張 玲 陳代文 余 冰 何 軍 虞 潔 羅鈞秋 毛湘冰 黃志清 鄭 萍 羅玉衡

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動物營養(yǎng)研究所，教育部動物抗病營養(yǎng)重點實驗室，成都611130)

飼糧中短期內(nèi)單獨及混合添加高水平燕麥β-葡聚糖和微晶纖維素對小鼠生長性能、器官指數(shù)和糞便細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響

張 玲 陳代文 余 冰 何 軍 虞 潔 羅鈞秋 毛湘冰 黃志清 鄭 萍 羅玉衡*

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動物營養(yǎng)研究所，教育部動物抗病營養(yǎng)重點實驗室，成都611130)

本試驗旨在研究飼糧中短期內(nèi)單獨及混合添加高水平燕麥β-葡聚糖和微晶纖維素(MCC)對小鼠生長性能、器官指數(shù)、糞便細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響。選取36只健康的體重為(17.95±0.95) g的BALB/c小鼠，按體重隨機分為4組：對照組(CON組)，飼糧不含燕麥β-葡聚糖和微晶纖維素；葡聚糖組(G組)，飼糧含28%燕麥β-葡聚糖；MCC組(M組)，飼糧含20%MCC；混合組(GM組)，飼糧含14%燕麥β-葡聚糖和10%MCC。試驗期為21 d。結(jié)果顯示：1)各組小鼠全期(第1～21天)平均日增重(ADG)差異不顯著(P>0.05)，而全期平均日采食量(ADFI)則差異顯著(P<0.05)，表現(xiàn)為G組0.05)，各纖維添加組(G組、M組、GM組)與CON組小鼠附睪脂肪墊指數(shù)差異不顯著(P>0.05)，但G組和M組小鼠附睪脂肪墊指數(shù)均顯著低于GM組(P<0.05)。3)試驗第4天和第7天，G組小鼠糞便細(xì)菌香農(nóng)-威納指數(shù)顯著低于CON組(P<0.05)。聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)-變性梯度凝膠電泳(PCR-DGGE)圖譜聚類分析顯示，試驗第13天、第17天時，各組小鼠糞便細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)差異明顯，各組樣品在進化樹上各自聚類。由此可見，在小鼠飼糧中短期單獨或混合添加高水平燕麥β-葡聚糖和MCC均可降低小鼠的ADFI，但不影響小鼠的ADG和脾臟指數(shù)；燕麥β-葡聚糖和MCC混合添加比單獨添加更能促進小鼠附睪脂肪的沉積；高水平燕麥β-葡聚糖可降低小鼠糞便細(xì)菌的多樣性；燕麥β-葡聚糖和MCC的添加均可改變小鼠糞便微生物區(qū)系，暗示小鼠后腸可能存在特異性利用這2種纖維的核心菌群。

燕麥β-葡聚糖；微晶纖維素；BABL/c小鼠；生長性能；器官指數(shù)；糞便微生物區(qū)系

膳食(飼糧)纖維(dietary fiber，DF)是指一類不能被人或動物小腸內(nèi)源酶水解的具有10個及以上單體鏈節(jié)的碳水化合物，根據(jù)其水溶性可分為可溶性膳食纖維(soluble dietary fiber,SDF)和不可溶性膳食纖維(insoluble dietary fiber,IDF)[1]。流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，肥胖、大腸癌、糖尿病及某些心血管疾病與低DF攝入量有關(guān)[2-4]。DF的生理功能與其理化特性有關(guān)，其膨脹特性和粒度大小對單胃動物結(jié)腸功能有很大影響，而DF在宿主后腸的發(fā)酵模式則會直接影響短鏈脂肪酸(short chain fatty acids,SCFAs)的種類和比例，進而影響機體能量代謝及腸道免疫功能[5-6]。

單胃動物腸道(尤其是結(jié)腸)中微生物數(shù)量巨大，組成復(fù)雜，受動物遺傳背景、性別、年齡、免疫系統(tǒng)、腸道環(huán)境(pH等)、飼糧等因素影響[7]。DF是結(jié)腸細(xì)菌的主要可利用底物之一[8]。大量研究表明DF可提高動物腸道中某些益生菌(如雙歧桿菌、乳酸桿菌)的豐度[9]，但不同類型DF對單胃動物后腸菌群結(jié)構(gòu)的影響尚不清楚。

