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(guó)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(yíng)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(yíng)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(zhǎng)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(chǎng)泌乳期牦牛氨基酸(amino acid, AA)營(yíng)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(yíng)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(yíng)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(yíng)養(yǎng)，為牦牛營(yíng)養(yǎng)科學(xué)監(jiān)測(cè)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(chǎng)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(chǎng)(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(cè)。

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(cè)。

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(cè)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(cè)。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(cè)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(cè)技術(shù)》[17]測(cè)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(cè)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(cè)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(chǎng)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(chǎng)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(cè)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(chǎng)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(chǎng)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(zhǎng)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(chǎng)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(yíng)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(cè)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(chǎng)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(yíng)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(shuō)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(wú)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(yíng)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(yíng)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)。