膳食麦冬须根副产物增强牦牛体外瘤胃发酵、抗氧化状态及微生物群落的研究

本研究探讨了麦冬须根副产物（FROJ）作为新型饲料添加剂对牦牛瘤胃发酵特性、抗氧化能力及微生物群落的影响。结果表明，FROJ可显著提高总挥发性脂肪酸（VFA）、乙酸和丙酸比例，降低丙二醛（MDA）含量，提升超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性，并促进厚壁菌门（Firmicutes）和放线菌门（Actinobacteriota）等有益菌群的富集。该研究为开发绿色饲料添加剂、改善反刍动物健康及资源再利用提供了重要理论依据。

　　

引言

随着全球对肉、奶、蛋等畜牧产品需求的不断增加，饲料添加剂的使用日益受到关注。由于抗生素生长促进剂在奶牛养殖中的使用受到限制，开发绿色替代品成为研究热点。麦冬（Ophiopogon japonicus）作为一种传统中药材，其块根常用于治疗咳嗽、咽喉痛和心血管疾病，而须根部分（FROJ）则在生产过程中被废弃。研究表明，FROJ含有与块根相似的药用成分，如甾体皂苷、高异黄酮和多糖，具有抗氧化、抗炎和抗菌特性。然而，FROJ在反刍动物饲料中的应用效果尚不明确。本研究通过体外瘤胃发酵方法，评估FROJ对牦牛瘤胃发酵参数、抗氧化能力及微生物群落的影响，为其作为饲料添加剂的开发提供理论依据。

材料与方法

实验采用两种处理：HAY组（50%燕麦干草+50%精料）和FROJ组（50%FROJ+50%商业精料）。FROJ由绵阳市农业科学研究院提供，含总多糖（67.13%）、总皂苷（0.20%）和总黄酮（0.14%）。瘤胃液取自4头健康雄性牦牛，通过口腔胃管收集后过滤。体外发酵在150 mL玻璃瓶中进行，基质与瘤胃液混合后在39°C下培养48小时。发酵结束后，收集样品用于挥发性脂肪酸（VFA）测定、抗氧化酶活性分析和微生物DNA提取。VFA采用气相色谱法分析，抗氧化酶活性使用商业试剂盒测定，微生物群落通过16S rRNA基因测序分析。

结果

瘤胃发酵参数

FROJ组的总VFA、乙酸和丙酸比例显著高于HAY组（p < 0.05），而丁酸和异戊酸比例显著降低（p < 0.05）。乙酸/丙酸比值（A/P）在FROJ组显著下降（p < 0.05），表明发酵类型向丙酸发酵转变。

瘤胃抗氧化酶活性

FROJ组瘤胃液中的MDA含量显著降低（p < 0.05），SOD和GSH-Px活性显著提高（p < 0.05）。总抗氧化能力（T-AOC）和过氧化氢酶（CAT）活性无显著差异。

微生物多样性及群落组成

测序共获得2,336,112条高质量序列，聚类为7290个ASV。Alpha多样性指数无显著差异，但PCoA分析显示两组微生物群落显著分离（Adonis: R = 0.247; p = 0.025）。在门水平，厚壁菌门（Firmicutes）和拟杆菌门（Bacteroidetes）为优势菌群，FROJ组厚壁菌门和放线菌门（Actinobacteriota）相对丰度显著升高（p < 0.05），F/B比值显著增加（p < 0.05）。在属水平，FROJ组unclassified_Lachnospiraceae相对丰度显著升高（p < 0.05），而Rikenellaceae_RC9_gut_group、Bacillus等菌属在HAY组更丰富。

微生物与发酵参数及抗氧化能力的相关性

Spearman相关分析显示，Rikenellaceae_RC9_gut_group与MDA含量呈正相关，与乙酸、丙酸、T-AOC、CAT和GSH-Px呈负相关。Christensenellaceae_R_7_group与总VFA、SOD、CAT和GSH-Px呈正相关。Ruminococcus与乙酸、丙酸、总VFA、SOD和GSH-Px呈正相关，与丁酸和MDA呈负相关。

讨论

FROJ作为麦冬生产副产物，含有丰富的生物活性成分，可作为抗生素替代品应用于反刍动物养殖。本研究显示，FROJ能显著改善瘤胃发酵特性，提高VFA产量并促进丙酸发酵。丙酸是动物能量代谢的重要前体，参与体脂和乳糖合成，其增加有助于提高能量利用效率并减少甲烷排放。FROJ的抗氧化作用可能归因于其皂苷和黄酮成分，能有效降低氧化应激指标MDA，提升抗氧化酶SOD和GSH-Px活性。微生物群落分析表明，FROJ促进了厚壁菌门和放线菌门的富集，厚壁菌门能增强碳水化合物和脂质代谢相关酶的活性，放线菌门则以其生物活性产物贡献于疾病抵抗。Lachnospiraceae的增加可能通过产生短链脂肪酸调节免疫和炎症反应。相关性分析揭示了特定微生物与发酵参数及抗氧化能力间的密切关系，为后续功能菌株的分离和应用提供了方向。

结论

膳食FROJ能显著增强牦牛瘤胃发酵效率、抗氧化能力及有益微生物群落丰度，有助于维持瘤胃稳态和促进动物健康。该研究为FROJ作为功能性饲料添加剂的开发提供了科学依据，对资源再利用和反刍动物健康管理具有重要意义。