綜上，本試驗以BALB/c小鼠為研究對象，通過在其飼糧中單獨或混合添加高水平典型SDF(燕麥β-葡聚糖)或典型IDF[微晶纖維素(MCC)]，結(jié)合分子指紋技術(shù)，探索短期內(nèi)2種類型DF對小鼠后腸細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響，并考察不同類型DF對小鼠生長性能和器官指數(shù)的影響是否存在差異，為后期進一步研究2種類型DF對宿主能量代謝和腸道健康的影響機制奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

燕麥β-葡聚糖購自陜西慈緣生物科技有限公司，提取自燕麥，呈淡黃色粉末狀，純度為70%，剩余30%主要為燕麥麩和蛋白質(zhì)；MCC購自曲阜市天利藥用輔料有限公司，呈白色粉末狀，純度≥99%；BALB/c雄性小鼠購自成都達碩實驗動物有限公司。

1.2 試驗設(shè)計

選取36只6周齡、體況一致的健康BALB/c雄性小鼠[體重：(17.95±0.95) g]，按體重隨機分為4組，即對照組(CON組，飼糧中不額外添加纖維)、葡聚糖組(G組，飼糧中添加28% β-葡聚糖)、MCC組(M組，飼糧中添加20% MCC)和混合組(GM組，飼糧中添加14%燕麥β-葡聚糖+10% MCC)，每組9只。以酪蛋白、玉米淀粉、蔗糖、豆油、棕櫚油為基礎(chǔ)原料，參照AIN93標(biāo)準(zhǔn)，按等能等氮原則配制試驗飼糧(表1)。纖維添加組(G組、M組、GM組)外源纖維含量為19.6%～19.8%。本試驗中除了考慮各組飼糧的蛋白質(zhì)和碳水化合物水平，還考慮到各組總能的平衡。由于纖維添加劑量太大(約20%)，為使4組飼糧的總能盡可能接近，故在對照組添加了膨潤土來降低該組的總能。另外，4組飼糧的能蛋比差異不顯著(P>0.05)。受試小鼠單籠飼養(yǎng)，自由采食和飲水，試驗期為21 d。

表1 試驗飼糧組成及營養(yǎng)水平(風(fēng)干基礎(chǔ))Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets (air-dry basis)

續(xù)表1項目Items組別GroupsGMGMCON營養(yǎng)水平Nutrientlevels3)總能Grossenergy/(MJ/kg)18.0317.9717.6017.30粗蛋白質(zhì)Crudeprotein/%16.4516.7216.6517.62能蛋比Energy/proteinratio1.091.071.060.98

1)礦物元素預(yù)混料為每千克飼糧提供The mineral premix provided the following per kg of diets：Ca (as calcium carbonate) 5 000 mg，P (as potassium phosphate, monobasic) 3 000 mg，K (as monopotassium phosphate and potassium citrate monohydrate) 3 600 mg，Na (as sodium chloride) 1 039 mg，Cl (as sodium chloride) 1 631 mg，Mg (as magnesium oxide) 513 mg，Cu (as copper sulfate) 6 mg，F(xiàn)e (as ferrous sulfate) 45 mg，Mn (as manganese sulfate) 10 mg，Zn (as zinc sulfate) 38 mg，I (as potassium iodide) 0.20 mg，Se (as sodium selenite) 0.10 mg。

2)維生素預(yù)混料為每千克飼糧提供The vitamin premix provided the following per kg of diets：VA 4 000 IU，VD31 000 IU，VE 75 IU，VK 0.90 mg，VB15 mg，VB26 mg，VB66 mg，VB120.025 mg，煙酸 nicotinic acid 30 mg，D-泛酸D-pantothenic acid 15 mg，膽堿 choline (as choline bitartrate) 1 000 mg，葉酸 folic acid 2 mg，生物素 biotin 0.20 mg。

3)總能和粗蛋白質(zhì)為實測值,能蛋比根據(jù)總能和粗蛋白質(zhì)實測值計算得出。Gross energy and crude protein were measured values, and the energy/protein ratio was calculated by the measured values of gross energy and crude protein.

