百里酚介导的瘤胃纤维分解微生物群与肌肉代谢重塑改善羊肉品质

《Food Research International》:Thymol-driven remodeling of rumen fibrolytic microbiota and muscle metabolism improves lamb meat quality

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月22日 来源:Food Research International 8.8

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   •百里香酚通过减少某些饱和脂肪酸改善生长并优化羔羊脂质谱。•百里香酚通过抑制淀粉解细菌并富集以Fibrobacter(纤维杆菌)为代表的核心纤维分解菌类,重塑瘤胃生态。•百里香酚改变瘤胃发酵,提高乙酸产量,并激活骨骼肌内不饱和脂肪酸合成通路。•多组学整合分析揭示,微生物代谢物

  
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    百里香酚通过减少某些饱和脂肪酸改善生长并优化羔羊脂质谱。
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    百里香酚通过抑制淀粉解细菌并富集以Fibrobacter(纤维杆菌)为代表的核心纤维分解菌类,重塑瘤胃生态。
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    百里香酚改变瘤胃发酵,提高乙酸产量,并激活骨骼肌内不饱和脂肪酸合成通路。
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    多组学整合分析揭示,微生物代谢物协同驱动羔羊体内健康促效脂质的沉积。

引言

全球人口的快速增长和可支配收入的提高大幅推高了消费者对动物蛋白的需求(Menchaca, 2021)。羔羊肉因其丰富的蛋白质含量、低胆固醇水平以及丰富的共轭亚油酸(CLA)而备受青睐(Chikwanha et al., 2018)。现代绵羊养殖业普遍采用集约化高浓缩料(HC)饲喂方案以最大化生产效率。然而,长期饲喂HC日粮会对绵羊健康和肉品质产生不利影响。富含谷物的日粮在瘤胃中发酵迅速,有机酸产量远超机体吸收和唾液缓冲能力,从而引发瘤胃酸中毒(pH < 5.6)(Nagaraja & Titgemeyer, 2007)。酸性环境促进淀粉解菌群增殖并抑制纤维分解菌群,导致瘤胃上皮屏障受损(Elmhadi et al., 2022)。随后革兰氏阴性菌裂解释放大量脂多糖。这些内毒素通过循环系统移位,引发组织氧化应激和全身性炎症,同时显著降低动物采食量和生长性能(Meng et al., 2023; Monteiro & Faciola, 2020)。此外,这种严重的代谢应激会直接损害羔羊肉的物理特性和营养成分,导致饱和脂肪酸(SFA)过度沉积(Cherif et al., 2018)。克服肉类营养品质的下降已成为健康食品产品开发的关键挑战。
调控瘤胃发酵是减轻HC日粮不利影响的主要策略。虽然离子载体抗生素莫能菌素能有效降低乳酸产量并提高瘤胃pH,从而调节瘤胃发酵,但由于对药物残留和抗菌药物耐药的担忧,其在多个国家已被禁用(Nagaraja et al., 1985)。因此,植物源饲料添加剂(PFAs)作为安全且具有经济可行性的替代品受到日益增长的关注。百里香酚是一种天然单萜类化合物,主要存在于唇形科(Lamiaceae)植物中,具有强效的抗菌、抗氧化和抗炎特性(Marchese et al., 2016; Nagoor Meeran et al., 2017)。作为饲料添加剂,百里香酚通过选择性抑制特定微生物来深度优化瘤胃发酵效率。适当剂量的百里香酚可显著提高纤维分解菌的丰度并抑制乳酸产生菌群,从而有效稳定瘤胃内环境并优化挥发性脂肪酸(VFA)的生产谱(Al-Dabisi et al., 2023; Evans & Martin, 2000; Fukuda, Lu, Jessup and Drewery, 2024, 2025)。这些微生态变化对于减轻酸中毒风险和维护畜群健康尤为关键。
以往研究报道,百里香酚影响反刍动物瘤胃发酵和微生物组成、生长性能、抗氧化状态及多种肉质指标(Niempo et al., 2010, 2012; Du et al., 2023; Cunha et al., 2023)。然而,这些结果大多被孤立地分别研究。百里香酚是否在HC饲喂条件下改变瘤胃微生物与碳水化合物代谢和纤维降解相关的功能,以及这些变化是否与骨骼肌代谢和脂肪酸组成有关,目前尚不清楚。VFA作为瘤胃发酵的主要终产物,被吸收进入循环系统,参与宿主能量代谢和代谢信号传导(Frampton et al., 2020; B. Chen et al., 2022; He et al., 2025)。因此,补充百里香酚后瘤胃发酵的变化可能伴随着肌肉代谢和脂质相关性状的变化。探究这些关系需要同时评估瘤胃和骨骼肌。瘤胃宏基因组学可表征微生物组成和功能潜力,VFA谱可反映发酵产物,肌肉非靶向代谢组学和脂肪酸分析可描述组织代谢应答和脂质组成。整合这些数据集可以考察瘤胃微生物功能和发酵的变化是否与肌肉代谢和脂质相关表型相关联,从而将现有认识从百里香酚的孤立效应扩展到更广的范围。我们假设,补充百里香酚在HC饲喂条件下通过调节瘤胃微生物功能和VFA代谢改善肉质,并伴随骨骼肌代谢和脂质组成的相应变化。为验证此假设,我们评估了生长性能、血液代谢参数和肉质指标,同时进行瘤胃宏基因组分析、瘤胃VFA谱分析、肌肉非靶向代谢组学分析和肌肉脂肪酸组成分析。本研究考察百里香酚相关的瘤胃发酵变化是否与肌肉代谢表型和肉质相关联,并为开发优质功能性反刍动物肉制品提供理论基础。

