发酵棉籽粕改善蛋鸡生产性能、免疫功能及肠道微生态环境的作用与营养特性研究

　　本研究通过微生物固态发酵技术成功降解棉籽粕中游离棉酚(FG)等抗营养因子，显著提升其营养价值。实验表明，发酵棉籽粕(FCSM)替代豆粕(SBM)可优化蛋鸡饲料转化率(FER)、提升蛋品质指标(蛋壳厚度、强度、哈夫单位等)，并通过调节肠道菌群(Rikenellaceae_RC9_gut_group和Romboutsia等有益菌富集)促进营养吸收。非靶向代谢组学揭示FCSM富含L-谷氨酰胺、瓜氨酸等活性物质，主要通过精氨酸代谢、半乳糖代谢等通路发挥作用，为蛋白饲料资源开发提供新策略。

　　

引言

全球人口增长与消费升级导致动物饲料蛋白源需求持续增加，开发经济型替代蛋白源成为迫切需求。棉籽粕(CSM)虽具有粗蛋白含量高(222–562 g/kg)和氨基酸组成均衡的优势，但其氨基酸谱不平衡且含游离棉酚(FG)等抗营养因子，限制了在禽类饲料中的应用。FG作为多酚化合物，不仅与赖氨酸ε-氨基结合降低生物利用度，还会抑制胃蛋白酶和胰蛋白酶活性，影响蛋白质消化吸收，更对家禽生长性能、肝脏功能及脂代谢产生毒性效应。微生物固态发酵技术通过生化反应有效降解FG，同时提升饲料生物活性和消化率，成为当前CSM资源化利用的研究焦点。

材料与方法

选用180只24周龄海兰褐蛋鸡，随机分为对照组(CON，饲喂豆粕SBM)和实验组(FCSM，饲喂发酵棉籽粕)，实验周期45天。通过记录产蛋率(EP)、蛋重(AEW)、死淘率(DR)和料蛋比(FER)，并使用蛋品质分析仪、蛋壳强度测试仪等设备评估蛋品质指标。采集血清样本检测免疫球蛋白(IgG/IgM/IgA)和血清蛋白(TP/ALB/GLB)，通过组织切片分析脾脏病理结构和肠道形态(绒毛高度VH、隐窝深度CD及VH/CD比值)。采用16S rRNA高通量测序分析盲肠微生物群落，非靶向代谢组学技术检测FCSM特征代谢物，并通过KEGG数据库注释代谢通路。

结果

生产性能与蛋品质

FCSM组料蛋比显著优于CON组(p<0.05)，蛋壳厚度(EST)、蛋壳强度(ESS)、蛋白高度(AH)和哈夫单位(HU)均显著提升(p<0.05)，其中EST超过0.32 mm达到优质蛋标准。感官评价显示两组鸡蛋风味无显著差异，但FCSM组血斑蛋频率显著降低。

免疫机能评估

脾脏组织学未见明显病理损伤，脾脏指数无显著差异。血清免疫球蛋白(IgG/IgM/IgA)和球蛋白水平无显著变化，但总蛋白(TP)显著降低(p<0.05)，表明FCSM未引起免疫代谢负担。

肠道形态学变化

FCSM显著增加十二指肠绒毛高度(p<0.05)，降低空肠隐窝深度(p<0.05)，空肠和回肠的VH/CD比值呈现差异化调节，提示FCSM可通过改善肠道结构促进营养吸收。

肠道菌群分析

FCSM组OTU数量(588)高于CON组(541)，物种丰富度(Ace/Chao1指数)增加而多样性(Shannon指数)降低。PCoA和NMDS分析显示组间菌群结构显著差异。在门水平，拟杆菌门(Bacteroidetes)相对丰度显著增加；属水平，Rikenellaceae_RC9_gut_group和Romboutsia等有益菌显著富集(p<0.05)。LEfSe分析进一步验证Clostridia_UCG-014在CON组富集，而Rikenellaceae和Peptostreptococcales-Tissierellales在FCSM组富集。相关性分析表明Rikenellaceae_RC9_gut_group和Romboutsia与蛋品质参数正相关，而与平均蛋重和死淘率负相关。

代谢组学解析

FCSM中代谢物以氨基酸、核苷酸和单糖为主。OPLS-DA模型显示FCSM与CSM代谢谱显著分离，检测到337种阳离子模式上调和174种下调代谢物。聚类热图显示发酵后L-蛋氨酸、鸟氨酸、L-谷氨酰胺、瓜氨酸、D-半乳糖和胸苷等有益代谢物增加。KEGG通路富集分析表明差异代谢物主要参与精氨酸生物合成、精氨酸与脯氨酸代谢、半乳糖代谢及嘧啶代谢等途径。代谢网络构建显示Rikenellaceae_RC9_gut_group和Romboutsia与鸟氨酸、L-谷氨酰胺、瓜氨酸和儿茶酚正相关，而与L-精氨酸和乳糖负相关。

讨论

FG的毒性作用表现为降低营养吸收效率、引起器官水肿和炎症，并通过螯合Fe²⁺导致贫血和组织缺氧。本研究中FCSM有效抑制FG不良反应，提升蛋壳质量和哈夫单位，其机制可能与有机酸促进矿物质溶解吸收有关。发酵饲料通过产生短链脂肪酸(如丁酸)激活Wnt/β-catenin信号通路，促进肠道干细胞增殖分化，从而改善绒毛结构。菌群调控方面，Rikenellaceae_RC9_gut_group和Romboutsia通过产生SCFAs增强免疫调节和抗氧化能力，而Clostridia_UCG-014等菌属可能通过产生氨和硫化氢破坏肠道屏障。代谢层面，精氨酸转化为鸟氨酸和瓜氨酸缓解氨基酸失衡，L-谷氨酰胺支持肠上皮细胞能量代谢和黏液合成，D-半乳糖作为益生元调节菌群功能，儿茶酚则通过环裂解参与三羧酸循环。

结论

FCSM可替代SBM改善蛋鸡生产性能、蛋品质和肠道健康，其作用机制涉及菌群调控(Rikenellaceae_RC9_gut_group和Romboutsia富集)和代谢通路激活(精氨酸代谢、半乳糖代谢等)。该研究为CSM资源化利用和蛋鸡精准营养提供理论依据，推动畜牧业可持续发展。