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 體重、采食量測定

在試驗第1天、第4天、第7天、第10天、第13天、第17天、第21天清晨對小鼠進行空腹稱重，計算每個階段及全期平均日增重(ADG)；記錄每只小鼠日采食量，并于試驗結(jié)束計算全期平均日采食量(ADFI)和各階段ADFI。

1.3.2 臟器指數(shù)測定

于試驗結(jié)束(第21天)稱重后處死小鼠，采集脾臟和附睪脂肪墊并稱重。按如下公式計算臟器指數(shù)：

臟器指數(shù)(mg/g)=臟器重量(mg)/

小鼠活體重(g)。

1.3.3 小鼠糞便細(xì)菌多樣性測定

于試驗第4天、第7天、第10天、第13天、第17天、第21天無菌采集小鼠新鮮糞樣，采用試劑盒(QIAamp DNA Stool Mini Kit，德國)提取糞便宏基因組DNA，提取過程參照說明書進行。

每個組隨機選取來自3只小鼠的糞便宏基因組DNA樣品作為模板，用968f-GC[10]和1401r[11]引物擴增細(xì)菌16S rDNA V6～V8可變區(qū)。PCR擴增條件為：94 ℃ 5 min，94 ℃ 30 s，56 ℃ 20 s，68 ℃ 40 s，35個循環(huán)，68 ℃延伸7 min，采用1.0%瓊脂糖電泳鑒定PCR產(chǎn)物。

采用Bio-Rad Dcode進行變性梯度凝膠電泳(deaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)，變性劑濃度梯度為45%～60%。使用1×TAE緩沖液，80 V、60 ℃電泳12 h，硝酸銀染色，用UVP凝膠成像系統(tǒng)留圖。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

用分析軟件Quantity One 4.6.2對PCR-DGGE圖譜進行條帶計數(shù)及分析，并計算香農(nóng)-威納指數(shù)(Shannon-Wiener index)。

小鼠生長性能和器官指數(shù)數(shù)據(jù)采用SPSS 21.0軟件的單因素方差分析(one-way ANOVA)程序進行統(tǒng)計分析，并采用Duncan氏法進行組間的多重比較檢驗，數(shù)據(jù)表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。P<0.05為差異顯著，P<0.01為差異極顯著。

2 結(jié) 果

2.1 各組小鼠體重、體增重和采食量變化

各組小鼠體重隨飼養(yǎng)時間的延長均呈上升趨勢(表2)。試驗結(jié)束時，G組、M組、GM組和CON組小鼠體重分別增長16.77%、17.46%、17.41%和16.74%，各組間無顯著差異(P>0.05)。試驗第7天，G組小鼠體重顯著低于其他各組(P<0.05)。

第3階段(第7～9天)和第4階段(第10～12天)小鼠ADG受到組別因素的顯著影響(P<0.05)(表3)。第3階段，各纖維添加組與CON組小鼠ADG差異不顯著(P>0.05)，但G組小鼠ADG顯著高于M組和GM組(P<0.05)；第4階段，G組小鼠ADG顯著高于M組和CON組(P<0.05)，但與GM組差異不顯著(P>0.05)。

同列數(shù)據(jù)肩標(biāo)相同字母或無字母表示差異不顯著(P>0.05)，不同字母表示差異顯著(P<0.05)。下表同。

In the same column, values with the same or no letter superscripts showed no significant difference (P>0.05), while with different letter superscripts showed significant difference (P<0.05). The same as below.

表3 試驗期間各組小鼠ADG變化Table 3 Change of ADG of mice from different groups during the whole experimental period g/d

除第4階段外，各階段各組小鼠ADFI均受到組別因素的顯著或極顯著影響(P<0.05或P<0.01)(表4)，總體表現(xiàn)為CON組最高，G組最低，M組略高于GM組。

表4 試驗期間各組小鼠ADFI變化Table 4 Change of ADFI of mice from different groups during the whole experimental period g/d

2.2 各組小鼠器官指數(shù)差異

由表5可知，各組小鼠脾臟指數(shù)和附睪脂肪墊指數(shù)與CON組相比差異不顯著(P>0.05)，GM組小鼠附睪脂肪墊指數(shù)顯著高于G組和M組(P<0.05)。

