饲粮添加过瘤胃半胱氨酸对育成期梅花鹿生长性能、营养物质表观消化率和血清生化指标的影响

2023-02-28杨乾龙魏倩倩赵德辉郭肖兰张铁涛王晓旭鲍坤王凯英

草业学报 2023年2期

杨乾龙，魏倩倩，赵德辉，2，郭肖兰，张铁涛，王晓旭，鲍坤，王凯英*

（1.中国农业科学院特产研究所，吉林长春 130112；2.河北科技师范学院动物科技学院，河北秦皇岛 066004）

梅花鹿是三宝之一，是我国畜牧业的重要组成部分，具有较高的药用价值、食用价值及观赏价值，其中鹿茸、鹿血、鹿鞭及鹿角等皆可入药，鹿肉中具有丰富的蛋白质和氨基酸等营养物质，老少皆宜食用。但梅花鹿产业相对常规禽畜产业发展滞后，缺乏完善的饲养标准及产业规范。近年来，中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，限制性氨基酸赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和精氨酸被研究应用［1-3］。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，而梅花鹿驯化时间短、野性大，仔鹿由于机体发育不完全更易受到应激刺激。寻找一种功能性氨基酸同样是十分必要的。

半胱氨酸是一种重要的功能性氨基酸，蛋氨酸能够在胱硫醚β-合成酶和胱硫醚γ-裂解酶的作用下合成半胱氨酸［4］，因此，半胱氨酸是一种条件性必需氨基酸。也有研究表明半胱氨酸是动物肠道的必需氨基酸，蛋氨酸充足与否均无法替代［5］。研究表明，半胱氨酸能够促进舍饲肉羊和滩羊羔羊的生长性能［6-7］，降低獭兔血清丙二醛含量［8］；显著提高大鼠超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活力，显著降低丙二醛含量［9-10］；除此之外，还具有抗菌消炎、创伤修复和促进毛发生长等多种生物学功能［11-12］。前期在离乳期和越冬期梅花鹿仔鹿上的研究发现，半胱氨酸具有显著的抗氧化，提高营养物质表观消化率，降低血清氨基酸等作用，但过量添加又表现出生长抑制［13-14］。推测可能是幼龄梅花鹿瘤胃功能逐步健全，具备降解氨基酸的能力；同时也可能和添加剂量过高密切相关。因此，本试验采用过瘤胃半胱氨酸，并降低有效添加剂量，探讨饲粮添加过瘤胃半胱氨酸对育成期梅花鹿生长性能、营养物质表观消化率和血清生化指标的影响。完善半胱氨酸在梅花鹿仔鹿上的研究，为其高效健康养殖提供完善的科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计和饲粮组成

单因素随机区组试验设计，将12头育成期（7月龄）健康雄性梅花鹿［平均体重=（33.63±0.73）kg］，分为4组，每组3个重复，每个重复1只，组间初始体重差异不显著，动物选自农业农村部长白山野生生物资源重点野外科学观测试验站。过瘤胃半胱氨酸的有效成分为51.70%。其中对照组（Ⅰ组）饲喂基础饲粮，试验组分别饲喂额外添加1.25（Ⅱ组）、2.50（Ⅲ组）和5.00 g·kg-1（Ⅳ组）过瘤胃半胱氨酸的试验饲粮，基础饲粮配方及添加水平参考本实验室前期试验［1，13］。基础饲粮配方及营养水平见表1和表2。试验预饲期15 d，正试期112 d。

表1 基础饲粮组成及营养水平（风干基础）Table 1 Composition and nutrient levels of basal diet（air-dry basis）

表2 基础饲粮中氨基酸水平（风干基础）Table 2 Amino acid content in basal diet（air-dry basis，%）

1.2 饲养管理

动物试验在农业农村部长白山野生生物资源重点野外科学观测试验站进行。试验前对梅花鹿进行疾病检测。试验日期：2021年1月4日-2021年5月11日，每天7：30和15：30定量饲喂，自由饮水。

1.3 样品采集及处理

1.3.1 粪样采集试验结束前3 d晨饲前采用部分收粪法收集粪样［1］，每组每天收集3组新鲜粪样，每袋大约收集100 g。去除鹿毛和沙砾，将收集的粪样分成两份，1份喷洒10%稀硫酸固氮，65℃烘干至恒重，粉碎后过0.425 mm筛，制成的风干基础样品测定粗蛋白。另1份85℃烘箱内灭菌2 h后，65℃烘干至恒重后粉碎过1.000 mm筛测定中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维。

