高抗氧化活性乳酸菌对青贮饲料抗氧化及体外瘤胃发酵特性影响的生物学机制研究

Antioxidant additives have been widely used in animal production industry, and play important roles in lasting feed conservation time, improve animal products quality and performance. Silage, a fermented feed by lactic acid bacteria, is a major constitute of the ration of ruminant and is essential roughage for maintaining high performance of animals and producing high quality and safety animal products. It is proposed that if antioxidants can be accumulated during the silage fermentation, the lactic acid bacteria therefore will have dual roles of fermentation and producing antixidants, and consequently the fermented silage will promote the antioxidant capacity of animals and improve animal products quality. Therefore, the present project was designed to investigate the effects of lactic acid bacteria with antioxidant activity on fermentation, antioxidant and in vitro fermentation characteristics of the ensiled forages, and to recover the potential mechanisms that involed those effects by lactic acid bacteria with antioxidant activity. The research results are expected to provide important mechanisms for using lactic acid bacteria with antioxidant activity to manupulate silage fermentation quality and its in vitro fermenation. Meanwhile, the research results will also provide crutial scientific basis for application the lactic acid bacteria with antioxidant activity in silage making and in developing functional silage with antioxidant activity.

在畜牧业生产中，抗氧化饲料添加剂已得到了广泛的应用，对于延长饲料贮藏时间，改善畜禽产品品质以及提高畜禽生产性能等方面起到了重要作用。青贮饲料作为一种乳酸菌发酵型粗饲料是草食家畜日粮的重要组成部分，也是草食家畜维持高产和生产优质、安全畜产品不可或缺的粗饲料来源。如果乳酸菌在发酵青贮饲料的同时，能够积累具有抗氧化活性的物质，这样不仅可以起到发酵饲草的作用，同时可以生产具有抗氧化功能的青贮饲料，进而提高反刍家畜自身抗氧化能力和畜产品品质。因此，本项目拟主要探讨高抗氧化活性乳酸菌对青贮饲料发酵品质、抗氧化活性及体外发酵特性的影响，并进一步揭示抗氧化活性乳酸菌影响青贮饲料及其体外发酵特性的生物学机制。以期为具有抗氧化活性乳酸菌调控青贮饲料发酵品质及青贮饲料瘤胃发酵提供理论基础；同时，可为高抗氧化活性乳酸菌在饲草青贮中应用以及开发具有抗氧化功能的青贮饲料提供重要科学依据。

青贮饲料作为一种乳酸菌发酵型粗饲料是草食家畜日粮的重要组成部分，也是草食家畜维持高产和生产优质、安全畜产品不可或缺的粗饲料来源。如果乳酸菌在发酵青贮饲料的同时，能够积累具有抗氧化活性的物质，这样不仅可以起到发酵饲草的作用，同时可以生产具有抗氧化功能的青贮饲料，进而提高反刍家畜自身抗氧化能力和畜产品品质。因此，筛选具抗氧化功能的乳酸菌可为调控青贮饲料的抗氧化状态、体外发酵特性、反刍动物抗氧化水平及畜产品品质具有重要的实际生产意义。研究表明：1）根据乳酸菌发酵特性，从青贮饲料中筛选出3株高抗氧化活性乳酸菌菌株，分别为乳酸片球菌J17、植物乳杆菌24-7和植物乳杆菌BX62。2）以紫花苜蓿和全株玉米为青贮原料，系统测定了抗氧化活性乳酸菌对青贮饲料发酵特性、脂肪酸水解、抗氧化酶物质和非酶物质的影响。发现抗氧化活性乳酸菌的添加对苜蓿和玉米的影响是不同的，但均可提高其青贮发酵品质和抗氧化能力；抗氧化活性乳酸菌对40% DM苜蓿青贮的效果最好，通过青贮发酵过程中的抗氧化酶活性提高和非酶物质积累提高了青贮的抗氧化水平。3）接种高抗氧化活性乳酸菌BX62可改善体外瘤胃发酵液抗氧化活性，增加发酵前期的总挥发性脂肪酸和乙酸浓度。在发酵后期，植物乳杆菌BX62通过增加Succinivibrio（与产甲烷菌竞争氢气）丰度降低了甲烷排放。4）超额完成抗氧化乳酸菌对青贮发酵、瘤胃特性及反刍动物抗氧化水平和免疫能力的研究。具抗氧化功能苜蓿青贮的饲喂，提高了泌乳期奶山羊血液、奶和粪便中的抗氧化水平；抗氧化乳酸菌通过调节奶山羊乳腺组织抗氧化和炎症相关的基因表达，调控体内的抗炎促炎反应，从而保护细胞免受氧化损伤，提高了奶山羊机体的免疫功能以及抗氧化状态。这一研究是国际上首次开展的系统性的具高抗氧化活性乳酸菌对青贮饲料及其对反刍动物瘤胃发酵特性影响及其生物学机制的研究，为其他高抗氧化活性乳酸菌或添加剂在饲草青贮中应用、开发以及进一步研究饲喂具有抗氧化功能的青贮饲料对反刍家畜机体自身和畜产品抗氧化能力的影响等提供了数据支撑，对功能性乳酸菌在反刍动物体内的高效应用具有重要指导意义。研究成果发表SCI论文9篇，第一标注5篇，培养青年骨干1名，博士研究生1名，硕士研究生2名。