2.3 各組小鼠糞便細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)差異

由表6可知，不同時間點各組小鼠糞便細(xì)菌多樣性存在差異。試驗第4天，G組小鼠糞便細(xì)菌香農(nóng)-威納指數(shù)顯著低于CON組(P<0.05)；試驗第7天，G組小鼠糞便細(xì)菌香農(nóng)-威納指數(shù)顯著低于其他各組(P<0.05)；試驗第10天，各纖維添加組小鼠糞便細(xì)菌香農(nóng)-威納指數(shù)與CON組差異不顯著(P>0.05)，但M組小鼠糞便細(xì)菌香農(nóng)-威納指數(shù)顯著高于G組和GM組(P<0.05)。

PCR-DGGE圖譜進化樹聚類分析表明，試驗開始時各組樣品隨機聚類(圖1-A)；試驗第7天、第10天和第13天，同一組樣品聚于同一類簇(圖1-B、圖1-C和圖1-D)；試驗第7天時，CON組、G組和M組各有2個樣品聚于同簇，相似性分別為71%、52%和60%，GM組有3個樣品聚于同簇，相似性為60%；試驗第10天時，G組和M組各有3個樣品聚于同簇，相似性分別為63%和72%，CON組和GM組各有2個樣品聚于同簇，相似性分別為71%和61%；試驗第13天，每組各有2個樣品聚于同簇，相似性分別為70%(G組)、75%(M組)、74%(GM組)和78%(CON組)；試驗第17天，總體上各組隨機聚類，但G組和GM組仍各有2個樣品聚于同簇，相似性分別為63%和68%(圖1-E)；試驗第21天，僅G組有2個樣品聚于同簇，相似性為57%，其余各組隨機聚類(圖1-F)。

表5 各組小鼠器官指數(shù)Table 5 Organ indexes of mice from different groups mg/g

表6 各組小鼠糞便細(xì)菌香農(nóng)-威納指數(shù)Table 6 Bacterial Shannon-Wiener index of feces of mice from different groups

3 討 論

3.1 不同類型飼糧纖維對小鼠體重和采食量的影響

目前，有關(guān)SDF或IDF對大鼠、小鼠體重影響的報道較多且結(jié)果不一。研究表明，給小鼠飼喂不同分子質(zhì)量的β-葡聚糖6周，可顯著降低小鼠體重[12]。Dongowski等[13]曾報道，在大鼠飼糧中添加富含β-葡聚糖的大麥會提高大鼠的增重幅度。而另有研究報道，在大鼠飼糧中添加10%纖維素，對大鼠體重?zé)o顯著影響[14]。本試驗結(jié)果表明，短期內(nèi)，在飼糧中單獨或混合添加高水平燕麥β-葡聚糖和MCC對小鼠試驗?zāi)w重和全期ADG均無顯著影響。

與CON組相比，各纖維添加組小鼠的ADFI均偏低，可能與高水平飼糧纖維降低飼糧的適口性有關(guān)。小鼠采食含燕麥β-葡聚糖的飼糧時，其ADFI顯著低于其余各組，與前人研究結(jié)果一致[15]，推測其原因可能有以下2個方面：一是高黏度的β-葡聚糖會減緩胃排空率和腸道通過速率[16-17];二是β-葡聚糖在后腸可被微生物發(fā)酵產(chǎn)生SCFAs[18]，而這2種因素均可刺激某些厭食激素如[酪酪肽(PYY)、胰高血糖素樣肽-1(GLP-1)等]的分泌，使機體產(chǎn)生飽腹感[19-21]，抑制食欲，降低采食量。

