亚急性瘤胃酸中毒（Subacute ruminal acidosis,SARA）是集约化条件下反刍动物常见的营养代谢病,通常以高精料状态下大量淀粉在瘤胃的快速发酵导致的瘤胃pH快速下降为诱因,同时伴随着消化道微生物区系平衡受到破坏,瘤胃内细菌异常代谢产物增加,进而造成机体的炎症反应。在生产上,SARA不仅伴随许多营养代谢病,危害动物健康,而且导致生产性能的下降。在如何利用添加外源物质防控SARA发生方面,前人做了大量研究。本研究从谷物原料预处理的角度出发,通过体外试验筛选出具有缓解SARA潜力的单宁酸预处理玉米原料的方法,然后通过体内试验从消化道微生物层次和机体代谢层次阐明该处理是否可以预防SARA及其作用机制,全文分3个部分。试验一、单宁酸预处理玉米原料缓解体外模拟瘤胃酸中毒的参数筛选和效果研究本部分旨在筛选单宁酸预处理玉米原料的适宜浓度、时间和温度参数,为后续动物试验提供基础。本试验中玉米的处理方式和因素如下:玉米样品粉碎后过2 mm筛;处理因素包括单宁酸浓度（0、1.5%、2.5%和3.5%）、浸泡时间（12 h、24 h和48 h）及处理温度（25℃和55℃）。粉碎的玉米在室温或55℃条件下,分别用0、1.5%、2.5%和3.5%的单宁酸水溶液等体积1:1（wt/vol）浸泡12、24或48小时。浸泡处理结束后,样品在室温下干燥用于体外批次培养。体外试验共分为三部分:首先,研究了单宁酸预处理的3个因素对体外瘤胃液发酵的影响。试验选用3只装有永久性瘤胃瘘管的山羊作为瘤胃液供体。体外批次培养的发酵底物的精粗比为8:2,时间为24小时。结果表明:以单宁酸浓度为主效应时,1.5%、2.5%和3.5%的单宁酸预处理玉米组体外瘤胃发酵液的pH值、乙酸的摩尔比例显著升高（P<0.05）,同时丁酸的摩尔比例显著降低（P<0.05）。与水处理组相比,在2.5%和3.5%的单宁酸预处理玉米组体外瘤胃发酵液中总挥发脂肪酸（TVFA）浓度显著降低（P<0.05）。以浸泡时间为主效应时,浸泡12 h发酵液的pH值显著高于24 h和48 h,乳酸浓度显著低于24 h和48 h（P<0.05）。以浸泡温度为主效应时,各组间体外瘤胃发酵参数均无显著性变化（P>0.05）。两因素互作效应分析结果显示:单宁酸浓度和浸泡时间对体外瘤胃发酵液的pH值、丁酸的摩尔比例和乳酸浓度存在互作效应。在2.5%和3.5%的单宁酸溶液中浸泡12小时的玉米配制的底物组体外瘤胃发酵液的pH值最高,两组间的pH值差异不显著（P>0.05）。与水处理组相比,单宁酸预处理玉米组体外瘤胃发酵液中丁酸的摩尔比例显著降低（P<0.05）。水浸泡12小时的玉米配制的底物组和1.5%单宁酸溶液中浸泡48小时的玉米配制的底物组体外瘤胃发酵液中的乳酸浓度最低,但其发酵液中乳酸浓度与在2.5%单宁酸溶液中浸泡12小时的玉米配制的底物组无显著性差异（P>0.05）。三因素互作效应分析未发现3个处理因素间存在互作效应（P>0.05）。其次,测定了单宁酸预处理对玉米中淀粉的瘤胃降解参数及玉米经瘤胃原位降解后残余淀粉结构的影响。结果显示:单宁酸预处理显著降低了淀粉的瘤胃慢速降解部分和有效降解率（P<0.05）。水处理和单宁酸预处理玉米在发酵2h后的扫描电镜结果显示淀粉颗粒外观基本无差异。然而,从发酵12 h和24 h的扫描电镜结果能够发现,与水处理相比,单宁酸处理玉米组淀粉颗粒表面的孔洞稀疏。最后,检测了在2.5%单宁酸溶液中浸泡12小时的玉米配制的底物对体外瘤胃发酵液中细菌菌群结构的影响及其代谢途径的变化。结果显示:单宁酸预处理组中厚壁菌门（Firmicutes）相对丰度显著低于水处理组（P<0.05）,反之,拟杆菌门（Bacteroidetes）的相对丰度显著高于水预处理组（P<0.05）。其它菌门的相对丰度在各处理组间无显著性差异（P>0.05）。在属水平上,水处理组中克里斯滕森菌科R-7群（ChristensenellaceaeR-7group）,瘤 胃 球 菌 科 NK4A214 群（RuminococcaceaeNK4A214group）,瘤胃球菌属2（Ruminococcus2）和未分类梭菌属（unclassifiedoClostridiales）的相对丰度显著高于单宁酸预处理组（P<0.05）。反之,水处理组中理研菌科RC9肠道群（RikenellaceaeRC9gutgroup）、解琥珀酸菌属（Succiniclasticum）和Quinella的相对丰度显著低于单宁酸预处理组（P<0.05）。PICRUSt（KEGG Level3）分析结果显示:与水处理组相比,单宁酸预处理组丙酮酸代谢、淀粉和蔗糖代谢、戊糖磷酸途径、戊糖和葡萄糖醛酸转化的相对丰度显著降低（P<0.05）。氨基酸代谢方面,与水处理组相比,单宁酸预处理组赖氨酸的生物合成减弱,苯丙氨酸代谢增强（P<0.05）。