1.3.2 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，3500 r·min-1离心10 min，血清分装入1.5 mL Eppendorf管中，-80℃低温保存，待测。

1.3.3 瘤胃液采集试验最后1 d晨饲前对梅花鹿进行麻醉，用瘤胃管通过口咽经过消化道到达瘤胃收集瘤胃液，分装于5 mL冻存管，并立即放入液氮中，最后转入-80℃超低温保存，待测。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 生长性能指标试验开始第1天和最后1天晨饲前麻醉空腹称重，计算初始体重（initial body weight，IBW）、终末体重（final body weight，FBW）和平均日增重（average daily gain，ADG）；每天记录采食量，用于计算平均日采食量（average daily feed intake，ADFI）和料重比（feed/gain，F/G）。

1.4.2 营养物质含量的测定干物质、有机物、粗蛋白质、粗脂肪、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维、钙、磷和氨基酸（Lys、Met和Cys等）含量测定方法参考黄健［1］。其中CP使用全自动定氮仪（kjeltec8420，瑞典），酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维使用纤维素分析系统（ANKON A2000i，美国），粗脂肪使用脂肪提取仪（B-811，瑞士），氨基酸使用氨基酸分析仪（L8900，日本）钠柱测定。以酸不溶灰分法测定营养物质表观消化率，各营养物质表观消化率（%）=100-（100×A/A1×B1/B），其中A为饲粮中2 mol·L-1盐酸不溶灰分百分含量，A1为粪中2 mol·L-1盐酸不溶灰分百分含量，B1为粪中某营养物质百分含量，B为饲粮中某营养物质百分含量［13］。

1.4.3 血清生化指标的测定高密度脂蛋白（high density lipoprotein，HDL，货号：100020238）、低密度脂蛋白（low density lipoprotein，LDL，货号：100020248）、胆固醇（cholesterol，CHO，货号：100020080）、甘油三酯（triglyceride，TG，货号：100020090）、谷草转氨酶（aspartate aminotransferase，AST，货号：100020010）、谷丙转氨酶（alanine aminotransferase，ALT，货号：100020000）、碱性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP，货号：100020020）、乳酸脱氢酶（lactate dehydrogenase，LDH，货号：100020050）、葡萄糖（glucose，GLU，货号：100020106）、尿素（货号：100020070）、白蛋白（albumin，ALB，货号：100020150）和总蛋白（total protein，TP，货号：100020140）测定使用中生北控生物科技有限公司试剂盒，全自动生化分析仪（Selectra-E，荷兰）测定；过氧化氢酶（catalase，CAT，货号：A007-1-1）、丙二醛（malondialdehyde，MDA，货号：A003-1-2）、总超氧化物歧化酶（total-superoxide dismutase，TSOD，货号：A001-1-2）和谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px，货号：A005-1-2）试剂盒购自南京建成科技有限公司，按说明书测定；血清游离氨基酸及其代谢产物使用氨基酸分析仪（L8900，日本）锂柱测定。

1.5 数据分析

采用Excel 2016软件整理数据，采用统计软件SAS 9.4进行one-way ANOVA方差分析，并且采用Duncan法进行多重比较，所得到的结果采用平均值±标准误表示，并且以P＜0.05表示差异显著，P＞0.05表示差异不显著。

2 结果与分析

2.1 饲粮添加过瘤胃半胱氨酸对育成期梅花鹿生长性能的影响

由表3可知，添加适量过瘤胃半胱氨酸后，Ⅲ组总增重和平均日增重显著高于其余各组（P＜0.05）；Ⅲ组料重比显著低于其余各组（P＜0.05）；各组间初重、末重和平均日采食量差异不显著（P＞0.05）。

表3 饲粮添加过瘤胃半胱氨酸对育成期梅花鹿生长性能的影响Table 3 Effect of rumen-protected cysteine on growth performance of sika deer in growing period

2.2 饲粮添加过瘤胃半胱氨酸对育成期梅花鹿营养物质表观消化率的影响

由表4可知，添加过瘤胃半胱氨酸后，Ⅰ组粗蛋白质、钙和磷表观消化率显著低于其他各组（P＜0.05）；Ⅲ组干物质和有机物表观消化率显著高于Ⅰ组（P＜0.05）；中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维表观消化率Ⅲ组最高，分别比Ⅰ组提高8.80%和5.92%。

表4 饲粮添加过瘤胃半胱氨酸对育成期梅花鹿营养物质表观消化率的影响Table 4 Effect of rumen-protected cysteine on nutrient apparent digestibility in sika deer growing period（%）

