饲粮半胱氨酸水平对离乳期梅花鹿生长性能、营养物质表观消化率、血清生化指标和抗氧化能力的影响

杨乾龙 张铁涛 王 静 陈丽红 王金铭 郭肖兰 李光玉 王凯英

(中国农业科学院特产研究所，特种经济动物分子生物学国家重点实验室，长春130112)

梅花鹿具有较高的经济价值，其鹿茸、鹿角、鹿鞭、鹿血和鹿胎等产品是名贵的中药材，药用价值在《本草纲目》中记录详尽。鹿产品的质量和品质与梅花鹿仔鹿的早期生长发育息息相关。近年来，我国梅花鹿养殖量持续增长，仔鹿的氨基酸平衡和健康养殖尤为重要。研究发现，幼龄动物饲养过程中容易受到断奶应激、冷应激和疾病应激等多种不利因素影响，危害动物健康[1- 2]。梅花鹿仔鹿生性胆小，饲养过程中更加容易受到各种应激的影响，氧化应激能够影响仔鹿的健康生长。半胱氨酸作为一种功能性氨基酸，在羔羊和獭兔等多种动物的研究中发现，饲粮添加半胱氨酸具有促生长、提高抗氧化能力以及改善毛发品质等作用[3-6]；另具有创伤修复、抗菌消炎和解毒等功能[7]。氨基酸营养作为营养调控的手段，目前并未发现半胱氨酸在雄性梅花鹿仔鹿上的研究[8]。因此，本试验通过研究饲粮半胱氨酸水平对离乳期梅花鹿生长性能、营养物质表观消化率、血清生化指标和抗氧化功能的影响，筛选饲粮中半胱氨酸的适宜水平，为饲养标准的完善提供理论依据，同时为梅花鹿的健康养殖提供新方案。

1 材料与方法

1.1 试验材料

半胱氨酸为L-半胱氨酸(L-Cys)，购自安徽省某生物科技有限责任公司；基础饲粮为全混合日粮，加工于吉林省某牧业有限责任公司；梅花鹿选自农业部长白山野生生物资源重点野外科学观测试验站。

1.2 试验设计与饲养管理

选取16只3月龄离乳期健康雄性梅花鹿，平均体重(24.42±3.86) kg，随机分为4组，每组4个重复，每个重复1只，各组之间初始体重差异不显著(P>0.05)。对照组(Ⅰ组)饲喂半胱氨酸水平为2.8 g/kg的基础饲粮，试验组分别饲喂半胱氨酸水平为4.8(Ⅱ组，基础饲粮+2.0 g/kg半胱氨酸)、6.8(Ⅲ组，基础饲粮+4.0 g/kg半胱氨酸)和10.8 g/kg(Ⅳ组，基础饲粮+8.0 g/kg半胱氨酸)的试验饲粮，基础饲粮组成及营养水平见表1，基础饲粮中氨基酸水平见表2。预试期15 d，正试期30 d。

表1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础)

表2 基础饲粮中氨基酸水平(风干基础)

动物饲养试验在农业部长白山野生生物资源重点野外科学观测试验站进行，试验日期为2020年9月20日至2020年11月5日，每天07:30和15:30定量饲喂，自由饮水。

1.3 样品采集

1.3.1 血样采集

试验最后1 d晨饲前对梅花鹿麻醉并进行颈静脉采血，血样在带有分离胶的促凝管中静置至血清析出，3 500 r/min离心10 min，血清分装入1.5 mL Eppendorf管中，-80 ℃低温保存，待测。

1.3.2 粪样采集

试验结束前3 d，每天晨饲前采用部分收粪法收集粪样，每个圈舍收集4组新鲜粪样，每袋大约收集100 g左右。去除鹿毛和沙砾，将收集的粪样分成2份，一份喷洒10%稀硫酸固氮，65 ℃烘至恒重，粉碎后过40目筛，制成风干基础样品，用于测定粗蛋白质(CP)含量；另一份85 ℃烘箱内灭菌2 h后，65 ℃烘至恒重后粉碎过18目筛，用于测定粗纤维含量。

