谈重芳 2024-10-22 15:25:34

    油菜秸秆、酒糟和马铃薯渣作为农业和工业加工过程中的副产品，虽然各自存在一定的局限性和挑战，但通过微生物发酵技术，这些废弃物可以转化为具有更高营养价值和利用潜力的资源。油菜秸秆、酒糟和马铃薯渣等农业和工业废弃物通过微生物发酵技术处理，可以转化为具有更高营养价值和利用潜力的资源。这些发酵产物不仅可以作为优质的饲料原料，还可以用于其他农业和工业领域，从而实现废弃物的资源化利用和循环经济发展。同时，发酵处理还有助于减少环境污染，提高农业生产的可持续性。 互助001号工作站团队成员庞会利博士团队关于三种非常规饲料资源——油菜秸秆、酒糟和马铃薯渣的50 kg大规模模拟生产发酵，前期已经在发酵品质和化学成分改善方面取得了一定结果。在本次微生物组成的研究中发现，扩大发酵及有氧暴露过程中主要微生物的活菌数（图1）相较原料与不加菌组，加菌组发酵88 h后，乳酸菌含量增加，大肠杆菌与梭菌含量降低。有氧暴露第3天，加菌组的乳酸菌含量以及显著高于不加菌组（p < 0.05），这与加菌组较低的pH值，较高的乳酸浓度，以及较长的有氧稳定时间相验证。 图1 扩大发酵及有氧暴露过程中主要微生物的活菌数 图2显示了扩大发酵中细菌和真菌群落的α多样性。相较原料与不加菌组的细菌丰度，加菌组发酵88 h后有更低的Chao1指数与Shannon指数，这与益生菌的抑菌作用以及乳酸乙酸的含量增加有关。此外，发酵88 h后，加菌组真菌的Shannon指数亦低于不加菌组与原料。有氧暴露期间，细菌和真菌Chao指数与Shannon指数下降，这可能因为有氧条件下厌氧细菌的活动受限。同时，由于大规模系统中热量的积累和分散不均匀，核心区域过热，限制了细菌与真菌的生长，导致整体丰度下降。 图2 微生物群落α多样性分析 与有害微生物相反，发酵过程为有益微生物提供了一个良好的生长环境。这些有益微生物能够利用发酵原料中的营养物质进行繁殖，并产生各种酶、维生素等有益物质。这些物质不仅有助于改善饲料的营养价值，还能提高动物的消化能力和免疫力。此外，有益微生物还能与动物肠道内的微生物形成共生关系，促进肠道健康，提高动物的生长性能和健康状况。