由表5可知，随着过瘤胃半胱氨酸添加量增加，半胱氨酸表观消化率呈上升趋势且各组间差异显著（P＜0.05）；蛋氨酸表观消化率呈现先上升后下降的趋势，Ⅰ组显著低于其余各组（P＜0.05）；甘氨酸表观消化率Ⅱ组和Ⅲ组显著高于Ⅰ组和Ⅳ组（P＜0.05）；丝氨酸、赖氨酸、苏氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、精氨酸、苯丙氨酸和谷氨酸表观消化率呈现先上升后下降的趋势，Ⅱ组和Ⅲ组显著高于Ⅰ组和Ⅳ组（P＜0.05），Ⅳ组显著高于Ⅰ组（P＜0.05）；异亮氨酸、丙氨酸和脯氨酸表观消化率呈现先上升后下降的趋势，Ⅰ组显著低于其余各组（P＜0.05），Ⅲ组显著高于Ⅳ组（P＜0.05）。

表5 饲粮添加过瘤胃半胱氨酸对育成期梅花鹿氨基酸营养物质表观消化率的影响Table 5 Effect of rumen-protected cysteine on nutrient apparent digestibility of amino acid in sika deer growing period（%）

2.3 饲粮添加过瘤胃半胱氨酸对育成期梅花鹿血清生化指标的影响

由表6可知，Ⅳ组低密度脂蛋白和胆固醇含量显著高于Ⅰ组（P＜0.05）；各组间高密度脂蛋白、甘油三酯含量无显著差异（P＞0.05）；Ⅳ组乳酸脱氢酶活力显著高于其余各组（P＜0.05）；各组间谷草转氨酶、谷丙转氨酶和碱性磷酸酶活力差异不显著（P＞0.05）；Ⅲ组总蛋白含量显著高于其余各组（P＜0.05）；各组间白蛋白、葡萄糖和尿素氮含量差异不显著（P＞0.05）。

表6 饲粮添加过瘤胃半胱氨酸对育成期梅花鹿血清生化指标的影响Table 6 Effect of rumen-protected cysteine on serum biochemical indexes of sika deer in growing period

由表7可知，Ⅲ组过氧化氢酶活力显著高于其余各组（P＜0.05）；Ⅰ组丙二醛浓度显著高于其余各组（P＜0.05）；各组间总超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶活力差异不显著（P＞0.05）。

表7 饲粮添加过瘤胃半胱氨酸对育成期梅花鹿血清抗氧化功能的影响Table 7 Effect of rumen-protected cysteine on serum antioxidant function of sika deer in growing period

由表8可知，Ⅲ组血清半胱氨酸含量显著低于Ⅰ组和Ⅳ组（P＜0.05）；Ⅲ组血清丝氨酸、磷酸丝氨酸和天冬氨酸含量显著高于其余各组（P＜0.05）；Ⅲ组和Ⅳ组血清牛磺酸含量显著高于Ⅰ组（P＜0.05）；Ⅲ组血清谷氨酸含量显著高于Ⅰ组和Ⅱ组（P＜0.05）；Ⅱ组和Ⅲ组血清1-甲基组氨酸含量显著低于Ⅰ组（P＜0.05）；Ⅳ组肌肽含量显著高于Ⅱ组和Ⅲ组（P＜0.05）；各组间蛋氨酸、甘氨酸、胱硫醚、赖氨酸、苏氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、组氨酸、酪氨酸、丙氨酸、脯氨酸、α-氨基乙二酸、α-氨基正丁酸、β-丙氨酸、γ-氨基正丁酸、乙醇胺、鸟氨酸、3-甲基组氨酸和羟脯氨酸含量差异不显著（P＞0.05）。

表8 饲粮添加过瘤胃半胱氨酸对育成期梅花鹿血清游离氨基酸及其衍生物含量的影响Table 8 Effect of rumen cysteine on serum free amino acids and its derivatives of sika deer in growing period（nmol·mL-1）

