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氢鲜山羊也快有了!

氢思语 2017-12-03 13:06:26 阅读:

中国科学院长沙亚热带农业生态研究所王敏博士等研究发现,给山羊服用可产生氢气的金属镁,能增加山羊胃内氢气的产生,连续28天服用金属镁对山羊胃内细菌组成和代谢特征产生了显著影响,其中真菌数量减少产甲烷菌增加,挥发性脂肪酸显著减少,甲烷释放相对增加。

这一研究提示,氢气对山羊这种反刍动物的代谢可以产生影响,这种影响可能是通过胃内细菌组成和代谢特征发挥作用的。文章刚刚发表在British Journal of Nutrition。

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氢营养豆芽来了!

氢医学三字经

氢气生物学研究中一种效应途径可能是通过胃肠道菌群的改变发挥疾病治疗和健康促进作用,虽然现在相关研究的证据比较少,但这种效应存在的可能性非常大。许多老年便秘患者饮用氢后取得了非常好的效果,作为许多细菌的代谢产物和能量物质,氢气必然会对细菌产生调节作用,呼吸氢气似乎对胃肠道的作用比较弱也提示氢水对胃肠道菌群影响具有特异性。这些相关证据提示氢水可能对胃肠道菌群产生影响,这种影响可能是对许多肠道菌群相关疾病产生作用的基础。目前发现,肠道菌群和肥胖、糖尿病、动脉硬化、高血压、帕金森病等存在密切关系,氢气对肠道菌群的作用可能是氢水有利于这些疾病康复的重要因素。对山羊和牛的研究虽然不能直接转化应用于人类,但是这种现象可能存在类似性,至少对深入研究氢水和肠道菌群相互关系提供旁证,因此这类研究值得氢气医学研究学者的重视。

碳水化合物在牛羊的瘤胃细菌、原生动物和真菌发酵后,可变成挥发性脂肪酸、二氧化碳和氢气。这种发酵产生的挥发性脂肪酸是宿主牛羊的主要能源来源,乙酸和丙酸能变成脂肪和葡萄糖。氢气的主要消费者是产甲烷古菌,产生甲烷是瘤胃发酵的终产物,因此氢气在瘤胃液中的分压可以比较低。甲烷生成受到抑制时氢气浓度增加,可能会阻碍电子传递效率抑制氧化还原过程影响发酵和纤维素消化。

氢气不仅是细菌制造甲烷的原料,也参与多种挥发性脂肪酸的产生。不同浓度的氢气可能在挥发性脂肪酸产生代谢过程中发挥不同作用。例如,1个葡萄糖发酵为醋酸能释放4个电子对,这些电子大多数能转移到质子形成氢气。葡萄糖发酵为丙酸也会产生氢气和氢原子。当动物从纤维转向淀粉类食物,或瘤胃甲烷生成受到抑制时,氢气消耗减少,瘤胃液中溶解氢气量相应增加,根据化学计量学分析,发酵主要产物是从醋酸转变成丙酸。

直接添加氢气的体内体外研究结果发现,醋酸和丙酸比例并不符合理论推测。在培养情况下,Broudiscou等发现,在培养基上层气体中加入0.5-1kpa(0.5-1%)氢气对乙酸和丙酸生产的影响决定于培养液类型,在纤维基质培养液,培养气体加入氢气能增加乙酸并减少丙酸产生。Patra和Yu也发现,氢气能导致丙酸水平下降。乔等发现,培养气体增加氢气可增加醋酸,减少丙酸产生。奶牛瘤胃中注射氢气并没有导致总挥发性脂肪酸改变。

