代谢组学分析纯品黄曲霉毒素B1添加和自然霉变饲料对奶牛健康和牛奶品质的影响

发布时间：2020-07-15 08:59

【摘要】：代谢组学是检测低分子量代谢物的变化,并以此来研究受到内外界刺激或基因改变后生物体所产生代谢产物的构成及其变化规律的学科。它是后基因组时代发展起来的一门新的学科,是系统生物学的重要组成部分。代谢组学已经广泛应用于生理学、病理学、药理学、植物学等各个领域,但代谢组学在奶牛健康与牛奶质量安全研究中的应用还相对较少。本文从纯品黄曲霉毒素B1添加和自然霉变饲料角度入手,来考察其对奶牛健康和牛奶品质的影响。研究分为三个部分。1.体液代谢组学方法解析黄曲霉毒素B1对于奶牛的系统性影响对霉菌毒素的研究现在需要对暴露后生物体进行系统性研究。生物体液是完成此类研究的很好实验对象。本项研究中,对黄曲霉毒素B1(Aflatoxin B1.AFB1)暴露后生物体的代谢影响进行了核磁共振代谢组学分析及生化检测。结果表明,随着AFB1的添加或去除,牛奶黄曲霉毒素M1的浓度发生显著性变化。AFB1显著性影响血液超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、SOD/MDA和总抗氧化能力的浓度。在瘤胃液中检测到挥发性脂肪酸和NH3-N的组间显著性差异。需要关注的是,AFB1显著性影响了 18种瘤胃液代谢物,11种血浆代谢物和9种乳代谢物含量。这些代谢物主要参与到氨基酸代谢途径中。以上这些研究结果表明,在进行此类研究时,不但宏观指标(生化检测、牛奶成分和产量)的考察很重要,而且在评估霉菌毒素对奶牛造成的风险时,应该更多地关注微观指标(生物标志物)。2.自然霉菌毒素污染饲料对奶牛血液生化及代谢特征的影响以前关于霉菌毒素影响反刍动物的大多数研究都集中在生物化学特征或动物产品上。因此,有必要研究暴露于霉菌毒素下,动物健康相关的代谢变化。本项工作通过生化参数和核磁共振波谱分析了霉菌毒素污染饲料暴露后奶牛的生化特征和代谢变化。实验中将24头奶牛随机平均分为3组。对照组奶牛接受未受污染的饲料饲喂,饲料中包括2kg未受霉菌毒素污染的棉籽。50%替代组的奶牛接受与对照组相同的饲料,但其中包括1kg未受污染的棉籽和1kg被霉菌毒素污染的棉籽。100%替代组的奶牛接受与对照相同的饲料,但棉籽成分均为受污染的棉籽。结果表明,受霉菌毒素污染饲料对奶牛血清y-谷氨酰转肽酶含量和总抗氧化能力有显著性影响。瘤胃液中异戊酸和NH3-N水平也存在组间显著性差异。核磁共振波谱分析发现了 8种血浆代谢产物组间差异显著,而且这些代谢物主要参与氨基酸代谢途径。因此,结果提示了奶牛体内氨基酸代谢途径可能需要进一步的研究。3.自然霉菌毒素污染饲料对牛奶成分特征及其代谢物的影响霉菌毒素是威胁食品和饲料安全的关键因素之一。然而,关于霉菌毒素暴露下的牛奶微观特征,如脂肪酸和氨基酸知之甚少。本项工作使用气相色谱和核磁共振波谱分析了霉菌毒素暴露后牛奶的成分特征及其代谢变化。结果表明,乳成分没有出现显著性变化,但牛奶中的黄曲霉毒素M1浓度随霉菌毒素的添加或清除而变化。饲喂受霉菌毒素污染饲料的奶牛所产牛奶中的不饱和长链脂肪酸显著性减少,但短链和中链脂肪酸的含量没有减少。有趣的是,受污染饲料不会降低牛奶中氨基酸的含量。核磁共振波谱分析发现了 12种代谢产物表现出显著性差异。这些代谢物主要参与苯丙氨酸,酪氨酸和色氨酸生物合成、苯丙氨酸代谢和缬氨酸,亮氨酸和异亮氨酸生物合成的代谢途径。这可能表明氨基酸代谢通路易受霉菌毒素的影响。这些结果可能提示,后续研究重点需要从研究牛奶成分,转到对其中微量指标(脂肪酸、氨基酸以及小分子代谢物)上。
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：博士后
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S823.5
【图文】：

