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益生菌与米曲霉无细胞提取物联合作用下对玉米赤霉烯酮的降解作用及对猪生产性能的改善作用

来源:毒理学领域知名期刊《Toxins》(Q1,IF=4.546)发布时间:2021-12-10

真菌毒素毒理学


益生菌与米曲霉无细胞提取物联合作用下对玉米赤霉烯酮的降解作用及对猪生产性能的改善作用

Zearalenone Biodegradation by the Combination of Probiotics with Cell-Free Extracts of Aspergillus oryzae and its Mycotoxin-Alleviating Effect on Pig Production Performance
 

摘要:本文采用枯草芽孢杆菌(bacillus subtilis)、产朊假丝酵母(candida utilis)和米曲菌无细胞提取物对玉米赤霉烯酮(zearalenone,zea)进行降解研究。体外正交试验结果表明,当念珠菌、枯草芽孢杆菌SP1和枯草芽孢杆菌SP2以0.5%、1.0%和1.0%的比例混合时,ZEA降解率为92.27%(p<0.05)。当米曲霉无细胞提取物与上述益生菌以2:1的比例组合制成霉菌毒素生物降解制剂(MBP)时,ZEA降解率达到95.15%(p<0.05)。为进一步研究MBP对缓解ZEA对仔猪生产性能的负面影响,将120头仔猪随机分为5组,每组3个重复,每个重复8头猪。A组在基础日粮中添加86.19MBP g/kg ZEA,B组在基础日粮中添加300MBP g/kg ZEA,C、D、E组分别添加0.05%、0.10%和0.15%μg/kg。结果表明,添加MBP能保持肠道微生物区系稳定。A组和D组空肠内容物中ZEA浓度分别比B组低89.47%和80.07%(p<0.05),表明MBP对ZEA有较好的生物降解作用。此外,丝裂原蛋白对猪的生长、养分消化率以及卵巢和子宫中雌激素受体α(ER-α)基因的相对丰度没有显著影响(p>0.0 5)。该研究成果发表在毒理学领域知名期刊《Toxins》(Q1,IF=4.546)

关键词:玉米赤霉烯酮;生物降解;益生菌;米曲霉无细胞提取物;猪生产性能 

 

1. 采用体外正交试验,探究降解玉米赤霉烯酮的最佳益生菌配比

       
       表1表明,当念珠菌、枯草芽孢杆菌SP1和枯草芽孢杆菌SP2以A1B2C2的比例(分别为0.5%、1.0%和1.0%)混合时,在9个处理中玉米赤霉烯酮的降解率最高,为92.27%(P<0.05)。

表1.益生菌对玉米赤霉烯酮(ZEA)的降解速率
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注:T1、T2和T3分别表示0.50%、1.00%和1.50%水平下所有ZEA降解率的总和;X1、X2和X3分别表示0.50%、1.00%和1.50%水平下所有ZEA降解率的平均值;R表示各个因子在不同水平上的最大和最小平均值之间的D值,R值越大,表明该因子对ZEA降解率越高越重要。同列小写字母相同或不同的数据差异不显著(p>0.05);同列不同小写字母的数据差异显著(p<0.05),下同。

2. 探究益生菌和米曲霉无细胞提取物联合降解玉米赤霉烯酮的最高速率

     
        表2表明,当益生菌和米曲霉无细胞提取物的比例为2:1时,玉米降解率最高,为95.15%(p<0.05)。根据此比例,制备霉菌毒素生物降解剂(MBP)。

表2.益生菌与米曲霉无细胞提取物联合作用48h降解玉米赤霉烯酮
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3. MBP对猪生长性能和养分消化率的影响

