高寒草甸暖季牧場泌乳期牦牛氨基酸營養(yǎng)初探

王虎成，趙志偉，周恩光

（蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 / 蘭州大學(xué)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部草牧業(yè)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 /蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730020）

牦牛生活在海拔3 000～6 000 m的青藏高原地區(qū)，主要通過采食天然牧草獲取營養(yǎng)物質(zhì)。隨著天然牧草由返青期至枯黃期的循環(huán)更替，其營養(yǎng)成分也呈季節(jié)性變化[1-5]，牦牛養(yǎng)分代謝及畜產(chǎn)品品質(zhì)亦隨之受到影響。諸多研究表明，在長期的自然選擇過程中，牦牛較其他低海拔反芻家畜能更高效地利用日糧中的氮[6-9]。探索高寒草甸暖季牧場泌乳期牦牛氨基酸(amino acid, AA)營養(yǎng)，可以進(jìn)一步闡釋其適應(yīng)高寒脅迫的氮代謝機(jī)制[10]。已有研究表明，日糧中AA組成的不均衡，會(huì)導(dǎo)致奶牛乳腺利用AA生成乳蛋白的合成效率降低[11]；在日糧中添加賴氨酸(Lys)能促使肉牛體內(nèi)AA趨于平衡[12]；通過適當(dāng)補(bǔ)充瘤胃可降解蛋白(rumen degradable protein, RDP)源，不僅使得奶牛體內(nèi)AA組成更加平衡，還可提高乳腺AA供應(yīng)量，促進(jìn)乳腺的AA攝取[13]。綜合現(xiàn)有文獻(xiàn)，目前針對(duì)奶牛及肉牛的氨基酸營養(yǎng)研究相對(duì)較多，而受制于牦牛生活習(xí)性及研究手段，針對(duì)放牧牦牛氨基酸營養(yǎng)的報(bào)道則集中于肉和乳制品[14-16]。為此，本研究通過分析高寒草甸可食性牧草和泌乳期牦牛乳、血液、被毛、糞的AA含量，并分析各AA之間相關(guān)性，探索放牧牦牛泌乳期AA營養(yǎng)，為牦牛營養(yǎng)科學(xué)監(jiān)測提供數(shù)據(jù)積累，進(jìn)而為提高牦牛生產(chǎn)性能提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)地點(diǎn)位于甘肅省天祝藏族自治縣烏鞘嶺高寒草甸區(qū) (37°12.479' N、102°51.695' E，海拔 3 154 m)，該地區(qū)為大陸性高寒氣候區(qū)。該牧場中主要植物物種有早熟禾(Poa annua)、矮嵩草(Kobresia humilisi)、高山嵩草(K. pygmaea)、委陵菜(Potentilla chinensis)、珠芽蓼(Polygonum viviparum)等。放牧家畜主要為天祝白牦牛(Bos grunniens)及一定數(shù)量的甘肅高山細(xì)毛羊(Ovis aries)和山羊(Capra hircus)。

1.2 試驗(yàn)材料與方法

1.2.1 樣品采集與處理

于試驗(yàn)區(qū)暖季牧場(8月)隨機(jī)選擇3頭健康放牧泌乳期天祝白牦牛(4胎)，作為血樣、毛樣、乳樣及糞樣供體動(dòng)物。

乳樣采集：根據(jù)試驗(yàn)區(qū)牦牛管理方式，于晨牧前手工擠乳，每頭牛采集約30 mL乳樣，分裝于15 mL螺帽離心管，立刻置于液氮罐中帶回實(shí)驗(yàn)室待測。

血樣采集：擠乳后，采用頸靜脈針頭穿刺法采血，每頭牦牛采集兩份全血樣品，分裝于15 mL離心管，置于液氮罐中帶回實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)凍干處理后待測。

毛樣采集：采血后，于牦牛肩胛部剪取100 g毛樣，剪碎并裝入密封袋，備用。

牧草及糞樣采集：上述采樣結(jié)束后，跟蹤牛群，觀測采食習(xí)性，齊地面刈割牧草(剔除毒害草)，所采集的9份可食性草樣，每份鮮重約300 g，信封分裝保存，做風(fēng)干處理，風(fēng)干樣品粉碎過篩待測。隨群跟蹤采集試驗(yàn)牦牛糞樣，所有樣品依動(dòng)物編號(hào)，其中糞樣四分法采集后冷凍儲(chǔ)存，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行烘干處理。

