飼糧中2-羥基-4-甲硫基丁酸異丙酯添加水平對哺乳期山羊生長性能及氨基酸代謝的影響

李錄明，張恩平，高亞偉，李金朋

(西北農林科技大學 動物科技學院，陜西楊凌 712100)

泌乳期是動物重要的一個生理時期，動物機體的營養分配和新陳代謝隨泌乳的開始發生顯著變化，以滿足泌乳的需要[1]。泌乳期合理的營養，對提高母羊泌乳性能，保證羔羊正常生長發育；防止母羊泌乳期體質量損失，促進母羊發情，提高繁殖性能具有重要作用。反芻動物瘤胃內的可利用蛋白質進入皺胃和小腸，被消化分解為氨基酸和小肽后才能被動物組織吸收利用[2]。因此，蛋白質營養的核心和實質是氨基酸營養[3]。利用反芻動物蛋白質營養的特點，通過對可吸收限制性氨基酸的調控來降低日糧中蛋白質飼料的用量，是節約蛋白質飼料的有效途徑之一[4]。蛋氨酸(Methionine，Met)是動物生長發育的必需氨基酸之一，在以植物性蛋白質飼料為主的日糧中，Met是反芻動物的第一限制性氨基酸。適量增加小腸Met 的數量可提高反芻動物生產性能[5]，但日糧中直接添加Met會受到瘤胃微生物降解而降低有效利用率，通過蛋氨酸過瘤胃保護的方法可提高小腸Met數量、平衡氨基酸營養[6]。美斯特是一種應用比較成熟的過瘤胃蛋氨酸產品，其化學組成為2-羥基-4-甲硫基丁酸異丙酯[2-hydroxy-4-(methylthio) butanoic acid isopropyl ester，HMBi]。HMBi能夠通過瘤胃壁被快速吸收并經肝臟轉化為Met供反芻動物利用，從而避免瘤胃微生物的降解。部分HMBi還可以在瘤胃內被微生物降解為HMB起到促進瘤胃發酵的功效。HMBi已經被開發為一種具有較高生物學價值的Met添加劑，為動物提供充足的Met[7]。研究報道在日糧中添加HMBi能夠提高養殖動物的生長性能和經濟效益，Han等[6]發現肉牛日糧中添加HMBi可提高肉牛總增加體質量和日增加體質量。Stpierre等[8]研究發現，日糧中添加HMBi能夠提高荷斯坦奶牛的產奶量、乳蛋白和乳脂質量分數。目前，中國絨肉用羊營養需要的研究主要集中在生長期和育肥期[9]，對于哺乳期的營養需要研究較少。此外，HMBi在反芻動物上的研究與應用主要集中在奶牛上，鮮見在山羊上的飼喂效果及其作用機制方面的研究報道。因此，本試驗在哺乳期陜北白絨山羊飼糧中添加不同水平HMBi，研究其對泌乳期山羊生長性能、乳成分、血清生化指標、血漿和羊乳氨基酸的影響，為HMBi在山羊日糧中添加應用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗動物

選取體質量相近、健康的經產陜北白絨山羊空懷母羊50只，進行同期發情處理并配種，分娩后選取27只平均體質量為(49.79±1.86) kg、分娩日期接近且均產單羔的陜北白絨山羊作為試驗動物。

1.2 試驗設計與處理

采用單因素試驗設計，將試驗母羊隨機分為3組，每組3個重復，每個重復3只羊。對照組飼喂基礎日糧，2個試驗組分別飼喂在基礎日糧中添加質量分數為2% 和4% HMBi的飼糧。基礎日糧配制參考NRC(1981)山羊飼養標準配制，主要原料組成及營養水平見表1。試驗飼糧制成顆粒飼料飼喂。所使用HMBi來源于過瘤胃蛋氨酸產品美斯特(Metasmart)，由安迪蘇生命科學制品(上海)有限公司提供，HMBi質量分數≥57%，與蛋氨酸的換算值為39%。