1.4 指标测定及方法

1.4.1 生长性能的测定

试验第1天和最后1 d晨饲前麻醉并进行空腹称重，用于计算总增重(TWG)和平均日增重(ADG)。每天记录投料量和剩料量，用于计算试验期间平均日采食量(ADFI)和料重比(F/G)。

1.4.2 营养物质表观消化率的测定

干物质(DM)含量参照GB/T 6435—2014测定；粗蛋白质含量使用凯氏定氮法，参照GB/T 6432—2018测定；粗脂肪(EE)含量使用索氏脂肪浸提法，参照GB/T 6433—2006测定；中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)含量使用范氏(Van Soest)方法，参照GB/T 20806—2006测定；半胱氨酸和蛋氨酸含量使用氧化酸水解法，参照GB/T 15399—2018测定；其他氨基酸含量采用酸水解法，参照GB 5009.124—2016测定。

某营养物质表观消化率(%)=100-
(100×A/A1×B1/B)。

式中：A为饲粮中2 mol/L盐酸不溶灰分含量；A1为粪中2 mol/L盐酸不溶灰分含量；B1为粪中该营养物质含量；B为饲粮中该营养物质含量。

1.4.3 血清生化和抗氧化指标的测定

血清低密度脂蛋白(LDL)含量采用直接法-表面活力剂清除法测定，甘油三酯(TG)含量采用甘油磷酸氧化酶-过氧化物酶(GPO-PAP)法测定，胆固醇(CHO)含量采用总胆固醇测定试剂盒(CHOD-PAP法)测定，高密度脂蛋白(HDL)含量采用直接法-过氧化氢酶清除法测定，谷草转氨酶(AST)活性采用天门冬氨酸底物法测定，葡萄糖(GLU)含量采用己糖激酶法测定，碱性磷酸酶(ALP)活性采用碱性磷酸酶测定试剂盒测定，白蛋白(ALB)含量采用溴甲酚绿法测定，总蛋白(TP)含量采用双缩脲法测定，乳酸脱氢酶(LDH)活性采用乳酸底物法测定，尿素(Urea)含量采用尿素酶-谷氨酸脱氢酶法测定，谷丙转氨酶(ALT)活性采用丙氨酸底物法测定。以上试剂盒均购自中生北控生物科技有限公司，严格按照试剂说明书，使用威图-E生化分析仪测定。

血清丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸法测定，总超氧化物歧化酶(T-SOD)活性采用羟胺法测定，谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性采用比色法测定，过氧化氢酶(CAT)活性采用钼酸铵法测定。以上试剂盒均购自南京建成生物工程研究所，严格按照试剂盒说明书测定。

1.5 数据处理

试验数据先通过Excel 2016软件进行整理，然后采用SAS 9.4统计软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA)，并采用Duncan氏法进行多重比较。结果采用平均值±标准误表示，P<0.05表示差异显著，P>0.05表示差异不显著。

2 结 果

2.1 饲粮半胱氨酸水平对离乳期梅花鹿生长性能的影响

由表3可知，各组之间终末体重、总增重、平均日增重和料重比无显著差异(P>0.05)。其中，Ⅳ组的总增重最低，料重比最高；Ⅱ组的料重比最低，比Ⅰ组降低了3%。Ⅳ组的平均日采食量显著低于其他各组(P<0.05)。

表3 饲粮半胱氨酸水平对离乳期梅花鹿生长性能的影响

2.2 饲粮半胱氨酸水平对离乳期梅花鹿营养物质表观消化率的影响

由表4可知，Ⅱ组的粗蛋白质表观消化率显著高于Ⅳ组(P<0.05)，但与其他各组差异不显著(P>0.05)。Ⅰ组和Ⅳ组的粗脂肪表观消化率显著高于Ⅲ组(P<0.05)，但与Ⅱ组差异不显著(P>0.05)。Ⅳ组的中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维表观消化率显著高于Ⅰ组和Ⅲ组(P<0.05)，且Ⅱ组显著高于Ⅲ组(P<0.05)。Ⅱ组和Ⅳ组的有机物表观消化率显著高于Ⅰ组和Ⅲ组(P<0.05)。Ⅱ组和Ⅳ组的干物质表观消化率显著高于Ⅰ组(P<0.05)。