谈重芳 2024-10-22 15:25:34

    互助001号工作站团队成员庞会利博士团队关于三种非常规饲料资源——油菜秸秆、酒糟和马铃薯渣的50 kg大规模模拟生产发酵微生物组成的研究中发现，在整个发酵及有氧暴露过程中，非常规饲料加菌组中植物乳杆菌（Lactiplantibacillus）的丰度提高，其它菌种的丰度降低。有氧暴露期间，不加菌组中链霉菌属（Streptomyces）的丰度增加，而加菌组则维持较低丰度。曲霉菌（Aspergillus）是一种广泛存在的霉菌，可用于抗生素合成。发酵使Aspergillus的丰度增加，成为优势菌群，而植物病原菌炭疽菌属（Colletotrichum）的丰度则有所降低。发酵同样增加了加菌组中被孢霉属（Mortierella）的丰度，但随着有氧暴露的进行，两组饲料中Mortierella丰度降低。Mortierella对人和动物通常无致病性，能够降解有机物如非常规饲料中的纤维素、半纤维素和壳聚糖等，对发酵饲料的化学成分变化有一定影响。同时，Mortierella对pH值的变化较为敏感，而有氧暴露期间大规模系统中热量的积累和分散不均匀，加速了微生物的代谢速度，导致饲料变质，pH值升高，影响了Mortierella的生长。 图1 属水平上细菌和真菌群落组成分析 图2反映了微生物群落和发酵品质之间的相关性。在细菌属水平中，芽孢杆菌（Bacillus）、赖氨酸芽胞杆菌（Lysinibacillus）、链霉菌（Streptomyces）与pH值呈正相关（p < 0.05），这可能因为某些Bacillus属的细菌能够分解尿素，产生氨和二氧化碳，导致材料中pH升高。假单胞菌（Pseudomonas）、不动杆菌（Acinetobacter）、明串珠菌属（Leuconostoc）、鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）、短促生乳杆菌（Levilactobacillus）与pH值、中性洗涤纤维呈负相关，这可能因为Leuconostoc和Levilactobacillus属于乳酸菌，能够通过发酵糖类产生乳酸，导致环境中pH值下降，因而大都与乳酸呈正相关。此外，这些微生物在发酵过程中能够分解中性洗涤纤维中的纤维素和半纤维素，降低纤维素在饲料中的含量，表现为与中性洗涤纤维的负相关关系。 在真菌属水平中，隐球菌属（Cryptococcus）、链格孢属（Alternaria）、摩根氏菌属（Monographella）、枝孢菌属（Cladosporium）与pH值和乙酸含量呈负相关，与乳酸含量呈正相关（p < 0.05）。这可能因为乳酸对许多微生物来说相对温和，能够作为碳源进行代谢。而乙酸对大多数微生物具有毒性作用，能够导致细胞内部pH值下降和细胞功能混乱，影响微生物生长。 图2 微生物群落和发酵品质关联分析 经过发酵处理的油菜秸秆、酒糟和马铃薯渣等非常规饲料，其营养价值得到了显著提升，同时有害微生物的数量得到了有效控制。这为后续的动物饲喂提供了良好的工作基础。动物在饲喂这些发酵饲料时，能够更容易地消化吸收其中的营养物质，同时减少因摄入有害微生物而引起的疾病风险，有助于进一步促进动物的生长和发育。

谈重芳 2024-10-22 15:25:34

    非常规发酵饲料已被证明对动物有多种有益影响，包括提高动物的生长性能、营养利用、免疫功能、抗氧化活性和肠道健康。非常规发酵饲料可能富含抗氧化剂，维持肠道微生物群平衡并为其提供营养支持，从而有助于降低动物的氧化应激水平。而发酵非常规饲料的动物实验不仅有助于科学评估其对动物的影响，还有助于推动安全和高效的饲料产品进入市场，满足现代农业生产和消费者需求的变化。 互助001号工作站团队成员庞会利博士团队前期研究表明，枯草芽孢杆菌QB8与植物乳杆菌ZA3用于发酵非常规饲料，可以提高饲料的发酵品质和化学成分，增加有益微生物的数量和相对丰度、减少有害微生物的数量和相对丰度，降低霉菌毒素的含量。出于动物伦理原则，本研究阶段倾向于使用体型较小的哺乳动物，以减少对生理复杂度更接近人类的大型动物的使用，而SD大鼠是生物医学研究中广泛使用的标准化模型，能够为营养和饲料效率相关指标提供参考。 庞会利博士带领团队拟通过评价饲喂发酵非常规饲料对SD大鼠生长指标、脏器系数、血清生化指标、炎症因子及免疫球蛋白、肠道形态及微生物组成、粪便微生物和有机酸等指标的影响作用，探究ZA3和QB8混合发酵非常规饲料在动物生产中的应用，为充分利用非常规饲料资源、开发新型饲料添加剂提供参考。 各组大鼠在正式饲喂实验开始时，平均体重分别为84.03 g、81.97 g和88 g，无显著差异。非常规饲料加菌组（M组）从第21天起增长迅速，直到饲喂结束的第31天时体重显著高于不加菌组（NM组）和豆粕组（S组）。三组实验结束时的平均体重分别为199.20 g、106.6 g和178.43 g，平均日增重分别为3.72 g、0.79 g和2.91 g，差异显著（p < 0.05）。这也与平均日采食量中，加菌组日采食量高于不加菌组和豆粕组相照应（p < 0.05）。相比不加菌组，加菌组和豆粕组料重比更低。这可能是由于发酵饲料中存在大量的有益活菌（主要为乳酸菌）及其代谢产物，能够抑制病原菌生长，促进动物肠道微生物平衡和肠道免疫应答。同时发酵饲料中有着更少的抗营养因子，更易于动物机体的吸收和利用。这也与前期研究中发酵饲料粗蛋白与氨基酸的变化相呼应。 添加益生菌发酵非常规饲料后，由于改善了饲料的适口性、提高了营养价值并抑制了有害菌的生长，因此，SD大鼠的日采食量会低于不加菌组和豆粕组。这一结论为非常规饲料在畜牧业中的应用奠定了基础。