1.3 飼養管理

本試驗在陜西省榆林市橫山區陜北白絨山羊原種場進行。試驗羊在試驗前免疫注射多聯必應、山羊痘、山羊傳染性胸膜肺炎和小反芻獸疫疫苗。預試期10 d，正試期 60 d，以重復(3只羊為一圈)為單元分圈飼養，試驗羊分別于每天8:00和17:00分2次按每天每只1.2 kg定量飼喂相應飼糧，自由飲水。

1.4 測定指標及方法

1.4.1 生長性能 試驗羊每隔30 d于晨飼前空腹稱量體質量，根據初始體質量、結束體質量計算平均日增加體質量(ADG)。

1.4.2 乳成分和乳中氨基酸 試驗羊每隔10 d采集乳樣10 mL，于-20 ℃保存，將同只羊6次乳樣混合均勻后分為2份，一份用于測定乳成分，另一份用于測定乳水解氨基酸質量分數。測試儀器分別為FT120乳成分分析儀(FOSS公司)和日立L-8900氨基酸分析儀。

表1 基礎日糧組成及營養水平(干物質基礎)Table 1 Composition and nutrient level of basal diets (dry matter basis)

注：預混料為每千克飼糧提供：VA 600 000 IU，VD3200 000 IU，VE 2000 IU，Fe 15 g，Zn 15 g，Cu 4.5 g，I 200 mg，Mn 10 g；代謝能為計算值，其他均為實測值。

Note：The premix provided the following per kg of diets：VA 600 000 IU，VD3200 000 IU，VE 2000 IU，Fe 15 g，Zn 15 g，Cu 4.5 g，I 200 mg，Mn 10 g；metabolic energy is the calculated value，the other values are measured.

1.4.3 血液指標 試驗開始(第1天)和試驗結束(第60天)晨飼前，每只羊頸靜脈采血20 mL，分置于未做抗凝處理和含抗凝劑(肝素)的采血管中(各10 mL)。

未做抗凝處理血液靜置30 min凝血后3 000 r/min 離心15 min，取上層血清，于-20 ℃保存，送楊凌示范區醫院測定血清尿素氮(Urea nitrogen, BUN)、血清葡萄糖(Glucose, GLU)和甘油三酯(Triglycerides, TG)濃度。

抗凝劑(肝素)處理血液3 000 r/min 離心15 min，分離血漿，于-20 ℃保存，用于測定血漿游離氨基酸(Plasma Free Amino Acids, PFAA)質量濃度。測試儀器為A300氨基酸分析儀(德國曼默博爾公司)。

1.5 數據處理

試驗數據經Excel 2007初步整理后，采用SPSS 17.0進行單因素方差分析(one-way ANOVA)，多重比較采用Duncan’s法，結果用“平均數±標準差”表示，P<0.05為差異顯著，P<0.01為差異極顯著。

2 結果與分析

2.1 HMBi添加水平對山羊生長性能的影響

試驗羊試驗期體質量測定結果見表2。由表2可知，3組試驗羊哺乳期均出現體質量減輕現象，2%組羊體質量損失量最小(4.58 kg)，對照組最大(6.19 kg)；2%組羊試驗期ADG顯著高于對照組(P<0.05)。

表2 不同處理組山羊生長性能測定結果Table 2 Measurement results of growth performance of goats in different groups

注：同行數據無標或標相同字母表示差異不顯著(P>0.05)，不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)，下同。

Note:In the same row, values with no letter or the same letter superscripts means no significant difference (P>0.05), while with different lowercase letter superscripts mean significant difference (P<0.05), and with different capital letter superscripts mean significant difference(P<0.01),the same below.

2.2 HMBi添加水平對山羊乳成分的影響

試驗羊乳成分測定結果見表3。由表3可知，對照組羊乳脂質量分數顯著低于2% 組(P<0.05)，極顯著低于4% 組(P<0.01)；對照組羊乳糖質量分數顯著高于2% 組(P<0.05)，顯著低于4% 組(P<0.05)；對照組羊乳蛋白、乳中總固形物和乳中非脂固形物質量分數極顯著低于2% 組和4% 組(P<0.01)；2% 組羊乳蛋白和乳中非脂固形物質量分數極顯著高于4% 組(P<0.01)，乳糖和乳中總固形物極質量分數顯著低于4% 組(P<0.01)。