1.2.2 測試指標(biāo)與方法

牧草干物質(zhì)含量參照《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測技術(shù)》[17]測定；氨基酸分析按照835-50型氨基酸自動(dòng)分析儀使用手冊(cè)進(jìn)行測定。

氨基酸評(píng)分(amino acid score, AAS)參照FAO/WHO修訂的必需氨基酸模式[18]。其中AAS=被測蛋白質(zhì)氨基酸含量/理想模式中該種氨基酸含量× 100%。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，其中氨基酸間相關(guān)性分析采用SPSS 19.0軟件分析的Pearson相關(guān)分析程序進(jìn)行。所有數(shù)據(jù)以“平均值 ± 標(biāo)準(zhǔn)誤”表示。

表1 高寒草甸暖季牧場可食性牧草及泌乳期牦牛血液、被毛、乳、糞中的氨基酸組成及含量Table 1 Amino acid composition in blood, hair coat, milk, and manure of lactating yak and forage on alpine meadows in the warm season

2 結(jié)果

2.1 高寒草甸暖季牧場可食性牧草及泌乳期天祝白牦牛血液、被毛、乳和糞的氨基酸構(gòu)成

牧草及牦牛血液、被毛、糞和乳中所測得18種AA 總量分別為 1 257.06 mg·kg-1、9 007.87 mg·kg-1、8 752.68 mg·kg-1、1 318.36 mg·kg-1和 499.58 mg·L-1(表1)。其中，可食性牧草中生糖AA含量最高，為842.80 mg·kg-1，分別是生酮AA的4.8倍、生糖兼生酮AA的7.2倍；支鏈氨基酸(BCAA)含量是芳香族氨基酸(AAA)含量的1.8倍。牧草中含量最高的是谷氨酸(Glu)，為164.06 mg·kg-1，其次是天門冬氨酸(Asp)和脯氨酸(Pro)，含量分別為126.47和124.11 mg·kg-1，色氨酸(Trp)含量最低，僅為11.23 mg·kg-1。牦牛糞中BCAA含量是AAA的1.9倍，含量超過100 mg·kg-1的AA由多到少依次是Glu、Asp、Pro和亮氨酸(Leu)，分別為159.72、130.68、130.60 和114.90 mg·kg-1；僅Trp 含量低于10 mg·kg-1，為 7.04 mg·kg-1。

天祝白牦牛被毛、血液和乳中各種AA含量上存在不同程度的差異(表1)。被毛中生糖AA和生糖兼生酮AA含量高于血液和乳，血液生酮AA含量為1 830.79 mg·kg-1，分別是被毛含量的1.9倍、乳含量的21.0倍。血液BCAA含量是AAA的1.7倍。血液所含AA最多的是Leu，含量達(dá)到1 059.35 mg·kg-1；其次是Asp和Glu，含量為893.75和862.80 mg·kg-1含量最少的是異亮氨酸(Ile)，為77.42 mg·kg-1。牦牛被毛AAA含量是BCAA的1/3左右，其Glu和胱氨酸(Cys)含量超過1 000 mg·kg-1，分別為1 338.09和1 154.11 mg·kg-1；蛋氨酸(Met)、組氨酸(His)、Trp含量低于 100 mg·kg-1，其余 AA 都在 200 mg·kg-1之上。牦牛乳中AAA含量約是BCAA的1/2，僅Glu含量超過 100 mg·L-1，其次是 Pro 含量，為 50.88 mg·L-1，Leu含量為47.24 mg·L-1，甘氨酸(Gly)、Cys和Trp含量低于10 mg·L-1，其余 AA 含量均在 10～100 mg·L-1。

2.2 高寒草甸暖季牧場可食性牧草及牦牛血液、被毛和乳中的氨基酸相互間的相關(guān)性

牧草中Ile與泌乳期牦牛血液中Glu、Gly、纈氨酸(Val)顯著正相關(guān)(P＜ 0.05)，牧草苯丙氨酸(Phe)、賴氨酸(Lys)、精氨酸(Arg)和Cys與血液中Ile顯著正相關(guān)(P＜ 0.05)，其余AA兩者間均極顯著正相關(guān)(P＜ 0.01)(表2)。牧草中丙氨酸(Ala)與泌乳期牦牛被毛中Asp、蘇氨酸(Thr)、絲氨酸(Ser)、Pro、Gly顯著正相關(guān)(P＜ 0.05)；牧草Met、酪氨酸(Tyr)和Phe與被毛的Ala顯著正相關(guān)(P＜ 0.05)；牧草Tyr與被毛Gly顯著正相關(guān)(P＜ 0.05)；牧草中Lys、Cys和Trp與被毛Met顯著正相關(guān)(P＜ 0.05)；牧草的Lys、Cys和Trp與被毛Tyr顯著正相關(guān)(P＜ 0.05)，其余AA兩者間均呈極顯著正相關(guān)(P＜ 0.01)(表3)。牧草中AA與泌乳期牦牛乳中對(duì)應(yīng)氨基酸，除Met外，其余AA之間均存在極顯著正相關(guān)(P＜ 0.01)(表4)。