在整個試驗期內(nèi)，G組小鼠的ADFI一直處于低水平，且在第7天時體重表現(xiàn)出顯著低于其他組的情況，而試驗?zāi)w重與其他組無顯著差異。與此結(jié)果相類似，Isken等[22]的研究也發(fā)現(xiàn)，給高脂飼糧誘導(dǎo)肥胖小鼠飼喂含10% SDF(瓜爾膠)和IDF(谷類纖維)的飼糧45周，發(fā)現(xiàn)SDF組小鼠體重顯著高于IDF組，糞便能量顯著降低，結(jié)腸SCFAs含量顯著增加。有趣的是，在試驗第3階段和第4階段，G組小鼠的ADG均為最高。單胃動物后腸微生物發(fā)酵纖維產(chǎn)生的SCFAs被認(rèn)為是宿主重要的能量來源之一[23-24]。據(jù)此推測，燕麥β-葡聚糖在小鼠后腸被發(fā)酵產(chǎn)生大量SCFAs，被宿主腸上皮吸收后可能作為能量補充，造成G組小鼠雖然采食量一直偏低，但其增重較快，最終體重與其他組之間無顯著差異，具體機制還有待進一步證實。

使用UPMGA方法對PCR-DGGE圖譜進行聚類分析，圖A至圖F分別表示6個采樣時間點的進化樹。d4、d7、d10、d13、d17、d21分別代表第4天、第7天、第10天、第13天、第17天和第21天的糞便樣品。CON表示無額外添加纖維對照組，G表示添加燕麥β-葡聚糖組，M表示添加微晶纖維素組，GM表示添加燕麥β-葡聚糖和微晶纖維素混合組。

The cluster analysis was generated using UPMGA method according to the PCR-DGGE profile, and the phylogenetic trees of 6 sampling time points were showed in figure A to figure F. Symbols d4, d7, d10, d13, d17 and d21 mean fecal samples obtained at days 4, 7, 10, 13, 17 and 21, respectively. CON, control group without extra fiber supplementation; G, oat-derived β-glucan supplemented group; M, MCC supplemented group; GM, the mixture of oat-derived β-glucan and MCC supplemented group.

圖1 PCR-DGGE圖譜聚類分析

Fig.1 Cluster analysis of PCR-DGGE profile

在本試驗條件下，M組和GM組小鼠的全期ADFI也顯著低于CON組，然而試驗?zāi)w重與CON組無顯著差異。其原因可能是，少部分IDF在后腸可被細(xì)菌發(fā)酵，產(chǎn)生SCFAs，間接供能；另外，IDF可提高食糜通過速率，這種類似于“清掃”的機制可能減少有害菌的黏附，有益腸道健康，更利于營養(yǎng)物質(zhì)吸收，具體機制有待進一步證明。

3.2 不同類型飼糧纖維對小鼠器官指數(shù)的影響

DF對動物機體具有免疫促進作用[25]。脾臟作為次級淋巴器官，與體液免疫和細(xì)胞免疫關(guān)系密切，脾臟指數(shù)可以作為衡量機體免疫狀態(tài)的初步指標(biāo)[26]。但本試驗中各組小鼠脾臟指數(shù)無顯著差異，可能與DF對免疫系統(tǒng)的影響主要在腸道有關(guān)[27-28]，因此進一步研究將集中探索DF對小鼠腸道免疫系統(tǒng)的影響及其機制。

據(jù)報道，燕麥SDF具有抑制體脂沉積的作用[29]。在高脂飼糧中添加7.5%～30.0%燕麥麩可顯著降低大鼠附睪脂肪含量[30]。有趣的是，本研究發(fā)現(xiàn)，單獨及混合添加高水平燕麥β-葡聚糖和MCC均對小鼠附睪脂肪墊指數(shù)無顯著影響，但2種類型的纖維的混合添加則導(dǎo)致小鼠附睪脂肪墊指數(shù)顯著高于單獨添加組，據(jù)此猜測燕麥β-葡聚糖和MCC對小鼠脂肪沉積可能存在較為復(fù)雜的互作效應(yīng)，具體機制有待進一步研究。

3.3 不同類型飼糧纖維對小鼠糞便細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響

研究發(fā)現(xiàn)，腸道微生物對膳食結(jié)構(gòu)的改變極為敏感，細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)在短期內(nèi)即做出響應(yīng)[31]。周夢怡[32]用PCR-DGGE技術(shù)比較了飼喂了28 d含纖維素和索拉膠飼糧的小鼠盲腸細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)2組小鼠盲腸細(xì)菌分別聚為2個不同類簇，表現(xiàn)出明顯的飲食特異性，本試驗結(jié)果與之類似。

