《Food Chemistry: X》：Milk-based multi-omics reveals distinct quality signatures associated with Astragalus polysaccharide supplementation in late lactation goats
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泌乳后期常伴随山羊乳成分及挥发性相关品质的改变，这可能降低其商业价值。本研究探讨了黄芪多糖（APS，一种来源于蒙古黄芪（Astragalus membranaceus (Fisch.) Bunge）的植物源生物活性多糖）是否与益生菌补充所诱导的乳品质响应存在差
泌乳后期常伴随山羊乳成分及挥发性相关品质的改变，这可能降低其商业价值。本研究探讨了黄芪多糖（APS，一种来源于蒙古黄芪（Astragalus membranaceus (Fisch.) Bunge）的植物源生物活性多糖）是否与益生菌补充所诱导的乳品质响应存在差异性关联。研究人员将泌乳后期萨能奶山羊随机分配至益生菌补充组或APS补充组，干预30天，并采用常规成分检测、电子鼻（E-nose）轮廓分析、蛋白质组学、非靶向代谢组学及脂质组学对乳样进行分析。APS补充使乳尿素氮（MUN）降低6.20 mg/dL，并降低乳脂率，同时电子鼻（E-nose）轮廓分析揭示了以W5S、W2W和W1S响应为主导的独特传感器水平挥发性指纹。在分子层面，APS较益生菌补充产生了更广泛的代谢组学响应（差异代谢物904种对587种），并与乳蛋白质组学特征相关，其中ATP柠檬酸裂解酶丰度升高2.52倍。脂质组学进一步显示乳脂亚类的选择性重塑，包括磷脂酰乙醇胺、磷脂酰胆碱和神经酰胺丰度分别增加约1.4倍、1.5倍和近5倍。综合上述基于乳的数据表明，APS补充与涉及氮利用指标、挥发性相关传感器轮廓、脂质相关蛋白特征及脂质亚类再分布的独特品质特征相关。该研究结果支持APS作为一种潜在的非微生物营养策略，用于调控泌乳后期山羊乳品质。
**基于乳多组学解析黄芪多糖对泌乳后期山羊乳品质的调控效应：研究解读**
**1. 研究背景与科学问题**
山羊乳因其独特的蛋白质谱、低致敏性及丰富的生物活性成分而被视为功能性食品基质。然而，乳品质的季节性波动，尤其是泌乳后期出现的感官品质劣变和氧化稳定性下降，严重制约了山羊乳制品的工业化发展。泌乳后期山羊乳常表现出乳脂含量升高及风味劣变，显著降低其商业价值。营养调控与功能性饲料添加剂被认为是维持泌乳后期产奶性能与乳品质的重要策略。其中，益生菌制剂虽已被广泛研究，但其效果受菌株特异性、剂量、日粮及管理条件等因素影响较大，且存在微生物活力与储存稳定性等应用局限。黄芪多糖（APS）作为蒙古黄芪（Astragalus membranaceus (Fisch.) Bunge）来源的植物源大分子活性物质，因其稳定性与免疫调节特性受到关注。已有研究表明APS在热应激奶牛中可影响血清代谢物及相关代谢通路，并在绒山羊中改善氧化稳定性。然而，APS补充对泌乳后期山羊乳品质的系统性影响仍不明确，尤其缺乏从常规乳成分、挥发性相关感官指纹到乳源性蛋白质组、代谢组及脂质组的整合性评价。本研究旨在通过纵向乳基多组学框架，系统比较APS与益生菌补充对泌乳后期山羊乳品质的差异性影响。