2.3 高寒草甸暖季牧場可食性牧草的氨基酸評(píng)分

借鑒FAO/WHO提出的理想蛋白質(zhì)中必需氨基酸(EAA)含量模式，將牦牛乳、被毛和血液暫作為評(píng)判依據(jù)，對(duì)可食性牧草AA進(jìn)行評(píng)分。結(jié)果顯示(表5)，以牦牛乳中相應(yīng)氨基酸為參照時(shí)，牧草的Lys和His評(píng)分較低，依次為81.96%和84.52%；以牦牛被毛為參照時(shí)，牧草中Cys + Met和Arg的評(píng)分較低，依次為37.83%和46.39%；以牦牛血液為參照時(shí)，牧草中His、Arg、Leu和Lys評(píng)分相對(duì)較低，依次為35.69%、73.31%、76.65%和77.25%。

3 討論

3.1 高寒草甸暖季牧草和牦牛被毛、乳、糞的氨基酸組成及含量

天然草地放牧家畜主要依賴草地飼草資源獲取養(yǎng)分，牧草蛋白產(chǎn)量及質(zhì)量不僅影響家畜生長發(fā)育、養(yǎng)分利用效率，而且對(duì)其畜產(chǎn)品質(zhì)量均產(chǎn)生影響[19-20]；此外，牧草氨基酸(AA)的含量及組成也是牧草品質(zhì)及飼用性能的關(guān)鍵因子，其中EAA的構(gòu)成決定蛋白質(zhì)品質(zhì)[21-22]。優(yōu)質(zhì)牧草中EAA含量占非必需氨基酸(NEAA)的含量(E/N)大于60%，EAA占總氨基酸(TAA)含量(E/T)接近40%[18]。此外，已有研究表明，阿拉善地區(qū)38種牧草TAA為2.47%～22.50%，E/T為38.65%～44.37%[23]；西藏57種栽培牧草中TAA為6.11%～23.71%，E/T在33.69%～46.48%[24]。本研究結(jié)果表明，烏鞘嶺地區(qū)高寒草甸暖季牧場可食性牧草中TAA、E/T分別為13.52%和37.72%，表明暖季該地區(qū)牧草營養(yǎng)成分豐富，是較優(yōu)質(zhì)的飼草資源。

牦牛采食牧草后，通過小腸吸收的AA和體組織蛋白降解產(chǎn)生的AA進(jìn)入血液循環(huán)，再由血液運(yùn)送至機(jī)體各個(gè)組織。本研究表明，在牦牛血液中，富含18種AA，其中Leu、Gly和Asp含量較高。本研究測得牦牛乳中E/N為64.60%，與胡萍等[25]研究結(jié)果(64.60%)接近。牦牛被毛中AA含量最高的是Gly和Cys，Trp和Met的含量最少，與王艷萍等[26]在羊毛中得出的含量規(guī)律一致。

3.2 氨基酸之間的相關(guān)性

動(dòng)物對(duì)特定AA的需求比對(duì)特定蛋白質(zhì)的需求更重要，且組織的AA模式更接近動(dòng)物的需要[27]。此外，已有報(bào)道表明，奶牛日糧中添加L-賴氨酸鹽和蛋氨酸羥基類似物可顯著提高乳氮的轉(zhuǎn)化率[28]，且飼糧AA的組成對(duì)乳腺中乳蛋白合成的影響較飼糧蛋白含量更大[29]。本研究發(fā)現(xiàn)，牧草AA與乳、血液、被毛AA之間存在顯著的相關(guān)性，意味著暖季牧場天然草地牧草作為泌乳期牦牛唯一的飼糧，對(duì)調(diào)控體內(nèi)AA平衡有重要作用。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)：血液與被毛中的Leu、Phe與Ile和Arg與His、Lys呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，暗示泌乳期白牦牛需利用機(jī)體氨基酸代謝池中Leu、Phe和His、Lys分別用于其被毛I(xiàn)lu、Arg的合成，特定季節(jié)牦牛營養(yǎng)管理時(shí)需考慮前者的補(bǔ)充。血液中10%～40%的NEAA可以被乳腺利用，也就是說調(diào)控乳腺組織中氨基酸的供給量取決于血液中AA的質(zhì)量濃度和血流量[30]；而羊毛或毛囊攝入AA的研究顯示半胱氨酸是最先進(jìn)入毛囊角化區(qū)的AA[23]。此外，已有研究表明，Met是反芻動(dòng)物主要的限制性AA，其缺乏會(huì)導(dǎo)致發(fā)育不良、體重減輕、皮毛變質(zhì)等[31-33]；本研究發(fā)現(xiàn)，牧草Met的含量與血液及被毛中其他AA間存在極顯著的正相關(guān)關(guān)系，而與乳中其他AA間無顯著相關(guān)性，相關(guān)機(jī)理需進(jìn)一步研究。

