高寒草甸暖季牧場泌乳期牦牛氨基酸營養初探

王虎成，趙志偉，周恩光

（蘭州大學草地農業生態系統國家重點實驗室 / 蘭州大學農業農村部草牧業創新重點實驗室 /蘭州大學草地農業科技學院，甘肅 蘭州 730020）

牦牛生活在海拔3 000～6 000 m的青藏高原地區，主要通過采食天然牧草獲取營養物質。隨著天然牧草由返青期至枯黃期的循環更替，其營養成分也呈季節性變化[1-5]，牦牛養分代謝及畜產品品質亦隨之受到影響。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，可以進一步闡釋其適應高寒脅迫的氮代謝機制[10]。已有研究表明，日糧中AA組成的不均衡，會導致奶牛乳腺利用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AA趨于平衡[12]；通過適當補充瘤胃可降解蛋白(rumen degradable protein, RDP)源，不僅使得奶牛體內AA組成更加平衡，還可提高乳腺AA供應量，促進乳腺的AA攝取[13]。綜合現有文獻，目前針對奶牛及肉牛的氨基酸營養研究相對較多，而受制于牦牛生活習性及研究手段，針對放牧牦牛氨基酸營養的報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之間相關性，探索放牧牦牛泌乳期AA營養，為牦牛營養科學監測提供數據積累，進而為提高牦牛生產性能提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗地點位于甘肅省天祝藏族自治縣烏鞘嶺高寒草甸區 (37°12.479' N、102°51.695' E，海拔 3 154 m)，該地區為大陸性高寒氣候區。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)及一定數量的甘肅高山細毛羊(Ovis aries)和山羊(Capra hircus)。

1.2 試驗材料與方法

1.2.1 樣品采集與處理

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

乳樣采集：根據試驗區牦牛管理方式，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驗室待測。

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驗室，經凍干處理后待測。

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：上述采樣結束后，跟蹤牛群，觀測采食習性，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，做風干處理，風干樣品粉碎過篩待測。隨群跟蹤采集試驗牦牛糞樣，所有樣品依動物編號，其中糞樣四分法采集后冷凍儲存，帶回實驗室進行烘干處理。

1.2.2 測試指標與方法

牧草干物質含量參照《飼料分析及飼料質量檢測技術》[17]測定；氨基酸分析按照835-50型氨基酸自動分析儀使用手冊進行測定。

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

1.3 數據處理

采用Excel 2010對數據進行匯總，其中氨基酸間相關性分析采用SPSS 19.0軟件分析的Pearson相關分析程序進行。所有數據以“平均值 ± 標準誤”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(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(P＜ 0.05)，其余AA兩者間均極顯著正相關(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(P＜ 0.05)；牧草Met、酪氨酸(Tyr)和Phe與被毛的Ala顯著正相關(P＜ 0.05)；牧草Tyr與被毛Gly顯著正相關(P＜ 0.05)；牧草中Lys、Cys和Trp與被毛Met顯著正相關(P＜ 0.05)；牧草的Lys、Cys和Trp與被毛Tyr顯著正相關(P＜ 0.05)，其余AA兩者間均呈極顯著正相關(P＜ 0.01)(表3)。牧草中AA與泌乳期牦牛乳中對應氨基酸，除Met外，其余AA之間均存在極顯著正相關(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分

借鑒FAO/WHO提出的理想蛋白質中必需氨基酸(EAA)含量模式，將牦牛乳、被毛和血液暫作為評判依據，對可食性牧草AA進行評分。結果顯示(表5)，以牦牛乳中相應氨基酸為參照時，牧草的Lys和His評分較低，依次為81.96%和84.52%；以牦牛被毛為參照時，牧草中Cys + Met和Arg的評分較低，依次為37.83%和46.39%；以牦牛血液為參照時，牧草中His、Arg、Leu和Lys評分相對較低，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分，牧草蛋白產量及質量不僅影響家畜生長發育、養分利用效率，而且對其畜產品質量均產生影響[19-20]；此外，牧草氨基酸(AA)的含量及組成也是牧草品質及飼用性能的關鍵因子，其中EAA的構成決定蛋白質品質[21-22]。優質牧草中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]。本研究結果表明，烏鞘嶺地區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%，表明暖季該地區牧草營養成分豐富，是較優質的飼草資源。

牦牛采食牧草后，通過小腸吸收的AA和體組織蛋白降解產生的AA進入血液循環，再由血液運送至機體各個組織。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律一致。

3.2 氨基酸之間的相關性

動物對特定AA的需求比對特定蛋白質的需求更重要，且組織的AA模式更接近動物的需要[27]。此外，已有報道表明，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化率[28]，且飼糧AA的組成對乳腺中乳蛋白合成的影響較飼糧蛋白含量更大[29]。本研究發現，牧草AA與乳、血液、被毛AA之間存在顯著的相關性，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，對調控體內AA平衡有重要作用。進一步分析發現：血液與被毛中的Leu、Phe與Ile和Arg與His、Lys呈負相關關系，暗示泌乳期白牦牛需利用機體氨基酸代謝池中Leu、Phe和His、Lys分別用于其被毛Ilu、Arg的合成，特定季節牦牛營養管理時需考慮前者的補充。血液中10%～40%的NEAA可以被乳腺利用，也就是說調控乳腺組織中氨基酸的供給量取決于血液中AA的質量濃度和血流量[30]；而羊毛或毛囊攝入AA的研究顯示半胱氨酸是最先進入毛囊角化區的AA[23]。此外，已有研究表明，Met是反芻動物主要的限制性AA，其缺乏會導致發育不良、體重減輕、皮毛變質等[31-33]；本研究發現，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關系，而與乳中其他AA間無顯著相關性，相關機理需進一步研究。

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價

借鑒FAO/WHO的氨基酸理想模式并查閱文獻發現，除了Lys和Met是反芻動物的限制性AA外，日糧中若His和Arg的含量不平衡，也會影響生產性能[34-36]，故本研究將其加入氨基酸標準模式，結果證明，將牦牛乳、被毛和血液中AA含量作為評分依據，牧草A A評分結果不同。當以牦牛乳為標準氨基酸模式時，牧草的Lys和His評分較低；以牦牛被毛的AA為標準時，牧草中AA評分較低的是Cys + Met和Arg；而以牦牛血液AA為標準，則His、Arg、Leu 和 Lys的評分較低 (＜ 80%)。此外，相關性分析顯示，牧草AA與牦牛乳、被毛、血液的AA均存在顯著正相關關系。因此，牧草AA評分的結果進一步揭示了牧草中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，進而會影響機體氨基酸代謝。這提示當暖季牧場可食性牧草品質下降及數量不足時，飼糧氨基酸不平衡會影響牦牛營養狀況，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，可能會阻礙乳腺、毛囊及血液對AA的轉化利用。

4 結論

高寒草甸暖季可食性牧草富含18種AA，TAA含量達1 257.06 mg·kg-1，是較優質牧草。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，對放牧地可食性牧草AA進行評分發現，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，在泌乳期牦牛營養管理中應額外關注這幾種氨基酸的平衡，以利于養分的高效利用及牦牛健康生產。