本研究發(fā)現(xiàn)，采食含高水平燕麥β-葡聚糖飼糧的小鼠糞便細(xì)菌多樣性在整個試驗期均處于較低水平，這與Snart等[33]在大鼠上的研究結(jié)果相反，其原因可能是本試驗中燕麥β-葡聚糖的添加量(20%)更高所致。這也提示我們，飼糧纖維對單胃動物后腸細(xì)菌多樣性的影響很可能不僅與其種類有關(guān)，還與其添加量密切相關(guān)。然而，PCR-DGGE技術(shù)通常只能檢測到占細(xì)菌總量1%及以上的類群[34]，盡管試驗后期各組小鼠糞便細(xì)菌多樣性表現(xiàn)為差異不顯著，但聚類分析結(jié)果卻暗示小鼠后腸存在特異性利用SDF或IDF的核心菌群，有待進一步研究。

4 結(jié) 論

① 本試驗條件下，短期內(nèi)單獨添加或混合添加燕麥β-葡聚糖和MCC均會降低小鼠的ADFI，但對其ADG的影響并不顯著。

② 飼糧中單獨添加燕麥β-葡聚糖或微晶纖維素對小鼠脾臟指數(shù)和附睪脂肪墊指數(shù)均無顯著影響，但是這2種纖維混合飼喂則可促進小鼠附睪脂肪墊中脂肪的沉積。

③ 不同類型飼糧纖維對小鼠糞便菌群結(jié)構(gòu)均產(chǎn)生了影響，且燕麥β-葡聚糖與MCC導(dǎo)致小鼠糞便菌群結(jié)構(gòu)產(chǎn)生差異的原因可能不同?，F(xiàn)有結(jié)果暗示小鼠后腸存在特異性降解SDF或IDF的菌群。

[1] Codex Alimentarius Commission.Report of the 30th session of the codex committee on nutrition and foods for special dietary uses[R].Cape Town:Codex Alimentarius Commission,2009.

[2] GUTKOSKI L C,DE ALMEIDA BONAMIGO J M,DE FREITAS TEIXEIRA D M,et al.Development of oat based cereal bars with high dietary fiber content[J].Food Science and Technology (Campinas),2007,27(2):355-363.

[3] SIERRA M,GARCA J J,FERNNDEZ N,et al.Therapeutic effects of psyllium in type 2 diabetic patients[J].European Journal of Clinical Nutrition,2002,56(9):830-842.

[4] LATTIMER J M,HAUB M D.Effects of dietary fiber and its components on metabolic health[J].Nutrients,2010,2(12):1266-1289.

[5] BRESTOFF J R,ARTIS D.Commensal bacteria at the interface of host metabolism and the immune system[J].Nature Immunology,2013,14(7):676-684.

[6] MASLOWSKI K M,MACKAY C R.Diet,gut microbiota and immune responses[J].Nature Immunology,2011,12(1):5-9.

[7] SCOTT K P,GRATZ S W,SHERIDAN P O,et al.The influence of diet on the gut microbiota[J].Pharmacological Research,2013,69(1):52-60.

[8] HAMAKER B R,TUNCIL Y E.A perspective on the complexity of dietary fiber structures and their potential effect on the gut microbiota[J].Journal of Molecular Biology,2014,426(23):3838-3850.

[9] LEE Y K,SALMINEN S.Handbook of probiotics and prebiotics[M].2nd ed.New York:John Wiley & Sons,2009.

[10] LANE D J.16S/23S rRNA sequencing[J].Nucleic Acid Techniques in Bacterial Systematics,1991:125-175.

[11] NüBEL U,ENGELEN B,FELSKE A,et al.Sequence heterogeneities of genes encoding 16S rRNAs inPaenibacilluspolymyxadetected by temperature gradient gel electrophoresis[J].Journal of Bacteriology,1996,178(19):5636-5643.

[12] BAE I Y,LEE S,KIM S M,et al.Effect of partially hydrolyzed oat β-glucan on the weight gain and lipid profile of mice[J].Food Hydrocolloids,2009,23(7):2016-2021.

[13] DONGOWSKI G,HUTH M,GEBHARDT E,et al.Dietary fiber-rich barley products beneficially affect the intestinal tract of rats[J].The Journal of Nutrition,2002,132(12):3704-3714.