瘤胃液,偏最小二乘,判别分析,代谢物

ＡＦＢ２０和ＡＦＢ４０组获得的瘤胃液，血浆和牛奶样品的代表性６００ＭＨｚ逡逑１ＤＮＯＥＳＹ１Ｈ－ＮＭＲ邋谱（５０．５－５．５邋和邋５５．５－９．０）显示在图邋２邋中。用邋ＰＣＡ邋（图邋Ｓｌ，Ｓ２邋和逡逑Ｓ３）、ＰＬＳ－ＤＡ邋（图Ｓ４，邋Ｓ５和Ｓ６）和ＯＰＬＳ－ＤＡ邋（图３，邋４和５）模型分别分析来自ＡＦＢ１逡逑处理组和对照组的瘤胃液、血浆和牛奶样品的ＮＭＲ数据。Ｒ２和Ｑ２的值被用作模型逡逑质量的初始指标，分别表明拟合的良好性和模型的可预测性（Ｚｈａｎｇｅｔａｌ．，２０１１邋ＸＡＦＢ１逡逑处理引起了瘤胃液、血浆和牛奶代谢物的显著变化，ＯＰＬＳ－ＤＡ系数用于检测显著性逡逑改变的代谢物。与对照组相比，ＡＦＢ１处理显著性影响瘤胃液中的１９种代谢物，包括逡逑丁酸盐，乙醇，琥珀酸盐，苯丙氨酸，乳酸盐和酪氨酸；在血浆中，ＡＦＢ１处理显著逡逑性影响了邋１１种代谢物，包括４种脂质，乙酸盐，苯丙氨酸和胆碱；在牛奶中，ＡＦＢ１逡逑暴露显著性影响９种代谢物的水平

偏最小二乘,判别分析,色三角形,黄曲霉毒素

第二章体液代谢组学方法解析黄曲霉毒素Ｂ１对奶牛的系统性损伤逡逑每个点代表一个样本。对照（Ａ）：黑色方块；ＡＦＢ２０组（Ｂ）：紫色三角形；ＡＦＢ４０组（Ｃ）：色三角形。逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋３．邋Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ邋ｐａｒｔｉａｌ邋ｌｅａｓｔ－ｓｑｕａｒｅｓ邋ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｎｔ邋ａｎａｌｙｓｉｓ邋（ＯＰＬＳ－ＤＡ）邋ｓｃｏｒｅｓ邋ｐｌｏｔ邋ｂａｓｅｄ邋ｏｎ邋１ＨＮＭＲ邋ｓｐｅｃｔｒａ邋ｏｆ邋ｒｕｍｅｎ邋ｆｌｕｉｄ邋ｏｂｔａｉｎｅｄ邋ｆｒｏｍ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｇｒｏｕｐｓ．邋ＰＬＳ－ＤＡ邋ｐｒｏｆｉｌｅｓ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋Ａ邋ａｎｄ邋Ｂ邋（ａ）；邋ＰＬＳＤＡ邋ｐｒｏｆｉｌｅｓ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋Ａ邋ａｎｄ邋Ｃ邋（ｂ）；邋ＰＬＳ－ＤＡ邋ｐｒｏｆｉｌｅｓ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋Ｂ邋ａｎｄ邋Ｃ邋（ｃ）．邋Ｅａｃｈ邋ｐｏｉｎｔ邋ｏｎ邋ｔｈｅ邋ｓｃｏｒｅ邋ｃｈａｒｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ邋ａ邋ｓａｍｐｌｅ．邋Ｃｏｎｔｒｏｌ邋（Ａ）：邋ｂｌａｃｋ邋ｓｑｕａｒｅｓ；邋ＡＦＢ２０邋ｇｒｏｕｐ邋（Ｂ）：邋ｐｕｒｐｌｅ邋ｔｒｉａｎｇｌｅｓ；邋ＡＦＢ４０邋ｇｒｏｕｐ邋（Ｃ）ｙｅｌｌｏｗ邋ｔｒｉａｎｇｌｅｓ．逡逑—逦？