**2. 主要技术方法**
研究采用随机纵向前后干预设计，选取30头临床健康的泌乳后期萨能奶山羊（泌乳天数260±15天），随机分为益生菌组（PRO，n=15）和APS组（n=15），分别每日补充5 g复合微生物制剂（植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌和酿酒酵母）和5 g饲料级黄芪多糖粉（多糖纯度55%），干预持续30天。研究在干预前（第0天）和干预后（第30天）采集乳样，采用以下关键技术平台：（1）CombiFoss FT+分析仪检测常规乳成分；（2）PEN3-Plus电子鼻（E-nose）系统（配备10个金属氧化物半导体传感器）获取挥发性指纹；（3）基于数据非依赖采集（DIA）模式的Orbitrap Astral高分辨质谱联用系统进行无标记定量蛋白质组学分析；（4）UHPLC-Q Exactive Orbitrap Exploris 480质谱系统进行非靶向代谢组学分析；（5）UHPLC-Q Exactive质谱系统结合LipidSearch软件进行非靶向脂质组学分析。
**3. 研究结果**
**3.1 常规乳成分对APS和益生菌补充的响应**
研究首先评估了体细胞数（SCC）及乳脂、总固形物、乳蛋白、乳糖和乳尿素氮（MUN）等主要成分指标。结果显示，两种补充策略均未显著改变SCC，表明30天干预未对乳房健康相关指标产生明显影响。在乳成分方面，PRO组乳脂率显著升高（p<0.05），总固形物同步增加（p<0.05）；而APS组乳脂率较基线显著降低（p<0.01），总固形物无相应增加。乳蛋白方面，APS组呈现升高趋势但未达显著水平（+0.42%）。乳糖在两组中均保持稳定，提示乳分泌的水相特征基本维持。值得关注的是，MUN在两组间呈现截然相反的变化：PRO组MUN显著升高（p<0.001），而APS组显著降低（?6.20 mg/dL，p<0.05）。MUN通常反映日粮蛋白质供应与瘤胃氮代谢的平衡，较低的MUN提示氮利用效率改善。上述结果表明APS补充产生了以降低乳脂率和MUN为特征、区别于益生菌的独特乳成分响应。
**3.2 乳挥发性相关传感器指纹的电子鼻特征**
电子鼻分析揭示了两种补充策略间传感器响应模式的显著差异。雷达图显示，PRO组终点轮廓与基线基本相似，仅传感器响应多边形略有扩张；而APS组在W5S、W2W和W1S传感器通道上呈现明显扩张。主成分分析（PCA）进一步确认，APS终点样本明显偏离其基线分布并形成独立聚类，而PRO终点样本则位于得分图中心区域附近。载荷向量分析表明，W5S是主导组间分离的传感器通道，其次为W2W和W1S。这些传感器分别对应氮氧化物相关化合物、含硫/芳香族化合物以及甲烷类或广谱挥发性化合物。该模式与APS组较低的MUN相呼应，提示氮相关成分指标与氮氧化物敏感传感器响应发生了平行变化。
**3.3 乳蛋白质组学分子响应图谱**
乳蛋白质组学分析显示，APS终点样本与其基线样本明显分离，而PRO组变化较弱，表明APS补充驱动了更强的乳蛋白质组变化。功能富集分析显示，APS组丰度升高的蛋白主要富集于淀粉和蔗糖代谢、氨酰tRNA生物合成、糖酵解/糖异生、核苷酸代谢及鞘脂信号相关通路；丰度降低的蛋白则富集于胆固醇代谢、O-聚糖生物合成、糖胺聚糖降解与生物合成等通路。顶部50个差异丰度蛋白热图呈现两个丰度模式相反的蛋白模块：PRO相关模块包含纤维蛋白原γ链（FGG）、补体成分9（C9）、双糖链蛋白聚糖（BGN）、半乳糖凝集素3结合蛋白（LGALS3BP）、脂蛋白脂肪酶（LPL）等，涉及细胞外基质组织、免疫及脂质处理；APS相关模块则富集热休克蛋白90β家族成员1（HSP90B1）、钙网蛋白（CALR）、蛋白二硫键异构酶家族A成员3/4（PDIA3/PDIA4）、天冬酰胺合成酶（ASNS）、乳酸脱氢酶A（LDHA）和甘油醛-3-磷酸脱氢酶（GAPDH）等，涉及蛋白质折叠、氨基酸生物合成和糖酵解。