表4 饲粮半胱氨酸水平对离乳期梅花鹿营养物质表观消化率的影响

2.3 饲粮半胱氨酸水平对离乳期梅花鹿血清生化指标的影响

由表5可知，对于糖脂代谢相关指标，各组之间血清高密度脂蛋白、甘油三酯、胆固醇和葡萄糖含量差异不显著(P>0.05)，Ⅳ组的血清低密度脂蛋白含量显著高于其他各组(P<0.05)。对于肝功能相关指标，各组之间血清谷草转氨酶、谷丙转氨酶和乳酸脱氢酶活性差异不显著(P>0.05)；Ⅱ组和Ⅲ组之间血清碱性磷酸酶活性差异不显著(P>0.05)，Ⅰ组和Ⅳ组之间差异不显著(P>0.05)，但Ⅲ组显著高于Ⅰ组和Ⅳ组(P<0.05)。对于蛋白质代谢相关指标，各组之间血清白蛋白、总蛋白和尿素含量差异不显著(P>0.05)，但Ⅱ组血清尿素含量最低。

表5 饲粮半胱氨酸水平对离乳期梅花鹿血清生化指标的影响

2.4 饲粮半胱氨酸水平对离乳期梅花鹿血清抗氧化指标的影响

由表6可知，Ⅱ组的血清过氧化氢酶活性显著高于其他各组(P<0.05)。Ⅱ组、Ⅲ组和Ⅳ组的血清丙二醛含量显著低于Ⅰ组(P<0.05)。血清总超氧化物歧化酶活性随着饲粮半胱氨酸水平的增加逐渐升高，但各组之间差异不显著(P>0.05)。Ⅱ组和Ⅳ组的血清谷胱甘肽过氧化物酶活性显著高于Ⅰ组(P<0.05)。

表6 饲粮半胱氨酸水平对离乳期梅花鹿血清抗氧化指标的影响

3 讨 论

3.1 饲粮半胱氨酸水平对离乳期梅花鹿生长性能的影响

幼龄动物的生长状况对于动物的一生至关重要，需要大量的营养物质用于满足其生长需要。由于机体各系统发育不完全，容易受到各种应激，导致机体损伤，影响动物生长[9]。动物的增重、平均日增重和平均日采食量等指标能够直接反映动物的生长状况，且料重比还能够反映出饲养动物的经济效益。半胱氨酸作为一种天然氨基酸，具有多种生物学作用，如抗氧化应激、促进氨基酸代谢、解毒、抗菌消炎及促进创伤修复等。饲粮中添加适量的半胱氨酸对动物的生长性能具有一定的促进作用。陈来祥等[3]研究发现，饲粮中添加适量的瘤胃保护型半胱氨酸能够显著提高滩羊羔羊末重和平均日增重，并降低料重比；王丽慧[4]研究发现，饲粮添加半胱氨酸能够显著提高滩寒杂交羊的平均日增重，并降低料重比；研究表明，饲粮添加适量半胱氨酸能够提高獭兔末重、平均日增重和平均日采食量，并降低料重比[5-6,10-11]。本研究结果表明，与对照组相比较，饲粮半胱氨酸水平为4.8和6.8 g/kg时对仔鹿生长性能无显著影响，但饲粮半胱氨酸水平为4.8 g/kg时料重比最低。