判别分析,偏最小二乘,概况,方块

ａ逡逑ｔｒｍ逦－＾０逡逑？逦ｉｔｓ逦？逦ｆｓ逦１逦？ＶＳ逦５．３逦Ｓ逦－ｔＳ逦４邋，？ＪＩ逦１逦ｉｓ逦２逦１－５逦ｔ逦ａｓ逡逑Ｋ－ｍ－0３逦，逦丨，，…逦Ｉｕ逡逑＾邋Ａ邋３逦：邋－逦ｆ邋ｕ：ｌ，逡逑％邋＝逦－？逦＿逦＾逦’逦：邋ｉａ，逡逑ｌ邋—Ｊ邋？逦ｔ邋ｂ逡逑Ｉｔｌｆ逦＇邋－■邋逦逦逦；邋Ｌ．邋邋逦邋－ｉ＿邋Ｗｍｎ逡逑９逦＊．５逦％逦Ｔ＜逦７逦Ｃ？逦Ｓ逦Ａ．Ｓ逦４邋Ｔ５逦．？逦／逦Ｉ邋ｉ逦ＯＪ逡逑Ｋ！ｘ－２＞％逦ｖ＞？邋逦邋？—＾逦＇邋ＩＳ逡逑逦逦逦逦Ｅ逦Ｐ＊＊逡逑ｙｉ邋０邋＾逦１逡逑■逦＊逦＼ｙ／Ｕｉ？ｉｉｃ邋ｏｓ逡逑ｓｒ—邋—逦逦—＇邋一—逦＾邋，ｍ逡逑Ｄ邋＾逡逑－Ｋ逦ｔ逦ｆ0逦■逡逑0逦＊＊逦＊逦ｒｊ逦７逦６？逦ｓ逦４逦＊＂邋ｉ？逦—ｉ逦ｒｉｉ＇逦２逦Ａ逡逑４．血浆的１Ｈ邋ＮＭＲ光谱的正交偏最小二乘判别分析（ＯＰＬＳ－ＤＡ）得分图。Ａ和Ｂ之间小二乘判别分析（ＰＬＳ－ＤＡ）分布（ａ）邋；Ａ和Ｃ之间的ＰＬＳ－ＤＡ概况（ｂ）邋；Ｂ和Ｃ之间的概况（ｃ）。图上的每个点代表一个样本。对照（Ａ）：黑色方块；ＡＦＢ２０组（Ｂ）：紫；ＡＦＢ４０组（Ｃ）：黄色三角形。逡逑ｕｒｅ邋４．邋Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ邋ｐａｒｔｉａｌ邋ｌｅａｓｔ－ｓｑｕａｒｅｓ邋ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｎｔ邋ａｎａｌｙｓｉｓ邋（ＯＰＬＳ－ＤＡ）邋ｓｃｏｒｅｓ邋ｐｌｏｔ邋ｂａｓｅｄ邋ｏＲ邋ｓｐｅｃｔｒａ邋ｏｆ邋ｐｌａｓｍａ邋ｏｂｔａｉｎｅｄ邋ｆｒｏｍ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｇｒｏｕｐｓ．邋Ｐａｒｔｉａｌ邋ｌｅａｓｔ－ｓｑｕａｒｅｓ邋ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｎｔ邋ａｎａｌｙｓｉ

【相似文献】