《Poultry Science》：Evaluation of the jejunal microbiota and microbial markers in laying hens fed diets with black soldier fly larval fat as a partial or total replacement for soybean oil
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本研究评估了以黑水虻（*Hermetia illucens*）幼虫（BSF）脂肪部分或完全替代豆油对蛋鸡空肠微生物生态系统及微生物活性的影响。研究采用三种日粮：基于豆油的日粮（SO）以及分别以昆虫脂肪替代50%（BSF50）或100%（BSF100）豆油的两种
本研究评估了以黑水虻（*Hermetia illucens*）幼虫（BSF）脂肪部分或完全替代豆油对蛋鸡空肠微生物生态系统及微生物活性的影响。研究采用三种日粮：基于豆油的日粮（SO）以及分别以昆虫脂肪替代50%（BSF50）或100%（BSF100）豆油的两种日粮。研究人员对空肠食糜的理化参数、短链脂肪酸（SCFAs）及微生物组成进行了分析，并采用16S rRNA基因测序技术，利用PICRUSt2预测功能代谢潜力。日粮处理对食糜重量、干物质、黏度、pH值、总SCFA水平及微生物α多样性均无显著影响（P > 0.05）。然而，添加BSF脂肪显著降低了腐败性短链脂肪酸（PSCFAs）浓度，主要通过异丁酸含量显著下降（P < 0.001）实现，而在完全替代组中异戊酸含量则显著升高（P?=?0.011）。与豆油日粮组相比，乙酸相对比例显著增加（P?=?0.002），而丙酸相对比例显著降低（P < 0.001）。完全替代豆油促进了厚壁菌门（Firmicutes）相关发酵型及产孢型类群的转变（P < 0.05），包括芽孢杆菌属（*Bacillus*）、类芽孢杆菌属（*Paenibacillus*）及若干梭菌纲（Clostridia）相关谱系，而豆油的存在则有利于罗伊氏乳杆菌（*Lactobacillus reuteri*）的生长（P < 0.05）。生物标记物分析（LEfSe）支持上述模式，揭示了部分替代条件下梭菌纲（Clostridia）相关类群的富集，以及完全替代条件下芽孢杆菌目（Bacillales）和类芽孢杆菌目（Paenibacillales）相关类群的富集。PICRUSt2功能预测表明，BSF脂肪的添加与胆汁酸生物合成及碳水化合物代谢相关通路的预测丰度升高（P < 0.05）相关，而与氧化磷酸化及某些脂质和氨基酸代谢过程相关的通路预测丰度则降低（P < 0.05）。总体而言，以 *H. illucens* 幼虫脂肪替代豆油可调节空肠微生物群及其预测代谢潜力，且不破坏整体微生物多样性或发酵强度，表明昆虫源脂质可作为能够塑造蛋鸡空肠微生物生态系统的替代性日粮脂肪来源。
**论文解读：黑水虻幼虫脂肪替代豆油对蛋鸡空肠微生物生态的影响**
**一、研究背景与目的**
随着全球对可持续畜禽生产的关注日益增加，昆虫基饲料原料在家禽营养中的应用受到广泛关注。黑水虻（*Hermetia illucens*）是目前全球商业化程度最高的双翅目昆虫物种，其生物质富含蛋白质和脂肪，并具有抗菌肽、月桂酸和益生元几丁质等功能性成分。现有研究多聚焦于黑水虻生物质（如虫粉）对家禽胃肠道微生态的影响，而针对昆虫源脂肪作为替代性能量饲料原料的研究相对较少。黑水虻幼虫（BSF）脂肪的脂肪酸组成介于植物脂肪和动物脂肪之间，但因其高饱和脂肪酸含量而更接近动物脂肪。月桂酸（C12:0）是BSF脂肪中的主要饱和脂肪酸，属于中链脂肪酸（MCFA），具有促生长和抗菌特性。