这可能是物种、体重和健康状态不同的试验动物对半胱氨酸需求、消化和吸收能力具有差异，在雏鸡、猪和大鼠上的试验也得到不同的结果[12]。Ⅳ组的平均日采食量显著低于其他各组，这与Lee等[13]研究结果相同，可能是饲粮中加入大量具有苦涩味道的半胱氨酸，降低了饲粮适口性[14]。也可能是半胱氨酸能够抑制胃饥饿素释放，降低食欲，导致动物采食量降低[15]。研究表明，过量的添加半胱氨酸会抑制动物生长性能，且达到正常饲粮半胱氨酸水平的7.5倍会导致雏鸡死亡率达到50%[5,12]。本试验中，Ⅳ组的总增重与对照组相比降低了23%，料重比增加了2.5%，可能是代谢性酸中毒和氧化应激导致的结果[12,16]。

3.2 饲粮半胱氨酸水平对离乳期梅花鹿营养物质表观消化率的影响

营养物质表观消化率反映动物对饲粮的利用情况。本试验中，除粗脂肪表观消化率外，其他营养物质表观消化率随着饲料半胱氨酸水平增加均呈现先升高再降低再升高的趋势，且在Ⅱ组和Ⅳ组出现最高点。半胱氨酸对动物营养物质表观消化率的研究鲜有报道，但有研究表明，半胱氨酸是肠道上皮细胞的必需氨基酸，能够维持上皮细胞活力和增殖，且通过谷胱甘肽发挥作用[17]，同时含硫氨基酸能够提高空肠内消化酶的活性，以提高营养物质的吸收利用[18]。有研究表明，半胱氨酸的脱羧产物半胱胺能提高滩羊和奶牛的粗蛋白质、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和干物质表观消化率[19-20]。本研究结果与之相同，这可能是其产物半胱胺有益于消化道微生物活动，延长食糜在消化道的时间并促进消化酶的分泌[21-22]，因此营养物质表观消化率在饲粮半胱氨酸水平为4.8 g/kg时较高，而在饲粮半胱氨酸水平为6.8 g/kg时较低，可能是半胱氨酸脱羧产物半胱胺含量过高时降低了肠道的绒毛高度，损坏了肠道的完整性，从而降低了营养物质的吸收[23]。值得注意的是，在饲粮半胱氨酸水平为10.8 g/kg时，营养物质表观消化率呈现再次上升的趋势。这可能与采食量的减少导致总的半胱氨酸摄入量降低有关，具体原因有待于进一步研究。

3.3 饲粮半胱氨酸水平对离乳期梅花鹿血清生化指标的影响

血清生化指标可以反映动物内环境的稳定状况和粗脂肪、粗蛋白质等饲粮营养物质的利用情况以及肝脏代谢状况，进一步反映出动物机体健康状况[24]。血清低密度脂蛋白、高密度脂蛋白、甘油三酯和胆固醇含量能反映机体脂肪代谢的状况。低密度脂蛋白和高密度脂蛋白在外周组织和肝脏之间发挥运输胆固醇的功能，且两者的运输方向相反。甘油三酯是体内脂肪代谢的中间产物，是机体能量来源的重要物质，能分解产生甘油和挥发性脂肪酸。研究发现半胱氨酸能降低杂交羊血清甘油三酯含量[4]，对獭兔血清胆固醇含量无显著影响[5]。本研究结果与上述结果不完全相同，各组之间血清高密度脂蛋白、甘油三酯和胆固醇含量差异不显著，可能是寒冷气温促进幼龄动物需要更多的脂肪用于产热[25]，掩盖了半胱氨酸的作用。Ⅳ组的血清低密度脂蛋白含量显著高于其他各组，可能与高饲粮半胱氨酸水平组生长性能受到抑制相关。本试验中半胱氨酸对于脂肪沉积无显著促进作用，而饲粮高半胱氨酸水平会影响脂肪沉积，这也印证了增重和平均日增重结果。

