牛磺酸与硫酸钠对肉牛瘤胃微生物蛋白合成及氮代谢的影响：差异机制与应用潜力

为探究牛磺酸（Taurine）对肉牛瘤胃微生物粗蛋白（MCP）合成及氮（N）代谢的作用机制，研究人员以硫酸钠（Na2SO4）为对照开展研究。结果发现二者均可提高瘤胃 MCP 合成，但 Na2SO4降 N 排泄更有效，该研究为饲料添加剂应用提供参考。

　　在肉牛养殖的世界里，氮利用效率（NUE）就像一把衡量养殖效益与环保水平的尺子。当前，肉牛的氮利用效率参差不齐，仅在 15% - 40% 之间徘徊，平均约 25% ，远低于其他家畜。这不仅意味着蛋白质饲料成本的浪费，还会导致大量氮排放，给环境带来沉重负担。瘤胃微生物合成的微生物粗蛋白（MCP），作为反刍动物小肠总蛋白质供应的 “主力军”，占比超 50%，因其氨基酸（AA）组成均衡，消化率极高，对提高肉牛氮利用效率至关重要。

在这个背景下，寻找能提升瘤胃 MCP 合成的 “密码” 成为关键。已知含硫化合物在瘤胃 MCP 合成中扮演重要角色，比如硫酸钠（Na₂SO₄）作为常见无机含硫化合物，已被证实可改善瘤胃 MCP 合成，进而提高氮保留（NR）和氮利用效率。而牛磺酸（Taurine），这种含硫但不直接参与蛋白质合成的 β - 氨基酸，在动物代谢中有着抗氧化、促进神经系统发育等重要作用，近年来研究发现它也能提高瘤胃 MCP 合成。但牛磺酸究竟如何发挥作用，背后的机制仍是个谜。

为解开这个谜团，中国农业大学的研究人员踏上了探索之旅。他们以 Na₂SO₄为对照，开展了一项严谨的研究。该研究成果发表在《Animal Nutrition》上，为肉牛养殖领域带来了新的曙光。

研究人员采用了多种关键技术方法。在动物实验方面，选取 6 头约 20 月龄、初始体重 506 ± 17 kg 的健康西门塔尔肉牛，采用重复 3×3 拉丁方设计分组饲养。实验过程中，精确采集粪便、尿液、瘤胃液、血液等样本 。分析时运用化学分析方法检测样本中各种成分含量；通过 DNA 提取、PCR 扩增及测序研究瘤胃细菌群落；利用瘤胃代谢组学技术分析瘤胃代谢物。

研究结果如下：

• 瘤胃发酵参数：牛磺酸和 Na₂SO₄均使瘤胃 MCP 浓度分别提高 37.50% 和 29.17%，同时增加瘤胃 S^2-浓度。二者对瘤胃总挥发性脂肪酸（VFA）、各 VFA 摩尔比例、乙酸与丙酸比值及 NH₃-N 浓度无显著影响 ，但牛磺酸组瘤胃 pH 有低于 Na₂SO₄组的趋势。
• 瘤胃细菌群落：二者未影响瘤胃细菌物种丰富度指数 ACE、Chao1 和 Shannon，但降低了 Simpson 指数，改变了瘤胃细菌物种组成。在门水平上，增加了厚壁菌门（Firmicutes）相对丰度，牛磺酸还使拟杆菌门（Bacteroidota）相对丰度有下降趋势；在属水平上，提高了瘤胃球菌属（Ruminococcus）和毛螺旋菌科 NK3A20 组（Lachnospiraceae_NK3A20_group）相对丰度，降低了普雷沃氏菌科 UCG - 003（Prevotellaceae_UCG-003）相对丰度。
• 表观养分消化率：牛磺酸和 Na₂SO₄均提高了中性洗涤纤维（NDF）消化率，但对干物质（DM）、有机物（OM）、粗蛋白（CP）和酸性洗涤纤维（ADF）消化率无显著影响，Na₂SO₄组 CP 消化率有高于牛磺酸组的趋势。
• 血浆生化参数：牛磺酸使血浆尿素浓度有上升趋势，Na₂SO₄则使其下降，牛磺酸组血浆尿素浓度高于 Na₂SO₄组，二者对血浆总蛋白（TP）、白蛋白（ALB）和球蛋白（GLB）浓度无显著影响。
• 尿液含氮化合物、氮代谢：牛磺酸增加了尿中尿囊素、嘌呤衍生物（PD）排泄及估计的瘤胃微生物氮流量，对其他尿液含氮化合物无显著影响；Na₂SO₄降低了尿尿素排泄，增加了尿囊素、PD 排泄及瘤胃微生物氮供应。Na₂SO₄还降低了尿氮和总氮排泄，提高了 NR 和 NUE，而牛磺酸对这些指标无显著影响 ，且牛磺酸组尿尿素、尿氮和总氮排泄高于 Na₂SO₄组。
• 瘤胃代谢组：共检测到 1909 种代谢物，注释到 283 条 KEGG 通路。牛磺酸上调 19 种代谢物、下调 27 种，富集了牛磺酸和亚牛磺酸代谢、硫代谢等 25 条通路；Na₂SO₄上调 4 种代谢物、下调 10 种，富集了嘌呤代谢和核苷酸代谢 2 条通路。与 Na₂SO₄组相比，牛磺酸上调 16 种代谢物、下调 9 种，富集了 9 条通路。

综合研究结论与讨论部分，牛磺酸和 Na₂SO₄通过不同通路提高瘤胃 MCP 合成。牛磺酸主要通过富集与硫和氨基酸代谢相关通路，Na₂SO₄则通过富集核苷酸和嘌呤代谢通路发挥作用。虽然牛磺酸在瘤胃发酵中具有促进脂质代谢和维生素合成等更多生物学功能，但在降低总氮排泄方面不如 Na₂SO₄有效。不过，二者在肉牛 NR 和 NUE 上无显著差异。该研究为深入理解牛磺酸和 Na₂SO₄对肉牛瘤胃代谢的影响提供了理论依据，也为评估它们作为饲料添加剂的潜力奠定了基础，对优化肉牛养殖饲料配方、提高养殖效益和减少氮污染具有重要意义。后续还需进一步探究牛磺酸在肉牛日粮中的适宜添加量、降解过程及其在瘤胃发酵中的更多功能，以确定其能否成为实用的饲料添加剂，推动肉牛养殖行业的可持续发展。