3 讨论

3.1 饲粮添加过瘤胃半胱氨酸对育成期梅花鹿生长性能的影响

反刍动物瘤胃能够降解氨基酸，将氨基酸合成菌体蛋白等，饲粮中添加的晶体氨基酸仅有极少部分通过瘤胃到达肠道发挥作用，造成氨基酸的浪费和生产成本的提高，而过瘤胃保护是通过物理或者化学的方法将氨基酸进行保护，顺利通过瘤胃而在肠道发挥作用，实现氨基酸的有效利用。增重、平均日增重能够直观反映动物生长状况和健康状态；采食量能够反映饲粮的适口性；料重比，综合反映饲粮的有效利用效率和饲养经济效益。半胱氨酸作为一种功能性氨基酸，王丽慧［6］研究发现瘤胃保护型半胱氨酸能够提高舍饲肉羊日增重，有效促进肉羊的生长；陈来祥等［7］研究发现瘤胃保护型半胱氨酸能够显著提高滩羊羔羊的末重和平均日增重，显著降低料重比。本试验结果与之相同，饲粮添加2.50 g·kg-1过瘤胃半胱氨酸时总增重和平均日增重显著高于对照组，可能是半胱氨酸在体内脱羧产生半胱胺发挥作用，并且有研究表明，半胱胺能降低育成期梅花鹿料重比，提高平均日增重［15］；并且可能是通过降低生长抑素的分泌和促进生长激素的分泌，促进梅花鹿的生长发育［15-16］。先前的研究中离乳期和越冬期添加晶体半胱氨酸对提升梅花鹿生长性能结果不显著［13-14］，本试验与以上结果不同，可能与半胱氨酸包被有关，晶体半胱氨酸包被后减少了氨基酸的苦涩味道，改变了适口性；或者梅花鹿断奶时，瘤胃就初步具备相应的功能，晶体氨基酸效果降低。本试验总结试验前期的结果，降低了半胱氨酸的有效添加剂量。也可能是因为育成期梅花鹿无断奶分群应激，无寒冷应激，主要在春季进行身体的快速生长。采食量无显著变化则可能和饲喂方式相关。

3.2 饲粮添加过瘤胃半胱氨酸对育成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能够在一定程度上反映肠道对营养物质的消化吸收利用程度。过瘤胃半胱氨酸对营养物质表观消化率的研究鲜有报道，但前期试验结果表明，L-半胱氨酸单体能够提高粗蛋白质、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、钙、磷、有机物和干物质的表观消化率［13］，本试验结果与之相同。半胱氨酸促进营养物质表观消化率的提高可能与其代谢产物半胱胺及牛磺酸密切相关，并且赫俊峰等［17］验证了半胱胺可显著提高泌乳期梅花鹿各营养物质表观消化率；因此，推测可能是半胱氨酸在动物体内代谢产生半胱胺，发挥相同的生理功能，其作用机制是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［18-19］。本团队在离乳期试验中发现粗脂肪表观消化率降低［13］，本试验结果与之不同，添加2.50 g·kg-1过瘤胃半胱氨酸时，粗脂肪表观消化率较对照组有所提高。通过对各时期的血清代谢物分析［14］，可能是因为牛磺酸含量不同导致的结果差异。作用机制可能是牛磺酸结合胆汁酸乳化脂肪，增大脂肪和脂肪酶接触面积，提高胰脂肪酶活性，促进脂肪的消化吸收［20-21］。氨基酸是蛋白质的基本组成单位，氨基酸的表观消化率能够避免非蛋白氮的影响，可反映真蛋白的利用。添加L-半胱氨酸能够提高越冬期梅花鹿氨基酸表观消化率［14］，本试验结果与之相同，且氨基酸表观消化率变化趋势和

粗蛋白质一致。可能与促进粗蛋白质消化率提高的作用机制相同。半胱氨酸是肠道上皮细胞的必需氨基酸，可通过调节机体氧化还原状态介导小肠上皮细胞的增殖，对小肠上皮细胞的抗氧化功能起着重要作用［5，22］；也可能是通过牛磺酸促进幼龄动物肠道发育，修复肠道损伤，提高蛋白酶活性，从而增强肠道对营养物质的消化吸收［23］。最近的一项研究表明，饲粮添加半胱氨酸后可上调一些与蛋白质消化和氨基酸代谢相关的代谢物，如L-同型半胱氨酸磺酸、O-磷酸酪氨酸和甲硫氨酰组氨酸，影响氨基酸代谢［24］。在本试验采食量基本相同的情况下，消化率的升高从一定程度上反映出增重的变化，两类指标相互佐证。