表2 高寒草甸暖季牧場可食性牧草與泌乳期牦牛血液氨基酸含量的相關(guān)性Table 2 The correlation coefficient between the content of amino acids in edible forage on alpine meadows in the warm season and lactating yak blood

表3 高寒草甸暖季牧場可食性牧草與泌乳期牦牛被毛中氨基酸含量的相關(guān)性Table 3 The correlation coefficient between the content of amino acids in edible forage on alpine meadow in the warm season and lactating yak hair coat

表4 高寒草甸暖季牧場可食性牧草與泌乳期牦牛乳氨基酸含量的相關(guān)性Table 4 The correlation coefficient between the content of amino acids in edible forage on alpine meadow in the warm season and lactating yak milk

表5 高寒草甸可食性暖季牧草的氨基酸評(píng)分Table 5 Amino acid scores of edible forage on alpine meadows%

3.3 牦牛采食牧草及血液、被毛和乳的氨基酸評(píng)價(jià)

借鑒FAO/WHO的氨基酸理想模式并查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，除了Lys和Met是反芻動(dòng)物的限制性AA外，日糧中若His和Arg的含量不平衡，也會(huì)影響生產(chǎn)性能[34-36]，故本研究將其加入氨基酸標(biāo)準(zhǔn)模式，結(jié)果證明，將牦牛乳、被毛和血液中AA含量作為評(píng)分依據(jù)，牧草A A評(píng)分結(jié)果不同。當(dāng)以牦牛乳為標(biāo)準(zhǔn)氨基酸模式時(shí)，牧草的Lys和His評(píng)分較低；以牦牛被毛的AA為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，牧草中AA評(píng)分較低的是Cys + Met和Arg；而以牦牛血液AA為標(biāo)準(zhǔn)，則His、Arg、Leu 和 Lys的評(píng)分較低 (＜ 80%)。此外，相關(guān)性分析顯示，牧草AA與牦牛乳、被毛、血液的AA均存在顯著正相關(guān)關(guān)系。因此，牧草AA評(píng)分的結(jié)果進(jìn)一步揭示了牧草中Lys和His供給量直接影響牦牛乳AA平衡；牧草的Cys + Met和Arg的含量直接影響被毛氨基酸組成；牧草中His、Arg、Leu和Lys的含量直接影響血液AA平衡，進(jìn)而會(huì)影響機(jī)體氨基酸代謝。這提示當(dāng)暖季牧場可食性牧草品質(zhì)下降及數(shù)量不足時(shí)，飼糧氨基酸不平衡會(huì)影響牦牛營養(yǎng)狀況，尤其Cys + Met、Arg、His、Leu和Lys這6種AA其中一種或幾種含量較低時(shí)，可能會(huì)阻礙乳腺、毛囊及血液對(duì)AA的轉(zhuǎn)化利用。

4 結(jié)論

高寒草甸暖季可食性牧草富含18種AA，TAA含量達(dá)1 257.06 mg·kg-1，是較優(yōu)質(zhì)牧草。泌乳期放牧天祝白牦牛血液、被毛、糞及乳中TAA分別為9 007.87 mg·kg-1、8 752.68 mg·kg-1、1 318.36 mg·kg-1和499.58 mg·L-1。以泌乳期放牧牦牛乳、被毛和血液AA為依據(jù)，對(duì)放牧地可食性牧草AA進(jìn)行評(píng)分發(fā)現(xiàn)，泌乳期放牧牦牛乳、被毛、血液AA合成受牧草 Lys、His、Arg、Cys、Met、Leu 含量的影響較大，在泌乳期牦牛營養(yǎng)管理中應(yīng)額外關(guān)注這幾種氨基酸的平衡，以利于養(yǎng)分的高效利用及牦牛健康生產(chǎn)。