IMF也與鮮味有關。本研究中添加益生元顯著增加了產生短鏈脂肪酸的細菌比例，苯甲醛濃度較高，與g_Phascolarctobacterium_OTU754和g_Lactobactillus_OTU4分別呈顯著正相關和負相關。同時，肉質風味物質檢測結果顯示GOS和XOS添加顯著增加了胸肌中肉豆蔻酸和棕櫚油酸含量，因此，益生元調節(jié)的微生物群-代謝產物軸可能會影響雞肉的質量和風味。

參考文獻：

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