表3 不同處理組山羊乳成分測定結果Table 3 Measurement results of milk composition of goats in different groups

2.3 HMBi添加水平對山羊血清生化指標的影響

試驗羊血清生化指標測定結果見表4。由表4可知，試驗第60天，4% 組羊血清BUN濃度顯著低于對照組(P<0.05)；2% 組和4% 組羊血清TG濃度高于對照組，但差異不顯著(P>0.05)；各處理組羊血清GLU濃度差異不顯著(P>0.05)。

2.4 HMBi添加水平對山羊血漿游離氨基酸的影響

試驗羊血漿游離氨基酸質量濃度測定結果見表5。由表5可知，試驗第60天，試驗羊血漿Met質量濃度隨HMBi添加水平提高而增加，4% 組顯著高于對照組和2% 組(P<0.05)；試驗羊血漿Lys、Thr、Val、Leu、Ile、His、Arg、Ser、Gly、Ala和總游離氨基酸質量濃度隨HMBi添加水平的提高呈先升高后降低趨勢，其中2% 組羊血漿Lys和Thr質量濃度極顯著高于對照組(P<0.01)，2%組羊血漿Val和Leu質量濃度顯著高于對照組和4% 組(P<0.05)。

表4 不同處理組山羊血清生化指標測定結果Table 4 Measurement results of serum biochemical indices of goats in different groups

2.5 HMBi添加水平對山羊乳水解氨基酸的影響

試驗羊乳中水解氨基酸質量分數測定結果見表6。由表6可知，2% 組和4% 組羊乳中Met質量分數比對照組分別提高了0.016% 和0.030%(P>0.05)；必需氨基酸質量分數比對照組分別提高了0.093% 和0.462%(P>0.05)；總氨基酸質量分數比對照組分別提高了0.199% 和0.996%(P>0.05)。

表5 不同處理組山羊血漿游離氨基酸測定結果Table 5 Measurement results of free amino acids in plasma of goats in different groups μg/mL

表6 不同處理組山羊乳水解氨基酸測定結果Table 6 Measurement results of amino acids in milk of goats in different groups %

3 討 論

3.1 HMBi添加水平對山羊生長性能的影響

由于泌乳消耗和產后體質較弱等原因，哺乳期動物往往處于能量負平衡狀態，機體通過加強自身脂肪動員來滿足能量需要，從而導致泌乳期動物體質量損失。Met作為反芻動物限制性必需氨基酸，對促進機體蛋白質合成具有重要作用。此外，Met是動物體中重要的甲基供體，Met腺苷化轉變成S-腺苷甲硫氨酸(SAM)可以為膽堿、卵磷脂的合成提供甲基基團[10]。膽堿可促進脂肪以磷脂的形式由肝臟通過血液輸送出去，或改善脂肪酸本身在肝臟中的利用。卵磷脂可以促進肝臟中脂蛋白的合成，加速脂肪代謝。SAM提供甲基基團后轉變同型半胱氨酸，同型半胱氨酸可通過轉硫途徑生成半胱氨酸，半胱氨酸可生成牛磺酸[11]，牛磺酸和膽汁酸在肝臟中結合生成牛磺膽酸鹽，從而促進脂質的吸收和膽固醇的消耗[12]，促進動物機體脂肪沉積。Jacometo等[13]研究發現，在妊娠期奶牛日糧中添加RPMet可提高肝臟中1-碳單位、Met和轉硫途徑代謝中相關基因mRNA的表達豐度，這項研究從基因表達方面驗證了Met在動物體內生理功能。大量研究證明，飼糧中添加HMBi可在一定程度上提高反芻動物生長性能。Han等[6]在肉牛日糧中添加HMBi飼喂，發現每頭每天15 g和25 g添加組的總增加體質量比對照組分別高31.20% 和54.80%，ADG比對照組分別高30.16% 和53.97%。Mousaie等[14]研究發現，在妊娠期和哺乳期綿羊日糧中添加蛋氨酸鉻(Cr-Met)可顯著提高綿羊ADG，減輕綿羊妊娠期體質量損失。本研究表明，飼糧添加HMBi能夠減輕泌乳期山羊體質量損失，提高ADG，這與Mousaie等[14]的研究結果一致。但本試驗中4% 組山羊ADG低于2% 組，這可能是由于過高水平的HMBi超出肝臟代謝能力，抑制肝臟細胞合成蛋白質的功能，導致動物蛋白質和氨基酸代謝紊亂，進而影響動物生長發育。Abe等[15]研究發現，在7周齡荷斯坦公牛飼糧中添加過量的DL-Met顯著降低了其ADG、料重比和氮利用率。