尽管BSF脂肪表现出对家禽病原菌的抗菌活性及抗寄生虫活性，但其对小肠微生物群落的影响信息仍然有限。在鸡的消化道中，盲肠被认为是微生物发酵的主要场所，但空肠直接暴露于日粮脂质，是脂肪消化和脂肪酸吸收的主要部位。因此，日粮脂肪源的差异可能影响空肠微生物群落的组成和代谢活性，为空肠微生态研究提供了生物学相关性。目前大多数研究聚焦于盲肠微生物群，而对上消化道（尤其是空肠）的研究相对不足。已有研究报道了BSF脂肪对蛋鸡盲肠微生物α多样性和属水平丰度无显著影响，但对肉鸡空肠某些微生物种群也无显著变化，而火鸡空肠中肠杆菌科受到抑制。这些不一致的结果表明，BSF脂肪对肠道微生物的影响可能因禽种、年龄和肠道节段而异。
鉴于月桂酸-rich BSF脂肪对空肠和盲肠微生物的影响存在不一致性，特别是与豆油（SO）相比时，有必要开展针对性研究。因此，本研究的目的是评估在蛋鸡日粮中部分或完全替代豆油对空肠微生态的影响，重点关注微生物组成和短链脂肪酸（SCFA）浓度的变化。
**二、研究方法概述**
本研究在波兰奥尔什丁瓦尔米亚-马祖里大学家禽科学和养蜂系实验家禽场进行。研究人员选取168只56周龄海兰褐蛋鸡，随机分为3个处理组，每组28个重复，每个重复2只鸡。三个处理组分别为：SO组（100%豆油）、BSF50组（50%豆油+50%冷榨黑水虻幼虫脂肪）、BSF100组（100%黑水虻幼虫脂肪完全替代豆油）。试验持续12周，至68周龄结束。试验结束时，每组随机选取9只鸡（n=9）进行屠宰，采集空肠食糜样品，用于理化参数测定、短链脂肪酸（SCFAs）分析以及16S rRNA基因测序。DNA提取使用专用试剂盒，16S rDNA V3-V4区域扩增后通过MiSeq平台进行二代测序。生物信息学分析使用QIIME 2平台，基于SILVA 138参考数据库进行物种分类，DADA2算法用于去噪和生成扩增子序列变体（ASVs）。微生物功能预测使用PICRUSt2软件，基于KEGG数据库注释功能通路。统计分析采用RStudio进行，包括单因素方差分析或Kruskal-Wallis检验，α多样性和β多样性分析使用vegan包，差异丰度分析使用LEfSe方法。
**三、主要研究结果**
**微生物活性：** 日粮处理对空肠食糜重量、干物质含量、黏度和pH值均无显著影响。然而，BSF脂肪的添加显著降低了腐败性短链脂肪酸（PSCFAs）浓度，这主要归因于异丁酸含量的显著降低。完全替代组中异戊酸浓度显著升高。总SCFA浓度不受日粮处理影响。在SCFA谱方面，乙酸相对比例显著增加，而丙酸相对比例显著降低。这些结果表明，BSF脂肪改变了空肠发酵产物的组成，但不影响总SCFA产量。
**多样性与分类学丰度：** α多样性指数在各处理组间无显著差异，表明BSF脂肪替代未破坏微生物群落的内部多样性。维恩图显示，BSF100处理组具有最高比例（34.5%）的独有属水平类群。β多样性分析中，仅基于Canberra相异度矩阵的主坐标分析显示SO与BSF100组之间存在显著差异。主成分分析表明，Firmicutes和Actinobacteriota与BSF100处理相关联，而Cyanobacteria和Proteobacteria与SO和BSF50处理相关联。在属水平上，Bacillus、Streptococcus、Pantoea和Turicibacter与BSF100处理相关，而Lactobacillus与SO处理相关。
在门水平上，Firmicutes、Proteobacteria、Cyanobacteria和Actinobacteriota的相对丰度在各处理间无显著变化。然而，在纲水平上，BSF100组中Clostridia和Coriobacteriia的丰度显著高于SO组。