Academic Report: 饲粮桑枝纤维（Mulberry Tree Branch Fiber, mf）对蛋鸡肠肝轴代谢和蛋品质的研究

作者和发表信息

该研究由洪虎、李安健、游石、梁陈、赵宗、尹贤、张强、黄英和潘宏斌等学者联合完成，所属单位包括云南农业大学、玛丽兰大学、国家动物营养研究所等。研究发表于2024年4月12日的《Microbiome》（微生物组）期刊，标题为：”桑枝纤维增脂代谢和蛋黄脂肪酸组成蛋鸡通过肠肝轴”。

研究背景与意义

该研究探索了桑枝纤维（Mulberry Tree Branch Fiber, mf）作为新型膳食纤维在蛋鸡健康和提升鸡蛋品质领域的潜在应用。桑枝纤维是桑蚕产业的副产物，具有丰富的膳食纤维（72.86%总膳食纤维含量），但如何将其科学地整合到养殖饲料中以改善代谢指标和蛋品质，包括蛋黄中多不饱和脂肪酸（Polyunsaturated Fatty Acids, PUFAs），一直缺乏系统研究。

背景研究表明，老年蛋鸡常因肝脏脂肪堆积导致肝脏脂质代谢紊乱，影响产蛋能力及蛋品质，甚至诱发脂肪肝疾病。此外，近年来人类对高质量鸡蛋的需求逐渐增加，尤其对蛋黄中包含降低心血管疾病风险的多不饱和脂肪酸尤为重视。基于这些背景，该研究假设桑枝纤维可通过调控肠肝轴提高蛋鸡肝脏脂质代谢，进一步改善蛋品质。研究旨在回答以下问题： 1. 桑枝纤维对蛋鸡肝脏脂质代谢的影响如何？ 2. 桑枝纤维对蛋品质（特别是蛋黄脂肪酸组成）的调控机制是什么？ 3. 桑枝纤维如何通过肠道微生物组及其代谢物影响上述机制？

研究方法与实验设计

实验步骤与设计

本研究按照严谨流程设计了一项饲喂实验，关键环节包括以下步骤：

1. 桑枝纤维的制备与表征： 桑枝被切割、干燥并磨成粉末。通过扫描电镜分析显示，桑枝纤维具有粗糙片状层状结构，总膳食纤维（Total Dietary Fiber, TDF）含量为72.86%，其中不溶性膳食纤维（Insoluble Dietary Fiber, IDF）占比72.84%。

2. 动物实验设计： 选取360只57周龄的北京粉母鸡（常见蛋鸡品种），随机分为5组（12只/重复，6个重复/组），对应不同比例桑枝纤维添加量（0%、2%、3%、4%、5%）。在试验期（49天，包括7天适应期和42天实验期）内每日投喂112克饲料，研究适量桑枝纤维对产蛋性能、肝脏代谢、蛋品质等指标的影响。

3. 数据与样本采集：

   • 每组在实验结束后收集屠宰蛋鸡的肝脏样本，用于分析脂质代谢相关酶活性和肝油红染色；
   • 收集盲肠内容物，进行肠道微生物群的宏基因组测序及短链脂肪酸（Short Chain Fatty Acids, SCFAs）的代谢组学分析；
   • 分析研究对象蛋黄脂肪酸谱。

4. 实验数据分析流程：

   • 蛋黄脂肪酸通过气相色谱法分析；
   • 利用宏基因组技术测定盲肠微生物组成和基因功能；
   • 使用多组学工具分析微生物代谢产物及其与肝脏代谢和蛋品质的关联；
   • 最终，通过偏最小二乘路径分析（Partial Least Squares Path Modeling, PLS-PM）阐明肠肝轴调控机制。

研究结果

桑枝纤维对产蛋性能及蛋品质的影响

在不同桑枝纤维添加水平下，母鸡的最终体重、产蛋率和饲料效率无显著变化。然而，当饲粮中桑枝纤维添加至5%时，蛋品质显著提高，尤其表现在蛋黄脂肪酸谱的优化：
- 多不饱和脂肪酸（PUFAs）显著增加： 包括亚油酸（C18:2n6c）、α-亚麻酸（C18:3n3）等脂肪酸含量升高。 - 饱和脂肪酸（SFAs）的微调： 五烷酸（C15:0）、七癸酸（C17:0）等有所增加，而棕榈酸（C16:0）等显著降低。

桑枝纤维对肝脏脂质代谢的作用

饲粮中添加5%桑枝纤维显著降低蛋鸡肝脏脂肪积累（油红染色显示阳性面积显著下降），三酰甘油（TAG）、总胆固醇（TCH）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）均有大幅减少。同时，相关酶指标变化如下： - 抑制脂肪合成酶（如脂肪酸合酶FAS和乙酰辅酶A羧化酶ACC）的活性； - 提高脂质分解酶（如肝脂肪酶HTGL、脂蛋白脂肪酶LPL）的活性。

桑枝纤维对肠道微生物群和代谢物的影响

通过宏基因组测序，发现饲粮桑枝纤维显著改变蛋鸡肠道微生物群组成并降低其多样性： - 变形菌门（Proteobacteria）显著减少； - 假单胞菌等致病相关菌显著降低，而穆里杆菌属和普雷沃氏菌属丰度显著增加。

短链脂肪酸（SCFAs，如乙酸和丙酸）在盲肠内容物中的含量显著提升，同时通过网络分析确认其与肠道微生物功能无缝衔接，特别是与调控脂质代谢和炎症反应的相关途径（如牛磺酸代谢和尿素循环）直接相关。

肠肝轴功能的调节作用

研究通过偏最小二乘路径模型（PLS-PM）提出机制模型：桑枝纤维直接通过调控肠道细菌多样性、病毒组成及其功能途径，继而影响肝脂质代谢酶活性，最终优化蛋黄中脂肪酸谱，提升鸡蛋品质。

研究结论

本研究系统证明了桑枝纤维在蛋鸡肝脏代谢调控及蛋黄PUFAs组分优化中的关键作用，具体表现为： 1. 显著改善肝脏脂质代谢紊乱，减少脂肪肝风险； 2. 提高蛋黄营养价值，生产出更高品质的鸡蛋； 3. 通过调控肠道微生物群组分，优化肠肝轴代谢功能。

研究为桑枝纤维在家禽饲料中的科学应用提供了强有力支持，同时为肠肝轴在非反刍动物中的营养干预奠定了理论基础。

研究亮点与应用价值

1. 创新性：首次探索桑枝纤维通过肠肝轴改善蛋鸡肝脂代谢和蛋品质；
2. 广泛价值：有助于开发廉价且高效的家禽饲料添加剂，同时强化了养蚕副产品的资源化利用。

本研究揭示了膳食纤维在改善家禽健康和优化食品制备质量方面的潜在优势，将对动物科技和食品工程领域产生深远影响。