[14] 林利平,李玨聲,吳暉云,等.膳食纖維不同成分對大鼠脂質(zhì)代謝的影響[J].營養(yǎng)學(xué)報,1993,15(2):137-141.

[15] 張培培,樊明濤,胡新中,等.燕麥全粉和燕麥β-葡聚糖對大鼠生長和血液生化指標(biāo)的影響[J].中國糧油學(xué)報,2010,25(9):27-31.

[16] EL KHOURY D,CUDA C,LUHOVYY B L,et al.Beta glucan:health benefits in obesity and metabolic syndrome[J].Journal of Nutrition and Metabolism,2012,2012:851362.

[17] SCHROEDER N,MARQUART L F,GALLAHER D D.The role of viscosity and fermentability of dietary fibers on satiety- and adiposity-related hormones in rats[J].Nutrients,2013,5(6):2093-2113.

[18] LIN H V,FRASSETTO A,KOWALIK E J,Jr,et al.Butyrate and propionate protect against diet-induced obesity and regulate gut hormones via free fatty acid receptor 3-independent mechanisms[J].PLoS One,2012,7(4):e35240.

[19] OVERDUIN J,SCHOTERMAN M H C,CALAME W,et al.Dietary galacto-oligosaccharides and calcium:effects on energy intake,fat-pad weight and satiety-related,gastrointestinal hormones in rats[J].British Journal of Nutrition,2013,109(7):1338-1348.

[20] ZHOU J,MARTIN R J,TULLEY R T,et al.Dietary resistant starch upregulates total GLP-1 and PYY in a sustained day-long manner through fermentation in rodents[J].American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism,2008,295(5):E1160-E1166.

[21] ADAM C L,WILLIAMS P A,DALBY M J,et al.Different types of soluble fermentable dietary fibre decrease food intake,body weight gain and adiposity in young adult male rats[J].Nutrition & Metabolism,2014,11(1):36.

[22] ISKEN F,KLAUS S,OSTERHOFF M,et al.Effects of long-term soluble vs. insoluble dietary fiber intake on high-fat diet-induced obesity in C57BL/6J mice[J].The Journal of Nutritional Biochemistry,2010,21(4):278-284.

[23] SCHLEY P D,FIELD C J.The immune-enhancing effects of dietary fibres and prebiotics[J].British Journal of Nutrition,2002,87(Suppl.2):S221-S230.

[24] ANGUITA M,CANIBE N,PéREZ J F,et al.Influence of the amount of dietary fiber on the available energy from hindgut fermentation in growing pigs:use of cannulated pigs andinvitrofermentation[J].Journal of Animal Science,2006,84(10):2766-2778.

[25] MCNEIL N I.The contribution of the large intestine to energy supplies in man[J].The American Journal of Clinical Nutrition,1984,39(2):338-342.

[26] 王大軍,王琦,王寧萍,等.鵝絨藤總生物堿對小鼠體液免疫功能的影響[J].寧夏醫(yī)科大學(xué)學(xué)報,2009,31(2):161-162,170.

[27] YAMADA K,TOKUNAGA Y,IKEDA A,et al.Effect of dietary fiber on the lipid metabolism and immune function of aged Sprague-Dawley rats[J].Bioscience,Biotechnology,and Biochemistry,2003,67(2):429-433.

[28] LIM B O,YAMADA K,NONAKA M,et al.Dietary fibers modulate indices of intestinal immune function in rats[J].The Journal of Nutrition,1997,127(5):663-667.

[29] 申瑞玲,陳明,董吉林.燕麥水溶性膳食纖維對高脂喂養(yǎng)小鼠肥胖預(yù)防研究[J].糧食與油脂,2012,25(2):10-12.

[30] PENG C H,CHANG H C,YANG M Y,et al.Oat attenuate non-alcoholic fatty liver and obesity via inhibiting lipogenesis in high fat-fed rat[J].Journal of Functional Foods,2013,5(1):53-61.

[31] RAMIREZ-FARIAS C,SLEZAK K,FULLER Z,et al.Effect of inulin on the human gut microbiota:stimulation ofBifidobacteriumadolescentisandFaecalibacteriumprausnitzii[J].British Journal of Nutrition,2008,101(4):541-550.