谈重芳 2024-10-22 15:25:34

    非常规发酵饲料作为一种创新的饲料形式，已经展现出对动物生长、营养吸收、免疫功能、抗氧化性能以及肠道健康的显著正面影响。这一类型的饲料不仅富含抗氧化成分，有助于降低动物的氧化应激水平，还能有效维持并优化肠道微生物群的平衡，为微生物提供必要的营养支持。 互助001号工作站庞会利博士团队在前期研究中深入探索了枯草芽孢杆菌QB8与植物乳杆菌ZA3在发酵非常规饲料中的应用。研究结果显示，这两种微生物的联合使用能够显著提升饲料的发酵品质，改善其化学成分，具体表现为有益微生物的数量和相对丰度增加，有害微生物的数量和相对丰度减少，以及霉菌毒素含量的降低。这些变化对于提高饲料的整体质量和安全性具有重要意义。 SD大鼠作为生物医学研究中的标准化模型，具有生理机制清晰、易于操作和管理等优点，能够为营养和饲料效率相关指标提供可靠的数据支持。庞会利博士带领团队评价了饲喂发酵非常规饲料对SD大鼠生长指标、脏器系数、血清生化指标、炎症因子及免疫球蛋白、肠道形态及微生物组成、粪便微生物和有机酸等指标的影响作用。 研究表明：非常规饲料加菌组、不加菌组和豆粕组的SD大鼠的心、肝、脾、肺和肾等脏器系数均无显著差异，并且各处理组的SD大鼠间标准方差较小，仅为0.00~0.01。脏器系数与动物由中毒引起的病变情况息息相关，是毒性试验中的参数之一。动物脏器系数上升说明动物脏器增生肥大或水肿充血，动物脏器系数下降则说明动物脏器萎缩或退行性病变。本研究中三组间无统计学差异，表明非常规发酵饲料对SD大鼠无毒副作用。 表1 各组SD大鼠脏器系数 指标Indicator （%） 处理组Treatment SEM p 值 M NM S 心 0.464±0.032a 0.517±0.009a 0.464±0.010a 0.00 NS 肝 3.989±0.126a 4.044±0.046a 3.931±0.081a 0.01 NS 脾 0.298±0.026a 0.214±0.014a 0.266±0.010a 0.00 NS 肺 0.607±0.013a 0.613±0.011a 0.593±0.014a 0.00 NS 肾 0.810±0.022a 0.872±0.013a 0.882±0.016a 0.00 NS 三组日粮间的血清炎症因子数值无显著性差异。其中，非常规饲料加菌组的α肿瘤坏死因子与γ干扰素值为148.04和688.75，略低于不加菌组和豆粕组，说明SD大鼠对加菌组饲料耐受良好，无炎症反应。白细胞介素10（IL-10）是一种来源广泛、功能多样的细胞因子，参与炎性和免疫反应；γ干扰素（IFN-γ）作为一种高效的抗病毒生物活性分子，具备免疫调节功能，是淋巴因子的一种；α肿瘤坏死因子（TNF-α）主要由巨噬细胞和单核细胞产生，是一种参与正常炎症和免疫反应在病理状态下增多的促炎细胞因子。这一系列因子在生物体内相互作用，构成复杂而协调的免疫调控网络，对机体的免疫功能和炎症状态产生深远影响。 三组的免疫球蛋白含量无显著差异，说明SD大鼠对加菌组饲料适应良好，无炎症和过敏反应。免疫球蛋白是免疫保护机体免受入侵病原体的重要介质，它们通过几个效应系统发挥其生物效应。对于免疫球蛋白G（IgG）抗体，最重要的效应功能是通过补体或Fcγ受体（Fcγ-receptors, Fcγ-rs）介导的。免疫球蛋白M（IgM）被认为是免疫系统的重要防线，但血清IgM水平升高也会造成高免疫球蛋白M综合征（HIGM）。此外，免疫球蛋白A（IgA）是最丰富的抗体同种型，能够抵御病原体、中和致病病毒或细菌。 脏器系数、血清生化指标、炎症因子及免疫球蛋白在生物学和医学研究中都具有重要的意义和作用。它们为评估动物或人体的生理状态、诊断疾病以及指导治疗提供了重要的参考依据。非常规发酵饲料对SD大鼠无毒副作用，且SD大鼠对加菌组饲料耐受良好、无炎症反应和过敏反应。此结论为非常规饲料在畜牧业中的应用提供了良好参考。

