《Agriculture》:Hermetia illucens Oil in Calf Milk Replacers: Effects on Fatty Acid Digestibility, Fecal Excretion, and Hair Cortisol at Weaning
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替代脂质来源在犊牛代乳粉(calf milk replacers,CMRs)中的应用可能改变犊牛由反刍前(pre-ruminant)阶段向反刍阶段过渡期间的脂肪酸(fatty acid,FA)消化。本研究评估了在代乳粉中添加黑水虻(Hermetia illuc
替代脂质来源在犊牛代乳粉(calf milk replacers,CMRs)中的应用可能改变犊牛由反刍前(pre-ruminant)阶段向反刍阶段过渡期间的脂肪酸(fatty acid,FA)消化。本研究评估了在代乳粉中添加黑水虻(Hermetia illucens)油对奶牛犊牛日粮FA摄入量、粪便排泄、表观消化率(apparent digestibility)及断奶时毛发皮质醇(hair cortisol)浓度的影响。24头犊牛被随机分配至3种等能(isoenergetic)等氮(isonitrogenous)代乳粉(每组n = 8),其脂肪来源不同:80:20棕榈油/椰子油(C)、80:20棕榈油/昆虫油(T20)或60:40棕榈油/昆虫油(T40)。犊牛于70日龄时开始逐渐断奶,于第65至69天采集粪便样本。日粮FA摄入量因处理而异,反映了脂质组成与固体饲料采食量的差异。各日粮处理间未检测到毛发皮质醇浓度的统计学显著差异(P = 0.128)。在实验条件及所研究牛种下,黑水虻油的适度替代未影响断奶期间的总体表观脂肪消化率。然而,T20组长链脂肪酸(long-chain fatty acids,LCFA)和单不饱和脂肪酸(monounsaturated fatty acids,MUFA)的表观消化率较高,T20和T40组的n-6 FA消化率高于对照组。这些差异可能主要反映实验日粮脂肪酸组成的变异。
**研究背景与问题**
代乳粉(CMR)中的膳食脂质是哺乳期犊牛的重要能量来源,日粮脂肪组成、脂肪酸(FA)谱及甘油三酯结构均可影响早期生命的脂质消化与养分利用。反刍前犊牛对长链多不饱和脂肪酸(PUFA)的吸收可能较差,而断奶前后犊牛正处于由反刍前状态向反刍状态过渡的关键阶段,日粮脂肪的消化利用可能随之改变。尽管昆虫衍生脂质作为动物营养替代脂肪源的兴趣日益增长,但关于其在反刍前犊牛中消化与利用的信息仍有限。既往研究虽评估了以黑水虻(Hermetia illucens)油部分或完全替代代乳粉中棕榈油和椰子油的效果,考察了生长性能、采食量、饲料效率及主要养分的全消化道表观消化率,但尚未见针对含黑水虻油代乳粉中个体脂肪酸表观消化率与粪便排泄的研究。此外,毛发皮质醇可作为下丘脑-垂体-肾上腺(hypothalamic–pituitary–adrenal,HPA)轴长期活性的非侵入性指标,可用于考察断奶这一关键过渡阶段日粮脂肪配方与生理应激标志物的潜在关联。基于此,研究人员开展了本研究。
**研究内容与意义**
研究人员对Altomonte等人所报道的同一实验队列进行二次分析,评估了三种等能等氮代乳粉(脂肪来源不同)对奶牛犊牛日粮FA摄入量、粪便FA排泄、表观消化率及断奶时毛发皮质醇浓度的影响。结果表明,黑水虻油的适度替代未影响总体表观脂肪消化率,但改变了特定脂肪酸类别的摄入量与表观消化率,且各处理间毛发皮质醇浓度无显著差异。该研究为黑水虻油作为犊牛代乳粉替代脂肪源的消化利用价值提供了新的证据。
