《Animal Feed Science and Technology》：Integrative Nutritional and Biotechnological Approaches to Improve Rumen Lipid Metabolism—A Review
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Mariam Ahmed|Shehata Zeid|Samir El-Zarkouny|Eman Elwakeel•将天然添加剂与生物技术手段相结合的综合策略。•天然植物化学物质可调控反刍动物瘤胃中的脂质生物加氢途径。•纳米包封与发酵技术可提升添加剂的稳定性和功效。•多组学方法有
Mariam Ahmed|Shehata Zeid|Samir El-Zarkouny|Eman Elwakeel
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将天然添加剂与生物技术手段相结合的综合策略。
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天然植物化学物质可调控反刍动物瘤胃中的脂质生物加氢途径。
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纳米包封与发酵技术可提升添加剂的稳定性和功效。
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多组学方法有助于揭示微生物参与脂质代谢的机制。
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提出了用于可持续反刍动物饲养的精准营养框架。
引言
近期在反刍动物营养领域的研究不断表明，减少饱和脂肪酸的含量，同时增加n-3多不饱和脂肪酸及共轭亚油酸的比例，能够提升牛奶和肉类的营养价值。大量研究结果也证实，这些变化有助于降低慢性疾病的风险（álvaro等人，2022；Marques等人，2019；Ponnampalam等人，2024）。天然饲料添加剂，如植物化学物质、藻类和益生菌，因具有调控瘤胃发酵和脂质代谢的能力而受到广泛研究；然而，由于其在瘤胃中的不稳定性和不同的体内反应特性，这类添加剂的应用存在一定限制（Majewska等人，2022；Sena等人，2024；Silva等人，2021）。与此同时，包封、纳米制剂以及基于发酵的递送系统等技术创新被开发出来，用以提高添加剂的稳定性并实现精准释放（Amalia等人，2025；Tolve等人，2021b；Zeid等人，2025），而多组学方法则进一步深化了人们对微生物及代谢途径的理解（Stergiadis等人，2021；Zhang等人，2025）。
以往关于瘤胃脂质代谢的研究涵盖了微生物机制、植物多酚与单宁、研究中的不足以及包封技术等方面（Frutos等人，2020；Louren?o等人，2010；Tolve等人，2021b；Toral等人，2024；Vasta等人，2019）。但这些研究并未构建出一个将膳食中的生物活性化学物质、生物技术递送平台以及微生物反应相互关联的统一模型，而是将营养干预、瘤胃微生物群落以及递送系统视为相互独立的领域。在此背景下，“整合”指的是以系统化且基于机制理解的方式，将营养策略（生物活性饲料成分）、瘤胃微生物相互作用以及先进的递送技术结合在一起，形成一个整体框架，从而实现对瘤胃脂质代谢的协同调控（Agriopoulou等人，2023）。例如，植物化学物质、藻类来源的多不饱和脂肪酸或益生菌补充剂的效果，可能会因递送技术的影响而发生变化，这些技术会改变它们在瘤胃中的存在形式及微生物对其的接触程度，进而影响生物加氢反应及脂肪酸的代谢（Agriopoulou等人，2023；Tolve等人，2021b）。这种缺乏整合的情况一直制约着人们对相关机制的理解，也阻碍了能够有效调控瘤胃脂质代谢的策略的发展。因此，本综述将植物化学物质、藻类来源的化合物以及微生物补充剂与包封、纳米制剂和基于发酵的系统等先进递送技术相结合。通过将营养学证据与基于机制和技术的方法相融合，本综述旨在阐明综合策略如何有助于提高瘤胃脂质代谢的可预测性，以更可持续的方式改善反刍动物源性产品的脂肪酸组成，同时也要认识到，不同实验条件下的支持性证据的强度和一致性存在差异。