节选片段

材料与方法

所有实验设计和方案均经中国科学院西北生态环境资源研究院学术委员会审查批准(批准编号:CAS201810082)。动物实验程序严格遵循ARRIVE指南(Sert et al., 2020)。

生长性能和血清生化参数

百里香酚对湖羊生长性能影响的初步分析(表1)显示,T1组和T3组的平均日增重(ADG)均显著高于CON组(P < 0.05),而平均日采食量(ADFI)和料重比(FCR)无显著变化(P > 0.05)。血清指标分析显示,T1组IgG水平显著升高,同时总胆固醇(TC)降低;T3组IgA浓度升高,同时TC和总蛋白(TP)水平降低(P < 0.05)。此外,呈下降

讨论

与传统体外评估或孤立瘤胃发酵研究不同,我们的全面体内研究证明百里香酚可调节HC日粮喂养绵羊的瘤胃-肌肉轴。具体而言,百里香酚富集纤维分解菌群及其核心酶,提高瘤胃pH值,使发酵转向乙酸生产。这种优化不仅改善宿主免疫应答、脂质稳态和生长性能,还驱动

结论

总之,在HC日粮条件下,每公斤补充1克百里香酚改善了绵羊的生长性能和多项肉质及营养性状,同时改变了瘤胃发酵。宏基因组学、VFA、肌肉代谢组学和脂肪酸数据的整合分析揭示了瘤胃和骨骼肌之间存在协调的、与处理相关的变异。这一模式包括与纤维分解相关的微生物菌群和功能特征的富集、瘤胃VFA谱的变化以及较低水平的

作者贡献声明

程辛东:原稿撰写、软件、方法学、调查、概念设计。杜霞:方法学、调查、概念设计。冯梦雨:方法学、调查。梁艳平:方法学、调查。王延军:方法学、调查。郭翠萍:方法学、调查。王纪伟:方法学、调查。钟崇越:资源。丛海涛:资源。杨国:文稿审阅与编辑、指导、经费获取、概念设计。

伦理声明

本研究按照ARRIVE(动物研究:活体实验报告)指南进行。
本研究经西北生态与环境资源研究所批准。
(批准编号:CAS201810082)。

利益冲突声明

作者声明不存在任何已知的竞争性经济利益或个人关系,这些利益或关系可能影响本文所报告的工作。

致谢

我们衷心感谢黄河三角洲滩羊产业技术研究院和东营黄河三角洲生物基因与分子精准育种实验室团队为本研究提供的支持。我们诚挚感谢BioRender(biorender.com)为创建图形摘要提供了关键图形元素。本研究得到山东省重点研发计划[资助编号];
程辛东|杜霞|冯梦雨|梁艳平|王延军|郭翠萍|王纪伟|钟崇越|丛海涛|杨国
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