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    粪便中的有机酸和微生物含量是反映消化系统健康状况和肠道菌群平衡的重要指标。粪便中的有机酸主要由食物残渣在肠道内发酵产生。这些有机酸包括乳酸、乙酸、丙酸、丁酸等，它们的含量受到多种因素的影响，如饮食习惯、肠道菌群的种类和数量等。粪便中的微生物种类繁多，包括细菌、真菌、病毒等，其中细菌数量最多，占主导地位。 饮食习惯是影响粪便中有机酸和微生物含量的重要因素。高纤维饮食可以促进肠道内有益菌的生长和有机酸的生成，而高脂、高糖饮食则可能导致肠道菌群失衡和有机酸含量异常。肠道健康状态直接影响粪便中有机酸和微生物的含量。肠道炎症、感染等疾病可能导致肠道菌群失衡和有机酸代谢异常。互助001号工作站庞会利博士团队评价了饲喂发酵非常规饲料对SD大鼠粪便微生物和有机酸等指标的影响作用。 研究发现：非常规饲料加菌组饲喂的SD大鼠粪便中的乳酸含量略高于不加菌组和豆粕组，为3.09，这可能与加菌组饲料中的乳酸含量更高有关。短链脂肪酸（short-chain fatty acids, SCFAs）是肠道微生物在结肠发酵碳水化合物和氨基酸产生的，其种类主要有乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸。短链脂肪酸对宿主机体有着十分重要的作用，如为结肠上皮细胞提供能量、维持体液和电解质的平衡、调节肠道菌群等，还可以刺激肠壁蠕动，提高肠内渗透压，促进水分吸收，从而缓解便秘。在饲料中添加乳酸可以缓解幼龄动物因蛋白质含量高导致的胃酸分泌不足，提升饲料的系酸力，从而改善动物日增重和饲料转化率，降低动物肠道中病原微生物的数量。此外，有机酸还有一定的抑菌作用，能够通过聚集细菌胞内酸根离子，激活宿主的免疫系统，诱导宿主产生抗菌肽等具有杀菌作用的物质，同时解聚外膜组分中脂多糖，导致细胞外膜通透性增加，抑制病原菌生长。在本研究中，各组间大鼠的粪便中乙酸含量存在着差异，且相较于豆粕组，非常规饲料的饲喂上调了大鼠粪便中的乙酸含量，尤以非常规饲料加菌组效果显著。乙酸是结肠中含量最高的短链脂肪酸，占粪便中短链脂肪酸总量的一半以上。已经有很多研究证实了便秘的程度和粪便中的乙酸含量呈一定的负相关性。这也与非常规饲料加菌组大鼠的生长性能良好互相印证。 大鼠粪便中微生物含量结果显示，较不加菌组和豆粕组，非常规饲料加菌组大鼠体内大肠杆菌含量分别下降了43.25%和44.65%。粪便微生物可以反映宿主的饮食代谢情况，研究报道发现粪便代谢组可以解释肠道微生物组68%的差异，更为直接地反映了微生物组的代谢情况。大肠杆菌是常见的病原菌，能够导致泌尿系统、呼吸系统和消化系统的感染，其被抑制可能是乳酸菌的作用导致的。这也与非常规饲料加菌组生长性能和免疫性能等各项指标优于其它相验证。 图1 SD大鼠粪便中有机酸和微生物含量 粪便中有机酸和微生物含量的分析为非常规饲料在畜牧业中的应用提供了重要的参考依据，有助于判断发酵非常规饲料在畜牧业中的应用潜力。