本研究主要是观察给山羊服用金属镁诱导胃内产生氢气,观察增加瘤胃液体溶解氢气对瘤胃发酵和微生物群落的影响。随机将20只山羊分为两组均10只,一组为对照组在饲料中添加1.45%氢氧化镁,另一组为实验组在饲料中添加0.6%金属镁粉(可以产生氢气),连续这样的饲料喂养28天后,采集动物粪便、瘤胃内容测定发酵终产品和微生物组,并测定氢气和甲烷释放量。结果发现,两组动物瘤胃镁离子浓度接近。与氢氧化镁添加对照组相比,金属镁添加组在服用2.5小时后瘤胃内溶解氢气增加了180%(p<0.001),总挥发性脂肪酸浓度减少8.6%(p<0.001),醋酸:丙酸比例减少11.8%(p<0.03),真菌拷贝数量显著下降63.6% (P=0.006),丙酸摩尔百分比增加11.6%(p<0.001),产甲烷菌拷贝数量显著增加47.9%(p<0.001),溶解甲烷增加35.6%(p<0.001),甲烷排放增加11.7%(p=0.03)。

整体上两组细菌组成类似,瘤胃溶解氢气与醋酸摩尔比例和真菌拷贝数量都呈负相关(p<0.05),与丙酸摩尔百分比和产甲烷菌拷贝数量呈正相关(p<0.05)。

结果提示,给山羊补充金属镁能增加瘤胃溶解氢气,抑制瘤胃发酵,提高甲烷生成,甲烷产生似乎从醋酸发酵途径转移到丙酸,微生物群真菌数量减少,产甲烷菌数量增加。

氢气的医学生物学意义十分重大,氢气不仅对人类疾病治疗可以产生神奇效果,氢气对植物生长和动物营养也都有很大作用。随着氢气生物医学研究的深入,氢气应用将不断从实验室走向临床,走进大地,走进畜牧水产养殖业,氢气不仅是健康品,也是美好生活的基本组成。

温室气体甲烷相关知识:美国食品和农业组织表示,世界上大约14%的温室气体是由于农业所致。农业排放物中的很大一部分来自于甲烷,从造成全球变暖的程度来说,甲烷要比二氧化碳的危害大23倍。然而到2030年,农业甲烷的排放量会增加60%。牛羊等动物都属于反刍动物。反刍动物有四个胃,胃主要消化食物,不像人一样主要在肠子里消化。反刍动物吃下食物,然后会使食物回流到嘴里作为反刍再吃一次。它们的胃里充满了帮助消化的细菌,但是同时也会制造出甲烷。

氢水灌,土肥壮;

氢花草,长势强;

氢水果,味道香;

氢粮食,营养旺;

氢蘑菇,白又胖;

氢水畜,用氢忙;

氢农业,是方向。

论文作者王敏简介

http://sourcedb.cas.cn/sourcedb_isa_cas/zw/zjrck/201404/t20140429_4102568.html

王敏博士,中国科学院亚热带农业生态研究所,副研究员,从事反刍动物营养模型和能量代谢研究工作。个人兴趣集中在饲料饲草碳水化合物在反刍动物瘤胃中降解、消化和利用的机制及其模型化,包括饲料饲草反刍动物瘤胃的降解过程及其模型化,反刍动物温室气体排放的机制、估算模型及其调控,瘤胃溶解态和气体态氢气的生物学功能等。目前成果包括建立半自动和全自动体外模拟瘤胃发酵系统,构建瘤胃气体生成的新模型并将其命名为逻辑指数模型(简称LE模型),提出饲料饲草瘤胃降解的前期底物降解速率,构建描述瘤胃气态氢气累积过程的模型,建立描述瘤胃溶解态和气体态氢气的测定方法等。主持国家青年基金、面上项目和国际合作重点,中国科学院青年促进会会员,第一/通讯作者在国内外主流杂志上发表SCI论文20多篇,第一发明人授权发明专利4项,以主要完成人获湖南省科技进步一等奖1项。

工作简历:

2006-2008年,中国科学院亚热带农业生态所研究实习员

2008-2013年,中国科学院亚热带农业生态所助理研究员

2013-现在,中国科学院亚热带农业生态所副研究员

“中国医促会氢生物医学第四届学术会议”及“第一届卫企管协氢医学健康产业分会大会”会议日程及交通指南

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