针对脂质代谢相关蛋白的定向分析显示，APS组乙酰辅酶A羧化酶α（ACACA）、脂肪酸合酶（FASN）和ATP柠檬酸裂解酶（ACLY）丰度分别升高1.49倍、1.70倍和2.52倍。同时，与NADPH生成相关的异柠檬酸脱氢酶1（IDH1）、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PD）和6-磷酸葡糖酸脱氢酶（PGD）也分别升高1.30倍、2.21倍和2.29倍。相比之下，LPL丰度在APS组显著降低（0.26倍）。PRO组在上述蛋白中仅表现出较小变化。
**3.4 乳代谢组学指纹特征**
代谢组学分析共鉴定出APS组904种差异代谢物（VIP>1且FDR校正p<0.05），显著多于PRO组的587种。差异代谢物中脂质相关代谢物和有机酸是主要响应类别。APS组有机酸的富集包括柠檬酸和苹果酸等三羧酸循环相关中间产物，提示乳有机酸组成发生变化。代表性OPLS-DA模型显示R2Y(cum)=0.997，Q2(cum)=0.983，200次置换检验获得负Q2截距（?0.5718和?0.3621），表明监督模型无明显过拟合。
**3.5 乳脂质组学重塑**
脂质组学共鉴定出42个亚类的2553种脂质分子。甘油三酯（TG）仍为优势脂类，占总检出脂质信号的88%以上。APS组总TG信号较基线增加1.12倍。在选定的30种中链TG（含C6:0、C8:0和C10:0酰基链）中，大部分在APS组呈现较高相对丰度。亚类水平分析显示，与基线对照相比，APS组磷脂酰乙醇胺（PE）和磷脂酰胆碱（PC）分别增加约1.4倍和1.5倍，神经酰胺（Cer）增加近5倍，而鞘磷脂（SM）相对降低。在物种水平，多个磷脂和神经酰胺种类（如PA(39:2)、PC(18:0e/22:4)、Cer(t16:1/26:1)等）呈现强正向log?倍数变化，而多个SM种类（如SM(d30:1)、SM(d32:1)-2等）呈现强负向变化。PRO组则表现出温和的脂质组学响应。
**3.6 多组学整合关联分析**
整合相关性分析（|r|>0.6且FDR<0.05）构建了蛋白质-脂质-代谢物-电子鼻响应的关联网络。结果显示，G6PD和FASN与PE和Cer相关脂质特征呈强正相关（r>0.85），LPL与Cer(d17:1/16:0)-2呈显著负相关（r=?0.96）。脂质组与电子鼻数据的整合进一步表明，PC(18:0e/22:4)和氧化Cer(d41:0+O)与W5S和W2W传感器响应呈正相关（r=0.83）。这些关联支持APS相关乳品质响应涉及脂质代谢相关蛋白、极性脂质亚类与挥发性相关传感器信号的协同变化。
**3.7 整合解读与研究展望**
综合各层面数据，APS补充与泌乳后期山羊乳中氮利用指标、挥发性相关传感器指纹、脂质代谢相关蛋白特征及脂质亚类再分布的协同变化相关。研究设计的局限性包括缺乏仅饲喂基础日粮的对照组、基于乳而非乳腺组织的分子特征解读需谨慎、电子鼻提供传感器级指纹而非单一香气化合物鉴定。未来研究应纳入未经处理对照组、更大规模独立队列、靶向挥发性分析、绝对脂质定量及乳腺组织验证。
**4. 研究结论**
本研究证实，与益生菌补充相比，APS补充与泌乳后期山羊乳独特的品质响应相关。APS降低了乳尿素氮（MUN）和乳脂率，同时维持乳糖稳定性并呈现乳蛋白率升高趋势。电子鼻（E-nose）轮廓分析揭示了以W5S、W2W和W1S响应为主要特征的APS相关挥发性传感器指纹。乳蛋白质组学、代谢组学和脂质组学进一步显示协同的分子变化，包括脂质合成相关蛋白特征的富集、更广泛的代谢组学响应，以及中链甘油三酯（TG）、乳脂肪球膜（MFGM）相关磷脂和鞘脂亚类的选择性重塑。综合上述基于乳的发现表明，APS可能通过氮利用指标、挥发性相关传感器轮廓和脂质相关分子特征的协同变化来调节泌乳后期山羊乳品质。总体而言，APS代表了一种有前景的植物源非微生物营养策略，用于调控泌乳后期山羊乳的品质特征。