[32] 周夢怡.索拉膠對腸道生理和病理調(diào)節(jié)作用的研究[D].博士學(xué)位論文.南京:南京理工大學(xué),2014.

[33] SNART J,BIBILONI R,GRAYSON T,et al.Supplementation of the diet with high-viscosity beta-glucan results in enrichment for lactobacilli in the rat cecum[J].Applied and Environmental Microbiology,2006,72(3):1925-1931.

[34] BEN OMAR N,AMPE F.Microbial community dynamics during production of the Mexican fermented maize dough pozol[J].Applied and Environmental Microbiology,2000,66(9):3664-3673.

*Corresponding author, associate professor, E-mail: luoluo212@126.com

(責(zé)任編輯 菅景穎)

Short-Term Adding High-Level Oat β-Glucan, Microcrystalline Cellulose and Their Mixture in Diets Affects Growth Performance, Organ Indexes and Fecal Bacterial Community Structure of Mice

ZHANG Ling CHEN Daiwen YU Bing HE Jun YU Jie LUO Junqiu MAO Xiangbing HUANG Zhiqing ZHENG Ping LUO Yuheng*

(KeyLaboratoryforAnimalDisease-ResistanceNutritionofChina,MinistryofEducation,AnimalNutritionInstitute,SichuanAgriculturalUniversity,Chengdu611130,China)

This experiment was conducted to investigate the effects of adding high-level oat β-glucan, microcrystalline cellulose as well as their mixture in diets on the growth performance, organ indexes and fecal bacterial community structure of mice with a short-term feeding experiment. Thirty-six healthy BALB/c mice with the body weight of (17.95±0.95) g were selected and randomly allocated to four groups according to body weight, and each group had nine mice. Mice in control group (CON group) were fed a diet without oat β-glucan and microcrystalline cellulose, while mice in the other three groups were fed diets with 28% oat β-glucan (G group), 20% microcrystalline cellulose (M group), and 14% oat β-glucan+10% microcrystalline cellulose (GM group), respectively. Each animal was raised in a single cage, and the experiment lasted for 21 days. The results showed as follows: 1) during the whole experimental period, the average daily gain (ADG) of mice showed no significant difference among groups (P>0.05), but the average daily feed intake (ADFI) of mice showed significantly different among groups (P<0.05), and the trend was presented as G group0.05). The epididymal fat index of mice showed no significant difference between CON group and the three fiber supplemented groups (G, M and GM groups) (P>0.05), but it showed significantly lower in G and M groups than GM group (P<0.05). 3) Bacterial Shannon-Wiener index of feces of mice in G group was significantly lower than that in CON group (P<0.05). According the cluster analysis of polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE) profile, fecal bacterial community structure of mice had obvious difference in among groups, fecal samples from each group could be clustered into separate clade on experimental day 13 and 17. In conclusion, short-term adding high-level oat β-glucan, microcrystalline cellulose or their mixture in diets can decrease the ADFI of mice, bur with no effect on the ADG and spleen index. The supplementation of oat β-glucan and microcrystalline cellulose mixture stimulates the epididymal fat deposition rather than the supplementation of single-type fiber. The high-level oat β-glucan can decrease the bacterial diversity in the hindgut of mice. Both of the oat β-glucan and microcrystalline cellulose can alter the fecal microflora of mice, indicating that there may be different core bacterial groups specifically utilizing the two types of dietary fibers.[ChineseJournalofAnimalNutrition, 2017, 29(7)：2407-2415]

oat β-glucan; microcrystalline cellulose; BABL/c mice; growth performance; organ indexes; fecal microflora

10.3969/j.issn.1006-267x.2017.07.024

2016-12-15

國家自然科學(xué)基金項目(31301987)

張 玲(1991—)，女，云南會澤人，碩士研究生，動物營養(yǎng)與飼料科學(xué)專業(yè)。E-mail: mosejinnian@163.com

*通信作者：羅玉衡，副研究員，碩士生導(dǎo)師，E-mail: luoluo212@126.com

S816

A

1006-267X(2017)07-2407-09