谷草转氨酶和谷丙转氨酶反映动物肝功能状况。本研究中，各组之间血清谷草转氨酶和谷丙转氨酶活性无显著差异，说明饲粮半胱氨酸水平对肝功能无影响。适宜的饲粮半胱氨酸水平促进了血清碱性磷酸酶活性的升高，而碱性磷酸酶是机体钙、磷代谢的标志物之一，能够促进钙和磷形成骨盐[26]。本试验中，仔鹿处于骨骼生长发育关键时期，可能是加入适量半胱氨酸后促进钙、磷的代谢，表现为促进动物骨骼生长发育[27]。黄健[28]研究证明，同期饲粮中加入蛋氨酸会提高钙、磷的表观消化率和血清碱性磷酸酶活性，同为含硫氨基酸可能作用途径相同。我们需要用钙、磷代谢指标和动物体尺指标进一步验证。同样重要的是，雄性仔鹿成年后的主要经济价值体现是产茸，而鹿茸是一种未骨化的骨组织，半胱氨酸对鹿茸生长也可能具有明显的促进作用，但仍需要进行深入研究。

总蛋白反映动物对蛋白质的吸收情况[29]；尿素能够反映出蛋白质的代谢以及氨基酸的平衡性[30]。曹宝红等[5]研究发现，饲粮半胱氨酸水平对獭兔血清白蛋白和葡萄糖含量无显著影响。王丽慧[4]研究发现，饲粮添加半胱氨酸能够提高滩寒杂交羊血清总蛋白含量，降低血清尿素含量。本研究结果与之类似，饲粮半胱氨酸水平对梅花鹿血清白蛋白和葡萄糖含量无显著影响，对血清总蛋白和尿素含量虽影响不显著，但适量添加半胱氨酸后血清总蛋白含量高于对照组，血清尿素含量低于对照组。可能是添加适量半胱氨酸后促进饲粮氨基酸平衡，蛋白质合成率提高，尿素含量降低[31]。再结合粗蛋白质表观消化率这一指标，可以反映出添加适量的半胱氨酸有益于氨基酸平衡，促进蛋白质的消化利用。

3.4 饲粮半胱氨酸水平对离乳期梅花鹿抗氧化能力的影响

丙二醛是机体产生的氧自由基攻击生物膜中多不饱和脂肪酸形成的脂质过氧化物，可以反映机体脂质过氧化程度及机体细胞受自由基攻击的严重程度[32]。超氧化物歧化酶能清除超氧阴离子自由基，保护细胞免受损伤，可直观反映机体清除自由基的能力[33]。过氧化氢酶大量分布于动物细胞内，可分解机体代谢过程中产生的活力氧，如过氧化氢和超氧阴离子等[34]。谷胱甘肽过氧化物酶是机体内广泛存在的一种重要的催化过氧化氢分解的酶，特异的催化还原型谷胱甘肽对过氧化氢的还原反应，具有保护细胞膜结构和功能完整的作用[35]。研究表明，半胱氨酸能够降低獭兔血清丙二醛含量[5]；可提高大鼠血清总抗氧化能力、超氧化物歧化酶活性以及降低血清丙二醛含量[36]。本试验结果与以上结果一致，饲粮添加半胱氨酸显著降低了血清丙二醛含量，提高了血清总超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶活性，并且以饲粮半胱氨酸水平为4.8 g/kg时效果最佳。高水平半胱氨酸可能会导致半胱氨酸游离的巯基部分通过自氧化导致体内产生过氧化氢[37]，降低过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶性。半胱氨酸的直接抗氧化机制有待于进一步研究，可能是其代谢产物谷胱甘肽和牛磺酸发挥作用，并且有研究表明谷胱甘肽可以直接或间接通过酶促反应有效清除自由基和其他活性氧(如羟基、脂质过氧化自由基、过氧化亚硝酸盐和过氧化氢)[38]。牛磺酸一方面可以中和次氯酸转化为N-氯牛磺酸，另一方面通过线粒体调节活性氧的产生速率[39]。对于野性较大、易于受到应激的梅花鹿而言，添加适量的半胱氨酸有益于提高机体抗氧化能力并促进其生长发育。

4 结 论

本试验条件下，饲粮半胱氨酸水平为4.8 g/kg时可提高离乳期梅花鹿的干物质和有机物表观消化率及抗氧化能力。