《Animals》：Effects of Selected Plant-Derived By-Products as Partial Soybean Meal Replacements on Nutrient Utilization, Cecal Microbiota, and Performance of Aged Laying Hens
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豆粕（SBM）是商品蛋鸡日粮中的主要蛋白质来源；然而，SBM价格的波动和供应的不确定性增加了家禽生产中对替代蛋白质源的需求。植物加工副产物因其丰富的可用性和营养价值而被认为是具有前景的饲料资源。然而，以不同植物源副产物部分替代SBM对老龄蛋鸡消化功能、肠道微生
豆粕（SBM）是商品蛋鸡日粮中的主要蛋白质来源；然而，SBM价格的波动和供应的不确定性增加了家禽生产中对替代蛋白质源的需求。植物加工副产物因其丰富的可用性和营养价值而被认为是具有前景的饲料资源。然而，以不同植物源副产物部分替代SBM对老龄蛋鸡消化功能、肠道微生物区系、养分利用率、生产性能和蛋品质的影响尚表征不足。因此，本研究旨在评估以不同植物源副产物部分替代SBM对老龄蛋鸡胃肠道消化酶活性、盲肠微生物群落组成、养分表观利用率、生产性能和蛋品质的影响。共选取270只80周龄海兰褐蛋鸡，随机分为五个日粮处理组，每处理6个重复，每重复9只鸡。消化酶活性和盲肠微生物区系采用每处理3只鸡进行评估。对照组饲喂玉米-SBM基础日粮，试验组分别以10%棕榈仁粕（PKM，T1）、12%米糠粕（RBM，T2）、15%向日葵粕（SFM，T3）或8%花椒籽（ZBS，T4）部分替代SBM。结果表明，消化酶活性因日粮处理而异，其响应取决于酶的种类和所检测的胃肠道段。盲肠微生物区系分析显示，各日粮处理间α多样性无显著差异（p > 0.05），而整体微生物群落组成存在显著差异（PERMANOVA，p = 0.015）。单个细菌分类群的相对丰度也存在差异，但经多重检验校正后均不显著。此外，T3组六种被测养分的表观利用率均显著高于对照组，而其他处理组则呈现混合的、养分特异性的响应。日粮处理影响产蛋率和蛋壳厚度（p < 0.05），而平均蛋重、平均日采食量、料蛋比及其他被测蛋品质参数未受显著影响（p > 0.05）。总体而言，四种植物源副产物在各测定指标上产生可变响应，表明在本研究所评估的日粮配方和添加水平下，其作为SBM部分替代物具有原料特异性的潜力。然而，其等效营养适用性无法从本研究结果中确立，尚需更大样本量和多个添加水平的进一步研究。
研究背景：蛋鸡养殖业在现代畜牧生产中占有重要地位，随着育种技术和管理实践的进步，商品蛋鸡的生产周期不断延长，老龄蛋鸡日益成为蛋鸡生产体系的重要组成部分。然而，随着蛋鸡日龄增长，其生产性能可能下降、养分利用效率降低、蛋品质发生改变，对日粮营养水平和饲料原料利用效率提出了更高要求。豆粕（SBM）因其粗蛋白质含量高、必需氨基酸组成相对平衡且氨基酸消化率高，长期是商品蛋鸡日粮的主要蛋白质来源。近年来，全球大豆产量波动、国际贸易变化及饲料价格上涨增加了SBM的成本和供应不确定性，给蛋鸡产业带来更大的经济压力。因此，开发营养有价值、供应稳定且经济可行的替代蛋白质源对家禽业的可持续发展至关重要。植物源副产物通常来源丰富，含有不同水平的蛋白质、脂质、膳食纤维和功能性生物活性化合物，是潜在的宝贵饲料资源。然而，其营养组成的差异可能导致对消化功能、养分利用率和肠道微生物群落产生不同影响，因此不应将这些副产物视为营养上可互换的蛋白质源，而应作为需要单独评价的独立饲料原料。尽管已有研究调查了这些植物源副产物的日粮应用，但研究往往集中于生产性能或养分利用率等单一方面，而对老龄蛋鸡消化功能、养分利用率、盲肠微生物组成和生产性能的综合评估仍然有限。基于既往研究和四种原料的独特营养特性，本研究选取10% PKM、12% RBM、15% SFM和8% ZBS的添加水平进行评估，系统评价消化酶活性、养分表观利用率、盲肠微生物组成、生产性能和蛋品质，以评估这四种植物源副产物在本研究所评价的日粮配方和添加水平下作为SBM部分替代物的原料特异性潜力。研究人员假设，以PKM、RBM、SFM或ZBS在各自添加水平下部分替代SBM会差异性影响消化酶活性和养分表观利用率，盲肠微生物群落组成也会对不同日粮处理产生响应，而所选日粮配方预期可维持老龄蛋鸡的生产性能和蛋品质。