     
        为研究MBP对缓解ZEA对猪生产性能的影响,选用78-84日龄的仔猪120头,随机分为5组,每组3个重复,每个重复8头(公母各半)。根据NRC为猪提供玉米/大豆基础日粮,以满足猪的营养需求。整个试验期为60天,饲养试验结束后,分别屠宰A、B、D组母猪三头进行分析。记录体重和采食量。表3表明5组间日增重、日采食量、饲料转化率、粗蛋白质、粗脂肪、磷、钙消化率差异均无显著性(P>0.05)。但实验结果表明,在D组和E组中加入MBP可以改善上述参数。

表3.霉菌毒素生物降解制剂(MBP)对玉米赤霉菌暴露猪生长性能和养分消化率的影响

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4. MBP对猪肠道微生物区系的影响

     
        变形梯度凝胶电泳图谱能反应肠道细菌群落的结构,条带数反映了系统发育类型的丰富度。图1显示,A组、B组和D组的可分辨条带分别为18、24和25条,B组为18、20和27条,D组为19、23和26条,A、B和D组的通用条带分别为14、13和13条。条带大小约为220bp。经条带统计分析,图2中3组肠道微生物丰富度差异不显著。表4中肠道微生物相似系数分析表明,A组肠道微生物相似系数为57.2%~72.9%,B组为38.3%~72.8%,D组为69.1%~73.8%,说明添加MBP后D组肠道微生物区系更加稳定。

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图1.仔猪大肠中变性梯度凝胶电泳图谱 

注: a 组大肠内容物 a1-a3,b 组大肠内容物 b1-b3,d 组大肠内容物 d1-d3,d 组大肠内容物。

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图2.根据DGGE电泳图谱上的条带数计算微生物丰富度 


表4.不同样品的微生物相似系数
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5. 外阴面积与血清参数的关系

     
        小母猪外阴面积是指ZEA对猪繁殖状况的影响。从图3可以表明MBP减轻ZEA所致外阴面积的效果,在前15d,A组外阴面积略有增加,其余各组外阴面积均有较大幅度增加,其中B组增加幅度最大。15d后,各组外阴面积略有增加,外阴面积大小顺序为B组>C组>D组和E组>A组,说明MBP对减轻ZEA的危害效果显著。

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图3.丝裂原蛋白对母猪外阴表现的影响 


6. 玉米赤霉菌在血清、相关组织和肠道中的浓度

       
       为了解ZEA在猪体内的代谢和沉积状况,对ZEA在猪体内的分布进行了测定。表5显示A、B和D组的血清、背最长肌、子宫和肝脏中未检测到ZEA残留量。A组和D组空肠内容物中ZEA浓度分别比B组低89.47%和80.07%(p<0.05)。A组和D组的大肠中ZEA浓度分别比B组低68.57%(p<0.05)和12.79%(p>0.05),表明MBP对ZEA的降解是有效的。

表5. MBP对猪血清、组织和肠道中ZEA浓度的影响 
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注:同一行中小写字母相同的数据差异不显著(p>0.05);同一行中不同小写字母的数据差异显著(p<0.05);
“-”表示未检测到。
 

结论: 有益微生物(枯草芽孢杆菌(B.subtilis SP1)、枯草芽孢杆菌(B.subtilis SP2)、枯草芽孢杆菌(C.utilis))与米曲霉(A.oryzae)无细胞提取物在体外能有效降解玉米。添加MBP可减轻外阴肿胀,促进空肠ZEA降解,保持正常生长性能和肠道微生物区系稳定,从而减轻ZEA对母猪的负面影响。

 
Liu C, Chang J, Wang P, Yin Q, Huang W, Dang X, Lu F, Gao T. Zearalenone Biodegradation by the Combination of Probiotics with Cell-Free Extracts of Aspergillus oryzae and its Mycotoxin-Alleviating Effect on Pig Production Performance. Toxins (Basel). 2019 Sep 20;11(10):552. doi: 10.3390/toxins11100552. PMID: 31547122; PMCID: PMC6832534.
 
全文链接:https://sci-hub.se/10.3390/toxins11100552  


 

文稿:王威艳       编辑:上官国莲       审核:朱寒月