在目水平上，Bacillales、Clostridiales和Paenibacillales的丰度在BSF100组中显著增加，而Peptostreptococcales-Tissierellales在BSF50组中显著增加。在科水平上，Streptococcaceae、Bacillaceae、Peptostreptococcaceae、Paenibacillaceae、Clostridiaceae和Lachnospiraceae的丰度均因BSF脂肪完全替代而增加。在属水平上，BSF100处理显著增加了Bacillus、Paenibacillus、Streptococcus、Pseudoscardovia、Bifidobacterium、Terrisporobacter和Subdoligranulum的丰度。在种水平上，大豆油的存在促进了罗伊氏乳杆菌的生长，而BSF100处理显著增加了枯草芽孢杆菌、类芽孢杆菌和多粘类芽孢杆菌的丰度。
**微生物标记物：** LEfSe分析共鉴定出三个处理组中的差异丰度微生物标记物。SO组中，罗伊氏乳杆菌和格氏乳杆菌富集。BSF50组中，梭菌纲、梭菌目、消化链球菌-瘤胃球菌目、梭菌科以及未培养的梭菌属等被富集。BSF100组中鉴定出数量最多的微生物标记物（19个），主要包括芽孢杆菌纲下的芽孢杆菌目、类芽孢杆菌目、芽孢杆菌科、链球菌科、类芽孢杆菌科、芽孢杆菌属、链球菌属和类芽孢杆菌属，以及枯草芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌和未培养的Turicibacter等。此外，Coriobacteriia纲、Coriobacteriales目、Lachnospirales目及其科，以及Bifidobacterium属和未培养的乳杆菌目在BSF100组中也显著富集。
**功能预测：** PICRUSt2预测结果显示，BSF脂肪的添加显著增加了初级胆汁酸生物合成、次级胆汁酸生物合成以及淀粉和蔗糖代谢相关通路的预测丰度。相反，氧化磷酸化、谷胱甘肽代谢、泛醌和其他萜类醌生物合成、精氨酸和脯氨酸代谢、不饱和脂肪酸生物合成以及硫辛酸代谢相关通路的预测丰度则显著降低。氮代谢通路仅在部分替代（BSF50）条件下预测丰度降低，而在完全替代（BSF100）组中与SO组无显著差异。
**四、讨论与结论**
讨论部分指出，BSF脂肪中高比例的中链脂肪酸（MCFAs）可能提高了其消化率，因为中链脂肪酸可直接被肠细胞吸收。BSF脂肪添加后PSCFA浓度的降低可能反映了微生物代谢活性的转变，而非总发酵强度的变化。BSF100处理组中Firmicutes相关发酵型和产孢型类群的富集，与MCFAs尤其是月桂酸的抗菌特性一致，可能对肠道微生物群落产生选择性压力。Clostridia的增加可能增强厌氧发酵潜力，其代谢产物丁酸等SCFAs对肠道健康具有积极意义。Bacillus和Paenibacillus等产孢菌属的富集可能有助于产生抗菌肽和消化酶，改善营养消化率和病原菌排斥。SO组中罗伊氏乳杆菌的富集表明豆油可能优先支持乳酸杆菌的生长，而月桂酸-rich BSF脂肪可能选择性抑制某些乳酸菌，同时促进产孢型和丁酸产生菌的生长。
研究结论指出，部分或完全替代豆油可调节蛋鸡空肠微生物生态系统，而不影响整体微生物多样性或总SCFA产量。BSF脂肪的添加降低了PSCFA浓度并改变了SCFA谱，这些变化反映了微生物代谢过程的转变。完全替代豆油促进了Firmicutes相关发酵型和产孢型类群的富集。PICRUSt2功能预测显示胆汁酸代谢和碳水化合物利用相关KEGG通路存在差异。综上所述，BSF脂肪能够在维持整体微生物稳定性的同时重塑空肠微生物群，支持其作为蛋鸡日粮中替代性脂质来源的应用潜力。该研究论文发表在《Poultry Science》。