主要技术方法：研究选用270只80周龄海兰褐蛋鸡（来源于中国河南省洛阳市当地商业家禽养殖场），随机分为5个处理组，每处理6个重复，每重复9只鸡，饲养于常规笼中，试验期42天（含7天适应期和35天饲养试验）。对照组饲喂玉米-SBM基础日粮，试验组分别以10% PKM（T1）、12% RBM（T2）、15% SFM（T3）、8% ZBS（T4）部分替代SBM。于试验最后一天晨饲后1小时，每处理随机选取3只鸡（分别来自3个不同重复单元）采集肌胃、十二指肠和空肠食糜用于消化酶活性测定，采集盲肠内容物用于微生物测序。消化酶活性采用商业试剂盒测定，酶活性以U/mg蛋白质表示。盲肠微生物分析采用16S rRNA基因V3–V4高变区扩增子测序（引物338F/806R），在Illumina NovaSeq 6000平台进行双端测序，原始序列采用QIIME 2（版本2024.5）处理，经DADA2去噪生成扩增子序列变体（ASVs），对照Greengenes2数据库（版本2022.10）进行分类注释。α多样性采用Observed Species、Chao1、Shannon和Simpson指数评价，β多样性采用Bray–Curtis相异矩阵并经主坐标分析（PCoA）可视化，群落组成差异采用置换多元方差分析（PERMANOVA）评估，采用PERMDISP评价多元离散度同质性，分类群相对丰度差异采用Kruskal–Wallis检验并以Benjamini–Hochberg程序校正多重比较。养分表观利用率通过全收粪法测定，连续3天收集排泄物，以10%盐酸处理以减少氨挥发导致的氮损失，测定钙（Ca）、总磷（TP）、粗蛋白质（CP）、干物质（DM）、醚浸出物（EE）和粗灰分（Ash）浓度并计算表观利用率。生产性能指标（产蛋率、平均蛋重、平均日采食量、料蛋比）每日记录，试验结束后每重复随机选取2枚鸡蛋进行蛋品质评估。数据采用SPSS 27.0进行单因素方差分析（ANOVA），Duncan氏多重比较检验组间差异，以p < 0.05为显著。
研究结果：
3.1 不同植物源副产物对老龄蛋鸡消化酶活性的影响：与对照组相比，T1组肌胃胃蛋白酶、空肠胰蛋白酶和空肠α-淀粉酶活性显著升高（p < 0.05）；T1组十二指肠四种酶活性数值上均高于对照组但差异不显著（p > 0.05）。T3组空肠胰蛋白酶活性显著升高，T2和T3组空肠α-淀粉酶活性显著升高（p < 0.05）。相反，T2和T4组若干十二指肠酶活性显著降低，T3组十二指肠α-淀粉酶和空肠糜蛋白酶活性显著降低（p < 0.05）。总体而言，消化酶活性对日粮处理呈现酶特异性和胃肠道段特异性的响应。
3.2 不同植物源副产物对老龄蛋鸡盲肠微生物区系的影响：稀释曲线随测序深度增加逐渐趋于平缓，所有组Good's coverage值均高于98%，表明测序深度充分。对照组、T1、T2、T3和T4组分别检测到4417、4543、3425、4242和5302个ASVs，其中各组独有ASVs分别为3789、3915、2797、3614和4674个。各处理组与对照组间Chao1、Observed Species、Shannon和Simpson指数均无显著差异（p > 0.05）。基于Bray–Curtis相异矩阵的PCoA显示各处理间盲肠微生物群落组成存在变异，前两个主坐标轴（PC1和PC2）分别解释18.1%和11.7%的变异。