**关键技术方法**
本研究为Altomonte等人所报道实验队列的二次分析,样本采集自意大利中部一商业奶牛场;24头弗里斯兰(Friesian)犊牛随机分为3组(每组8头),分别饲喂等能等氮商业代乳粉(C组:80:20棕榈/椰子油;T20组:80:20棕榈/黑水虻油;T40组:60:40棕榈/黑水虻油),10周龄逐渐断奶。主要技术方法:以酸不溶性灰分(acid-insoluble ash,AIA)为内源标记计算全消化道表观消化率;以配备火焰离子化检测器(flame ionization detector,FID)的Clarus 480气相色谱分析脂肪酸甲酯(fatty acid methyl esters,FAMEs);以甲醇萃取毛发结合竞争性酶免疫分析测定皮质醇;采用限制性最大似然(restricted maximum likelihood,REML)线性混合模型、单因素模型及Kruskal–Wallis检验分析数据,以Benjamini–Hochberg错误发现率(false discovery rate,FDR)程序校正多重比较。
**研究结果**
日粮脂肪酸摄入量:各组FA摄入趋势存在差异,主要反映实验代乳粉的脂肪酸组成及开食料采食量的贡献。T40组第4至9周多不饱和脂肪酸(PUFA)摄入量及中链脂肪酸(medium-chain fatty acids,MCFA)摄入量高于其他组;T20组哺乳期大部分时间饱和脂肪酸(SFA)与短链脂肪酸(short-chain fatty acids,SCFA)摄入量较低。第65至69天各组粗脂肪采食量无差异,但多种个体FA(如C12:0、C13:0、C16:1 cis-9、C18:1 trans 9、C18:2 trans 9,12等)摄入量存在处理间差异,经FDR校正后多数个体效应仍显著,仅SCFA类摄入量的差异保持显著。
粪便脂肪酸排泄:总粪便脂肪(g/day)及各类FA排泄量在组间无显著差异;仅C20:3 n3在FDR校正后差异显著,对照组高于两个昆虫油组,其余基于名义p值的差异应视为探索性结果而非稳健的处理效应。
脂肪酸表观消化率:各组总体表观脂肪消化率均较高(约90%~91%)且无差异;主要FA如油酸(C18:1 cis 9)与亚油酸(C18:2 cis 9,12)消化率超过90%,而部分低摄入量次要FA因日粮摄入量极低且可能存在内源性与微生物贡献而无可检测消化率值。T20组长链脂肪酸(LCFA)与单不饱和脂肪酸(MUFA)表观消化率显著高于对照组(93.60%对84.39%;91.97%对83.03%),T20与T40组n-6 FA消化率高于对照组(96.44%、95.59%对91.32%),FDR校正后上述类别差异仍显著。
毛发皮质醇:各组毛发皮质醇浓度中位数分别为16.92、14.12和19.86 pg/mg,组间无统计学显著差异(Kruskal–Wallis检验,H = 4.105,P = 0.128;ε
2 = 0.140)。
**讨论总结**
讨论指出,FA摄入量的差异主要反映日粮脂质组成及开食料采食量的差异;粪便FA排泄中经多重比较校正后的证据有限。T20组较高的MUFA和LCFA表观消化率提示处理相关差异,可能反映日粮FA供给与脂质代谢的差异,亦可能与影响胶束增溶及肠道吸收的FA理化性质有关,但胆汁分泌、胰脂肪酶活性、胶束形成及肠道脂肪酸吸收未直接评估。接近断奶时固体饲料来源脂质比例增加,瘤胃微生物的脂解与生物氢化可改变到达肠道的FA谱;且各组开食料自由采食且采食量不同,无法将脂质源效应与FA组成变化分离,故观察到的差异应视为对整体日粮脂质谱改变的响应。毛发皮质醇为长期皮质醇暴露的指标而非直接特异的应激测量,其浓度受毛发生长动态、采样部位、环境污染及分析方法等多种因素影响。
**结论**
在实验条件及所研究牛种下,以黑水虻油替代代乳粉中的椰子油未显著影响断奶期间的总体表观脂肪消化率,但多种FA摄入量及LCFA、MUFA和n-6 FA的表观消化率存在差异;这些差异可能主要反映实验日粮FA组成的变化,特定脂肪酸利用的差别亦不能完全排除。鉴于粪便FA排泄可能包含内源性与微生物贡献,对表观消化率差异的解释应谨慎。各处理间毛发皮质醇浓度无统计学显著差异,但鉴于样本量有限及分析验证的初步性质,应谨慎解读,且不排除日粮脂质组成对皮质醇暴露的潜在影响。需进一步研究以直接评估瘤胃发育与功能。