总之,通过本试验研究表明2.5%的单宁酸预处理可以提高玉米原料中淀粉的瘤胃降解抗性,减弱微生物区系中丙酮酸代谢,进而降低瘤胃微生物区系产生的VFA浓度,并提高体外瘤胃液的pH值。试验二、饲喂单宁酸预处理玉米对山羊瘤胃发酵参数、细菌菌群及粪便特征的影响本部分旨在从活体动物瘤胃微生物层次解析单宁酸预处理玉米对高精料日粮诱发SARA的缓解作用。试验采用完全随机试验设计,选择12只平均体重为30.25 ± 1.36 kg的波尔山羊随机分为两组,分别为对照组（HG）和试验组（TA）,每个处理6只重复。不同处理组的基础饲粮组成相同,精粗比均为65:35,对照组（HG）日粮中使用的玉米为水浸泡12小时,而试验组（TA）的玉米为2.5%单宁酸浸泡12小时。试验期共24 d,其中第24 d采集瘤胃液样本,最后一周采集粪便样本。试验结果表明:单宁酸预处理玉米组山羊瘤胃pH值的平均值显著低于对照组（P<0.05）。TA组山羊瘤胃液中TVFA浓度、丁酸的摩尔比例显著降低（P<0.05）,而乙酸的摩尔比例和乙丙比值显著升高（P<0.05）,两组间丙酸的摩尔比例、戊酸的摩尔比例、异丁酸的摩尔比例、异戊酸的摩尔比例无显著差异（P>0.05）。与HG组相比,TA组山羊瘤胃液中LPS、氨态氮和乳酸浓度显著降低（P<0.05）。与HG组相比,TA组山羊瘤胃中厚壁菌门的相对丰度降低了 7.76%,拟杆菌门升高了 7.75%;TA组山羊瘤胃内普雷沃氏菌属（Prevotella）和毛螺菌科 NK3A20 类群（LachnospiraceaeNK3A20group）的相对丰度显著升高（P<0.05）;魏斯氏菌属（Weissella）、链球菌属（Streptococcus）、Acetitomaculum的相对丰度显著降低（P<0.05）。采用荧光定量PCR进一步对瘤胃液中主要的乳酸产生菌和代谢菌进行定量分析,结果发现饲喂单宁酸预处理玉米配制的高精料饲粮的山羊瘤胃内牛链球菌的相对数量显著低于HG组（P<0.05）;而两组山羊的瘤胃液中埃氏巨型球菌和反刍兽新月单胞菌的相对数量无显著变化（P>0.05）。随后,测定了单宁酸预处理淀粉对瘤胃牛链球菌产酸的影响。试验结果显示,以单宁酸预处理淀粉为底物的牛链球菌代谢产生总酸的含量显著低于对照组（P<0.05）。其中,牛链球菌代谢产生的乳酸和甲酸含量均显著低于对照组（P<0.05）。各组中乳酸、甲酸和乙酸占总酸的比例差异不显著,发酵模式未发生变化（P>0.05）。饲喂单宁酸预处理玉米配制的高精料饲粮的山羊粪便pH值、LPS浓度、淀粉含量、淀粉的表观消化率、TVFA浓度及各挥发性脂肪酸的摩尔比例均无显著性差异（P>0.05）。两组山羊粪便中的优势菌均为厚壁菌门（61.55%、65.87%）、拟杆菌门（25.31%、24.19%）。在属水平上,饲喂不同处理玉米配制的高精料饲粮对山羊粪便细菌菌群多样性未产生显著影响（P>0.05）。与HG组相比,TA组山羊粪便中OscillospiracaeNK4A214group的相对丰度显著升高（P<0.05）,其它菌属的相对丰度无显著变化（P>0.05）。试验三、饲喂单宁酸预处理玉米对山羊机体代谢组的影响本部分旨在通过机体代谢层次探究单宁酸预处理玉米配制的高精料饲粮对山羊瘤胃微生物代谢和血清代谢库的调控及其对SARA诱发炎症的缓解作用。试验设计与试验二相同,于试验期的第24 d采集瘤胃液样本和血液样本。瘤胃液的代谢组分析筛选出了 30个差异代谢产物。与HG组相比,TA组山羊瘤胃中碳水化合物及其相关代谢产物中D-海藻糖、D-阿洛糖的含量显著降低（P<0.05）;氨基酸及其相关代谢物L-丙氨酸、L-谷氨酸、瓜氨酸、反式-4-羟基-L-脯氨酸的含量显著降低（P<0.05）;在维生素代谢方面,烟酸含量显著降低（P<0.05）;此外,瘤胃液中尿素含量显著降低（P<0.05）。血清的代谢组分析结果显示,在阳离子模式下共筛选出38个差异代谢产物,阴离子模式下共筛选出64个差异代谢产物。与HG组相比,TA组山羊血清中与氨基酸代谢相关的产物N-乙酰-L-组氨酸和L-3-甲基组氨酸的含量显著降低（P<0.05）;蛋氨酸和胆碱显著升高（P<0.05）。此外,与HG组相比,TA组山羊血清中血清淀粉样蛋白A、白介素-1β和LPS浓度显著降低（P<0.05）。综上所述,本研究首先通过体外批次培养试验结合扫描电镜和淀粉的瘤胃降解参数的测定,筛选出具有缓解SARA潜力的单宁酸预处理玉米的最优参数。然后,通过动物饲养试验从微生物层次及机体代谢层次探究了单宁酸预处理玉米对采食高精料日粮山羊瘤胃代谢的调控及机体炎症的缓解作用。研究结果显示,2.5%单宁酸预处理玉米原料可通过增强玉米的瘤胃降解抗性,进而在一定程度上减缓SARA的发生。