PERMANOVA显示各处理间盲肠细菌群落组成存在显著整体差异（R2 = 0.3483，pseudo-F = 1.336，p = 0.015），而PERMDISP检验未检测到多元离散度的显著差异（F = 1.5221，p = 0.277）。门水平上盲肠细菌群落以Bacteroidota、Firmicutes_A、Firmicutes_D、Actinobacteriota、Verrucomicrobiota、Firmicutes_C、Desulfobacterota_I、Firmicutes_B、Spirochaetota和Synergistota为主；属水平上优势分类群包括Phocaeicola_A、Cryptobacteroides、Mediterraneibacter_A、Coprenecus、Faecalibacterium、Akkermansia、Lactobacillus、Faecousia、Thermophilibacter和Bacteroides_H。Kruskal–Wallis检验结合Benjamini–Hochberg校正显示，门水平上Spirochaetota未经校正的p值低于0.05（p = 0.0399），但校正后不再显著（校正p = 0.4120）；所有被检门和属水平分类群经多重检验校正后均无显著差异（校正p > 0.05）。
3.3 不同植物源副产物对老龄蛋鸡养分表观利用率的影响：T3组所有被测养分的表观利用率均显著高于对照组（p < 0.05）。所有处理组EE利用率均显著高于对照组（p < 0.05）。T2、T3和T4组Ca和Ash利用率显著高于对照组（p < 0.05）。相反，与对照组相比，T1、T2和T4组DM利用率显著降低，T1组TP利用率显著降低，T1和T2组CP利用率显著降低（p < 0.05）。
3.4 不同植物源副产物对老龄蛋鸡生产性能和蛋品质的影响：T2和T3组产蛋率显著高于对照组（p < 0.05）。各处理间平均蛋重、平均日采食量和料蛋比无显著差异（p > 0.05）。所有处理组蛋壳厚度均显著高于对照组（p < 0.05）。然而，蛋形指数、蛋壳强度、蛋重、蛋白高度、蛋黄颜色和哈氏单位在各处理间无显著差异（p > 0.05）。
讨论部分总结：研究人员讨论了四种植物源副产物对老龄蛋鸡消化酶活性、盲肠微生物区系、养分表观利用率、生产性能和蛋品质的影响。关于消化酶活性，日粮添加不同植物源副产物与胃肠道消化酶活性变化相关，呈现明显的胃肠道段特异性响应，PKM和SFM日粮在部分消化酶活性上表现出有利响应，但这些效应在各胃肠道段间并不一致。PKM的正向响应可能与其相对较高的β-甘露聚糖型非淀粉多糖含量有关，膳食纤维组分可调节胃肠道发育和食糜滞留时间，从而影响消化液分泌动态，并可能通过调节胃肠道活动和胰腺反应性参与胰腺分泌功能的适应性调节，但由于本研究未直接测定纤维组分、胃肠道通过时间和胰腺分泌功能，该潜在机制仍属假设。SFM对消化酶活性的影响可能与其营养特性有关，既往研究表明日粮添加SFM可改善老龄蛋鸡肠道形态特征，表现为绒毛高度与隐窝深度比值和杯状细胞密度增加，可能有助于形成更有利的养分消化吸收环境。关于盲肠微生物区系，各处理组间α多样性指数无显著差异，表明以PKM、RBM、SFM或ZBS部分替代豆粕未显著改变盲肠微生物α多样性；而基于Bray–Curtis相异矩阵的PCoA显示各处理间微生物群落组成存在差异，PERMANOVA支持这一观察（R2 = 0.3483，p = 0.015），PERMDISP显示组间多元离散度无显著差异（p = 0.277），表明日粮蛋白质替代与整体盲肠微生物群落组成差异相关，尽管微生物丰富度和多样性未发生显著变化。门水平上，所有含非常规蛋白质源的日粮中优势门均为Bacteroidota和多个Firmicutes谱系，这一核心群落结构与家禽肠道微生物的经典研究高度一致。