3.3 饲粮添加过瘤胃半胱氨酸对育成期梅花鹿血清生化指标的影响

血清生化指标一定程度上可反映动物生长、营养物质代谢和健康状况。甘油三酯是脂肪代谢的产物，含量越高，表明脂肪利用率越低［25］；高密度脂蛋白和低密度脂蛋白反映机体对胆固醇的运输作用，其中高密度脂蛋白运输外周组织中的胆固醇至肝脏，低密度脂蛋白运输途径相反［26］。大多数研究表明，半胱氨酸能够降低或不改变血清甘油三酯、总胆固醇，高密度脂蛋白、低密度脂蛋白含量［5，9，27］，本试验结果与之不完全相同，添加1.25和2.50 g·kg-1过瘤胃半胱氨酸无显著影响，但添加5.00 g·kg-1后胆固醇和低密度脂蛋白含量显著升高。可能是高剂量添加过瘤胃半胱氨酸对该生理阶段梅花鹿脂肪代谢和沉积产生了巨大影响，但具体原因有待于进一步研究。谷草转氨酶和谷丙转氨酶反映肝功能状况，本试验中两者无显著变化，可能是该时期梅花鹿未受到外源性应激处于健康生长状态。本研究中添加适量的半胱氨酸可一定程度提高碱性磷酸酶的活性，而碱性磷酸酶是机体钙、磷代谢的标志之一，能够促进钙和磷形成骨盐［28］，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，表现为动物骨骼生长发育情况［29］，与生长指标和钙、磷的表观消化率相符。曹宝红等［8］研究发现，半胱氨酸对獭兔白蛋白和葡萄糖含量无显著影响。王丽慧［6］研究发现，半胱氨酸能够提高滩寒杂交羊总蛋白含量。本研究结果与以上相同，可能是添加适量过瘤胃半胱氨酸后可促进肠道的健康发育［5］，促进蛋白质的消化利用，提高血清中总蛋白含量，表现出蛋白质合成率高，促进动物生长性能的提高。具体的变化原因还有待于进一步研究。

过氧化氢酶、超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶活力能够反映机体抗氧化防御系统的能力，并且超氧化物歧化酶能够将超氧阴离子通过歧化反应产生过氧化氢和氧气，随后通过过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶将其分解［30］；丙二醛是脂质过氧化的终产物，其含量能直接反映细胞膜被氧化的程度［31］。研究表明，饲粮添加半胱氨酸可以防止高蔗糖诱导大鼠的氧化应激［32］；降低獭兔血清丙二醛含量［8］；显著提高大鼠超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活力，显著降低丙二醛含量［9-10］，本试验结果与之相同，过氧化氢酶活力显著提高，丙二醛含量显著降低，高添加组总超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶活力虽差异不显著，但有所提升。半胱氨酸是一种含有巯基的抗氧化剂，能提高肝脏和血清谷胱甘肽含量，可以作为自由基的清除剂，干扰自由基的形成［10，33-36］；且巯基能和体内自由基结合转化成容易代谢的酸类物质，从而加速自由基的清除，防止巯基自氧化而导致蛋白质变性［37］。可能是半胱氨酸刺激抗氧化酶Gpx-1的表达免受过氧化氢的伤害［38］；或通过下调NOX1、NOX2、NOX3和NOX4和上调HO-1、HCN2和HCN4基因的表达，清除氧化损伤组织内部多余的活性氧发挥作用［39-40］。

动物的健康状况、营养水平和生长速度均能够影响血液中氨基酸的组成，血清氨基酸作为机体氨基酸代谢库，通常用来研究动物体内氨基酸代谢状况［41］。研究结果表明，半胱氨酸可提高大鼠血液中半胱氨酸的浓度［36］。本试验结果与之不同，但与前期越冬期［14］试验结果相同，可能是一定水平的半胱氨酸促进谷胱甘肽和牛磺酸的合成，用于提高抗氧化能力［42-43］。添加过瘤胃氨基酸后血清牛磺酸的浓度显著提高，与上述结果可互相解释。大量的研究结果表明，牛磺酸具有抗氧化、缓解应激和促进营养物质消化吸收等至关重要的作用［20-21，44］。因此，半胱氨酸的添加对育成期梅花鹿的生长发育是有益的。研究表明，饲粮中添加含硫氨基酸时血清中必需氨基酸、非必需氨基酸及支链氨基酸的含量显著降低［45-46］；根据Bai等［47］的研究结果，仔猪饲粮中半胱氨酸占含硫氨基酸的比例升高，大多数血清氨基酸浓度呈现下降趋势。本试验结果与以上结果不同，饲粮加入适量过瘤胃半胱氨酸后，除含硫氨基酸外，梅花鹿血清氨基酸浓度均有一定程度提高。综合本试验生长性能、粗蛋白质及氨基酸表观消化率等指标，推测可能是半胱氨酸通过促进肠道的健康发育［5］，促进营养物质表观消化率的提高，进一步提高了血清氨基酸的浓度，从而促进动物生长性能的提高。