3.2 HMBi添加水平對山羊乳成分的影響

乳蛋白主要是由乳腺組織攝取動脈血液游離氨基酸從頭合成的，其合成效率受限于血液中泌乳限制性氨基酸數量及乳蛋白氨基酸組成的影響。研究表明，Met是山羊產奶的限制性氨基酸[16]。HMBi可為反芻動物提供大量的Met，除作為合成乳蛋白的原料提高乳蛋白質量分數外，Met還可以提供甲基基團，促進肝臟中脂蛋白的合成，脂蛋白可以加速肝中合成的甘油三脂(TG)向乳腺轉運[17]，此外，Met提供的甲基基團還參與膽堿的甲基化過程，膽堿是合成乳脂的限制性營養物質，從而提高乳脂質量分數。其次，HMBi在瘤胃內一部分被瘤胃微生物降解為HMB和異丙醇，HMB具有促進瘤胃發酵的功能。研究發現，HMB也能提高乳脂質量分數和產奶量[18]。因此，日糧添加HMBi提高反芻動物泌乳性能可能是HMBi被瘤胃壁迅速吸收后轉化為Met和在瘤胃內降解為HMB后共同作用的結果。Flores等[19]在奶山羊日糧中每頭添加2.5 g/d 的RPMet顯著提高了山羊產奶量、乳脂和乳蛋白質量分數。本研究發現，日糧添加HMBi提高了山羊乳蛋白、乳脂、總固形物和非脂總固形物質量分數。但4% 組試驗羊乳蛋白和乳中非脂總固形物質量分數低于2% 組，這可能是添加過量HMBi導致小腸小腸氨基酸營養不平衡，造成蛋白質代謝紊亂，進而影響動物乳蛋白的合成。Titi[20]在泌乳初期山羊日糧中分別每頭添加0 g、2.5 g和5.0 g的RPMet，發現添加RPMet提高了山羊乳蛋白質量分數，且每頭2.5 g添加組山羊乳蛋白質量分數顯著高于每頭5.0 g添加組的，這與本試驗研究結果一致。

3.3 HMBi添加水平對山羊血清生化指標的影響

血清BUN是動物組織蛋白質代謝的終產物，血清BUN水平可衡量動物體內蛋白質代謝和日糧氨基酸平衡狀況[21]，當動物蛋白質的利用率高或者體內氨基酸平衡時，血清BUN濃度降低，反之則升高。反芻動物血清BUN濃度很容易受瘤胃內氨態氮(NH3-N)濃度和小腸可吸收氨基酸是否平衡等因素的影響[22]。張成喜等[23]研究發現，奶牛日糧中添加RPMet可提高瘤胃NH3-N利用率和MCP產量，減少氮排泄。陳傲東等[24]研究發現，在奶牛日糧中添加RPMet降低了血清BUN濃度。Baghbanzadeh-nobari等[25]在山羊日糧中添加HMBi降低了山羊血清BUN濃度。本研究表明，添加HMBi能顯著降低血清BUN濃度，這與上述研究結果一致。說明補飼HMBi在一定程度上可以增強機體蛋白質的合成代謝，與本試驗添加HMBi提高山羊乳蛋白質量分數的試驗結果相符合。

