菊芋多糖通过调控瘤胃微生物代谢改善育肥羔羊生长性能及肉品质的机制研究

为解决育肥羔羊饲料转化效率低、肉质不佳等问题，山东农业大学团队开展菊芋多糖(JAP)对羔羊生长性能、瘤胃微生物及代谢产物的影响研究。研究发现0.5% JAP添加显著提高平均日增重(ADG)、降低料重比(FCR)，增加瘤胃丙酸和肌肉芥酸(C22:1n9)含量，同时降低氨氮(NH3-N)水平。该研究为通过膳食纤维调控反刍动物健康养殖提供了新策略。

　　

随着集约化养殖的发展，育肥羔羊面临饲料转化效率低下、肉质风味不足等产业难题。传统解决方案如抗生素添加已被禁用，而植物活性成分成为研究热点。菊芋(Jerusalem artichoke)作为天然益生元来源，其提取的菊芋多糖(JAP)属于长链菊粉(DP=10-60)，在人类健康领域已证实具有调节肠道菌群、改善代谢等功效，但其在反刍动物中的应用机制尚不明确。

山东农业大学动物营养团队针对这一科学问题，设计了一项为期100天的对照实验。72只3月龄杂交公羔羊被随机分为基础日粮组(CON)和0.5% JAP添加组(JAP)，通过多组学技术系统探究了JAP对羔羊生长性能、瘤胃发酵、血清生化、肌肉营养成分及微生物代谢网络的调控作用。该研究成果发表于《Animal Nutrition》，为开发新型功能性饲料添加剂提供了理论依据。

研究采用16S rRNA基因测序分析瘤胃微生物组成，结合LC-MS/MS非靶向代谢组学检测差异代谢物。生长性能指标包括体重(BW)、平均日增重(ADG)等，通过气相色谱测定挥发性脂肪酸(VFA)，Berthelot反应法检测氨氮(NH₃-N)。肌肉脂肪酸和氨基酸采用UPLC-MS/MS靶向检测。

研究结果显示，JAP组羔羊终末体重显著提高7.1%(P=0.028)，ADG增加15.3%(P=0.013)，料重比降低12.3%(P=0.015)。瘤胃发酵方面，丙酸浓度提升20.5%(P<0.001)，NH₃-N降低23.0%(P<0.001)，血清总蛋白升高9.6%(P=0.024)。肌肉品质分析发现，芥酸(C22:1n9)和色氨酸分别显著增加29.4%(P=0.010)和17.9%(P=0.040)。

微生物组学揭示JAP显著增加拟杆菌门(Bacteroidota)丰度(78.4% vs 50.0%)，降低厚壁菌门(Firmicutes)(46.2% vs 37.7%)。在属水平上，Prevotella、Succiniclasticum等产丙酸菌显著富集，而甲烷菌Methanobrevibacter减少(P=0.014)。代谢组学鉴定出23个差异代谢物，涉及精氨酸生物合成、嘌呤代谢等11条通路，其中鸟氨酸、棕榈酸等12种代谢物上调。相关性分析表明，Prevotella与ADG、丙酸呈正相关，而Ruminococcus与这些指标负相关。

该研究创新性发现JAP通过重塑瘤胃微生物群落结构，促进丙酸生成菌增殖，抑制甲烷菌活性，从而改善氮代谢效率。代谢通路分析表明，精氨酸-脯氨酸代谢网络的激活可能促进了肌肉蛋白质沉积，而脂肪酸生物合成通路的改变解释了肉中芥酸等有益脂肪酸的积累。这些发现为开发基于膳食纤维的精准营养调控技术提供了重要参考，对实现反刍动物健康养殖和优质羊肉生产具有双重意义。

值得注意的是，研究首次报道了JAP对反刍动物肌肉芥酸含量的提升作用，这种ω-9脂肪酸在改善认知功能和骨骼健康方面具有潜在价值。未来研究可进一步解析JAP调控瘤胃微生物功能基因的表达机制，以及其对宿主表观遗传的跨代表达影响。该成果为植物多糖在畜牧业中的应用开辟了新视角，符合当前减抗养殖和功能性农产品开发的发展趋势。