属水平上，盲肠微生物包含若干可能参与肠道微生物代谢的细菌属，包括Faecalibacterium、Akkermansia和Thermophilibacter，但经Benjamini–Hochberg校正后未检测到被检细菌属相对丰度的显著差异。关于养分表观利用率，四种植物源副产物对养分表观利用率的影响因养分和日粮处理而异，部分参数改善而另一些降低；SFM处理在养分表观利用率上表现出相对有利的响应，其CP和某些矿物质相关参数显著高于对照组，但并非在所有被测养分上均一致优越。PKM、RBM和ZBS的响应也因养分而异，表明其营养特性和添加水平可能共同影响养分利用率。一个重要考虑是PKM、RBM、SFM和ZBS在不同日粮添加水平下评估，因此观察到的差异反映的是原料特性、添加水平和整体日粮组成的综合效应，而非仅原料内在品质的差异，本研究结果不应被解释为证明PKM、RBM、SFM、ZBS与SBM之间的一般营养等效性。关于生产性能和蛋品质，以PKM、RBM、SFM或ZBS部分替代SBM未导致老龄蛋鸡被测生产性能参数或主要蛋品质参数的显著降低，表明这些植物源副产物可纳入试验日粮而不对这些被测指标产生不良影响；但不同副产物的效应存在差异，可能与其营养组成、养分可利用性以及对消化功能和肠道微生物环境的潜在影响有关。PKM组产蛋率数值上增加、料蛋比数值上明显降低、蛋壳厚度显著增加，而其他生产性能和蛋品质参数未受影响。RBM组产蛋率和蛋壳厚度显著高于对照组，而平均日采食量、蛋重、料蛋比和其他蛋品质参数保持不变；值得注意的是，RBM组产蛋率和蛋壳厚度的增加伴随着部分消化酶活性和某些养分表观利用率的降低，但本研究未建立这些消化响应与生产性能之间的直接关系。SFM组产蛋率和蛋壳厚度显著增加，而其他生产性能和蛋品质参数未受显著影响。ZBS日粮添加8%未显著影响生产性能或主要蛋品质参数，但蛋壳厚度显著增加。总体而言，在本研究条件下，以PKM、RBM、SFM和ZBS部分替代SBM未导致老龄蛋鸡产蛋后期被测生产性能或蛋品质参数的显著降低，且某些处理改善了产蛋率或蛋壳厚度；尽管蛋壳厚度增加幅度相对较小，可能反映蛋壳结构特征的适度变化，但这些变化不一定转化为蛋壳强度改善或破损风险降低，因此观察到的增加的生物学和实践意义应谨慎解释。消化酶活性、盲肠微生物组成和养分表观利用率的结果进一步表明，被测植物源副产物影响了消化生理和肠道微生物组成的多个方面，但这些响应与生产性能之间的关系在本研究中未直接建立。
研究结论翻译：总之，以PKM、RBM、SFM或ZBS部分替代SBM在80周龄海兰褐蛋鸡中产生原料特异性和胃肠道段特异性的消化酶活性响应。盲肠微生物α多样性在各处理间无显著差异，而整体微生物群落组成存在显著差异。单个细菌分类群相对丰度的差异也被观察到，但经多重检验校正后不显著。SFM组所有六个被测养分参数的表观利用率均显著高于对照组，而PKM、RBM和ZBS呈现混合的、养分特异性的响应。RBM和SFM显著提高产蛋率，而所有四个处理组蛋壳厚度均显著高于对照组。平均蛋重、平均日采食量、料蛋比和大多数其他蛋品质参数未受显著影响。总体而言，在本研究所评估的特定日粮配方和添加水平下，PKM、RBM、SFM和ZBS显示出作为SBM部分替代物的潜力，尽管其营养等效性无法从本研究结果中确立。这些发现为植物源副产物作为老龄蛋鸡日粮替代饲料资源的潜在应用提供了实验证据。然而，用于微生物分析的鸡只数量有限、日粮配方差异以及缺乏微生物功能的直接测定限制了观察到的响应的解释，且微生物变化与消化功能或生产性能之间的因果关系无法从本研究结果中确立。此外，每种原料仅评估一个添加水平，无法确定最佳添加水平。再者，本研究未全面评估肠道健康。未来研究应调查这些植物源副产物的多个添加水平，全面表征其营养组成，并进行更稳健的胃肠道和微生物学评估（包括微生物功能分析），以确定适宜的添加水平并进一步评估其作为蛋鸡日粮替代饲料原料的潜在应用。