章节要点
研究方法
本研究属于叙述性综述，旨在系统总结和整合目前关于瘤胃脂质代谢、生物加氢途径以及用于调控反刍动物脂质利用的最新研究进展。与系统性综述不同，本研究并未遵循完全标准化的流程，而是旨在为这一主题提供一个全面且结构清晰的概览。所采用的研究方法旨在提升研究的透明度。
瘤胃脂质代谢研究的历史演变
关于瘤胃脂质代谢的研究经历了三个主要阶段：20世纪初对生物加氢途径的初步描述性研究，随后是营养策略的发展，最近则侧重于微生物调控及精准饲养技术的研究。在20世纪的早期描述性研究阶段，研究重点在于探讨膳食中的不饱和脂肪酸如何在瘤胃中通过微生物的脂解、异构化和还原作用转化为饱和脂肪酸（Kepler等人，1966）。
用于调控瘤胃生物加氢的营养策略
要通过调控瘤胃中的生物加氢反应来优化动物产品中的脂肪酸组成，需要从基础日粮入手采取综合性措施。因此，多项体内研究探讨了不同类型粗饲料以及粗饲料与精料的比例作为降低牛奶中饱和脂肪酸含量、增加不饱和脂肪酸及生物活性中间体含量的营养策略（Bargo等人，2006；Bargo等人，2002；Loor等人，2005）。不过，精料添加对牛奶脂肪产量及脂肪酸构成的影响并非一致，因为
综合策略：连接自然方法与技术手段
在反刍动物营养研究中，“整合”指的是构建一种协调统一的框架，将营养干预措施与生物技术手段有机结合，从而在瘤胃生态系统中产生协同效应（Agriopoulou等人，2023）。这一概念并非简单的同步使用多种手段，而是涉及多种相互作用的机制，这些机制能够同时调控微生物群落、发酵过程以及瘤胃脂质代谢（Amin等人，2021）。
对食品质量、安全及人类营养的意义
对瘤胃生物加氢反应的调控会影响反刍动物源性食品的脂肪酸组成，而这些食品在全球饮食中的脂肪摄入量中占据重要比例。不饱和脂肪酸的过度加氢会导致CLA和长链n-3多不饱和脂肪酸等有益脂质的含量下降，进而降低牛奶和肉类的营养价值（Ponnampalam等人，2024）。通过使用天然饲料添加剂和生物技术手段对生物加氢反应进行精准调控，可以限制不饱和脂肪酸的饱和程度，从而增加动物产品中CLA和多不饱和脂肪酸的含量。
研究空白与未来方向
尽管在瘤胃生物加氢反应的相关知识以及用于调控它的膳食和生物技术方法方面已取得显著进展，但仍存在不少概念性和实践性的难题。其中一个重要缺陷是，目前的生物加氢反应模型很少考虑基础日粮的成分构成（Dewanckele等人，2020；Makmur等人，2023）。研究表明，饲养方式、粗饲料类型以及粗饲料与精料的比例都会对生物加氢反应途径以及动物对膳食成分的反应产生显著影响。
提出的精准营养框架
为了整合现有的研究成果，我们提出了一种精准营养的概念框架，该框架将非饱和脂肪酸与先进的生物技术手段以及基于组学的技术分析相结合（见图4）。在这一框架中，植物化学物质、藻类和益生菌等生物活性化合物被视为主要的功能成分，而包封和发酵技术则充当递送和稳定系统，以提高这些成分的效能（Contreras-López等人，2024）。多组学技术
结论
要有效调控瘤胃生物加氢反应，需要借助多种相互关联的途径，包括天然添加剂的运用、微生物调控以及生物技术手段的整合。虽然植物化学物质、藻类脂质和微生物补充剂展现出一定的潜力，但由于体内反应的不一致性以及受日粮类型影响的差异性，这些方法的重复性较差。包封、纳米制剂以及多组学等新兴技术为提升添加剂的稳定性和精准度提供了可能，但还需要进一步的长期验证。
CRediT作者贡献说明
Elwakeel Eman Ail：文献综述与编辑、初稿撰写、研究指导、资源提供、概念构思。Shehata Zeid：文献综述与编辑、初稿撰写、研究实施、概念构思。El-Zarkouny Samir Z.：文献综述与编辑、初稿撰写、研究验证、研究实施、概念构思。Ahmed Mariam Gamal：文献综述与编辑、初稿撰写、研究指导、研究方法设计、研究实施、概念构思。
利益冲突声明
我们需要声明，本篇论文不存在任何已知的利益冲突。