血清GLU和TG水平是反映動物體內糖脂代謝的重要指標。關于補充過瘤胃氨基酸對反芻動物血清GLU和TG濃度的影響不盡一致。Fukumori等[26]研究發現，在奶牛日糧中添加RPMet可提高血清GLU濃度。Baghbanzadeh-nobari等[25]研究發現，在山羊日糧中添加HMBi可顯著降低血清GLU和TG濃度。隋雁南等[27]研究發現，在泌乳期奶牛日糧中添加N-羥甲基蛋氨酸鈣對血清GLU濃度無顯著影響。本研究發現，試驗組山羊血清TG濃度有增高趨勢，各處理組血清GLU濃度無明顯差異，這可能與基礎日糧組成的差異有關，本試驗飼糧粗蛋白比例稍低于其他試驗研究，添加HMBi增加的血液游離氨基酸可能主要用于體蛋白和乳蛋白的沉積，而很少用于糖異生途徑。

3.4 HMBi添加水平對山羊血漿和乳水解氨基酸的影響

血漿游離氨基酸水平是氨基酸在體內的合成與吸收、蛋白質的同化與異化之間的動態平衡[28]，可反映機體蛋白質代謝狀況，評定飼料氨基酸的有效性，估測動物氨基酸的需要量[29]。Yang等[30]研究發現，在奶牛日糧中添加RPMet可顯著提高血漿Met質量濃度，降低血漿非必需氨基酸(NEAA)、支鏈氨基酸(BCAA)和總氨基酸(TAA)質量濃度。Giallongo等[31]研究發現，在高蛋白日糧中補充RPMet可提高奶牛血漿Met質量濃度，降低血漿Asn、Gln、His、Ser、Ala、Lys和NEAA質量濃度，對血漿Glu、Thr和Pro質量濃度無顯著影響。Dalbach等[32]在8只安裝永久性肝臟門靜脈、肝靜脈和腸系膜靜脈插管的荷斯坦奶牛日糧中添加1.5 g/kg(干物質基礎)HMBi，發現試驗組奶牛血漿Met質量濃度顯著高于對照組。本研究發現，試驗羊血漿Met質量濃度隨飼糧HMBi添加水平提高而增加，這可能是因為HMBi經瘤胃壁吸收后在肝臟內被直接被轉化為Met，進入血液從而提高血液游離Met質量濃度。但試驗羊血漿Lys、Thr、Val、Leu、Ile、His、Arg、Ser、Gly、Ala和總游離氨基酸質量濃度隨HMBi添加水平的提高呈先升高后降低的趨勢，這可能是因為添加4% HMBi造成小腸氨基酸不平衡，而動物機體對動脈氨基酸的吸收量保持相對一致，保證泌乳和生長需要，導致靜脈血液中其他游離氨基酸水平降低。

Met是反芻動物泌乳的第一限制性氨基酸。孫華等[33]在奶牛日糧中添加RPMet后，發現除Cys質量分數降低0.001% 外，牛奶其他氨基酸質量分數均有不同程度的增加。本研究發現，試驗山羊乳中除Val、Ile、Cys和Ser質量分數相較于對照組有所降低外，其他氨基酸質量分數均隨飼糧HMBi添加水平的提高有不同程度的增加。這是因為飼喂HMBi可提高血漿游離Met質量濃度，進而提高乳腺組織攝取氨基酸合成乳蛋白的效率，最終提高乳中氨基酸質量分數。但本試驗中4% 組山羊大多數種類血漿游離氨基酸質量濃度低于2% 組，與乳中氨基酸變化不同，原因可能是乳腺組織從血液中攝取不同種類氨基酸的數量與比例并不與血液游離氨基酸的數量直接相關，而是與乳蛋白的氨基酸組成直接相關，并受血液中游離限制性氨基酸含量和各種氨基酸平衡性的影響[33]。另外，靜脈血液游離氨基酸水平是小腸氨基酸吸收和體組織(包括乳腺)對氨基酸利用之間的動態平衡，血液游離Met有效供給量增加，乳腺對血液游離氨基酸吸收量增加，其中對某些種類氨基酸吸收量超過了小腸氨基酸吸收量的增加，表現為這些種類的靜脈血液游離氨基酸濃度下降。

4 結 論

哺乳期飼糧中添加HMBi可緩解山羊哺乳期體質量損失，提高山羊血漿Met質量濃度、乳蛋白和乳脂質量分數。本試驗條件下，推薦哺乳期陜北白絨山羊飼糧中HMBi添加水平為2%。