低蛋白日粮添加瘤胃保护性甘氨酸和蛋氨酸对渝东黑山羊生长发育、屠宰性能、肉品质及瘤胃微生物群的影响

《Animals》：Effects of Rumen-Protected Glycine and Methionine Supplementation in a Low-Protein Diet on Growth and Development, Slaughter Performance, Meat Quality, and Rumen Microflora of Yudong Black Goats

　　

本研究旨在探究低蛋白日粮中添加瘤胃保护性甘氨酸和蛋氨酸对渝东黑山羊生长发育的影响。研究人员选取60只体重相近（21.0 ± 0.74 kg）的4月龄渝东黑山羊，随机分为4组：对照组（CON）、瘤胃保护性甘氨酸组（GLY）、瘤胃保护性蛋氨酸组（MET）和混合氨基酸组（MAG）。CON组饲喂含13.4%粗蛋白质的基础日粮，GLY、MET和MAG组分别饲喂含11.0%粗蛋白质并添加4 g/kg瘤胃保护性甘氨酸、4 g/kg瘤胃保护性蛋氨酸、2 g/kg瘤胃保护性甘氨酸+2 g/kg瘤胃保护性蛋氨酸的日粮。试验期60 d。与CON组相比，单独添加甘氨酸或蛋氨酸对山羊生长性能无显著影响（p > 0.05）；然而，MAG组的背最长肌面积和C20:3n6含量显著增加，同时白蛋白（ALB）显著降低（p < 0.05）。此外，MET组普雷沃氏菌属（Prevotella）相对丰度显著高于CON组（p < 0.05），且优势瘤胃细菌属与生长和屠宰性能指标之间存在强相关性。总之，低蛋白日粮中添加瘤胃保护性氨基酸可显著改善渝东黑山羊的屠宰性能和肉品质，且不损害其生长或正常生理代谢。

随着居民消费升级和健康饮食观念普及，羊肉需求持续增长，中国肉羊养殖模式由传统放牧向标准化舍饲和半放牧转变，导致优质蛋白饲料需求急剧增加。然而，国内蛋白饲料原料长期依赖进口，养殖成本高昂；同时反刍动物日粮氮利用效率低，约30%～40%的日粮氮未被充分利用而经粪尿排出，造成饲料资源浪费、土壤富营养化和地下水污染等环境问题。单纯提高日粮蛋白质含量虽可促进生长，但既增加成本又加剧氮排放，氮排放已成为制约养殖业可持续发展的关键因素。为此，中国2023年农业发展规划已将低蛋白日粮技术纳入战略体系。但过度降低日粮蛋白质水平会抑制动物生长速率并对肉品质产生不利影响。针对这一问题，研究人员提出通过添加功能性氨基酸进行营养补偿，形成“低蛋白+氨基酸”饲喂模式。由于未经处理的氨基酸进入瘤胃后大部分被微生物降解，需采用物理或化学方法进行保护，使其在小肠特定部位发挥作用。甘氨酸和蛋氨酸是反刍动物蛋白质合成的重要原料，对机体生长发育、肉品质和免疫调节具有重要作用。已有研究表明，在低蛋白日粮中添加必需氨基酸可提高泌乳奶牛日粮蛋白质效率，添加瘤胃保护性蛋氨酸可增强泌乳山羊结肠发酵并改善生产性能，降低日粮蛋白水平并饲喂瘤胃保护性含硫氨基酸可改善藏羊胴体品质。然而，必需氨基酸与非必需氨基酸在反刍动物中的联合应用仍需深入研究。为此，研究人员假设在低蛋白日粮中同时添加瘤胃保护性蛋氨酸和甘氨酸，可能通过调节瘤胃微生物来改善山羊生长性能和屠宰性能。本研究以4月龄渝东黑山羊为对象，系统考察低蛋白条件下补充甘氨酸和蛋氨酸对生长发育、屠宰性能、肉品质及瘤胃微生物的影响，以期为开发低成本、高效率的营养调控技术提供理论依据。

研究人员选用60只4月龄渝东黑山羊（来自重庆市畜牧科学院，初始体重21.0 ± 0.74 kg），随机分为CON、GLY、MET和MAG四组，每组15只、设3个重复。CON组饲喂粗蛋白质13.4%基础日粮，GLY、MET、MAG组饲喂11.0%粗蛋白质日粮并分别添加4 g/kg瘤胃保护性甘氨酸、4 g/kg瘤胃保护性蛋氨酸、2 g/kg甘氨酸+2 g/kg蛋氨酸，试验期60 d。测定了生长性能（平均日增重ADG、干物质采食量DMI、饲料转化率FCR）、屠宰性能（屠宰率、背最长肌面积）、血清生化指标、激素、肌肉氨基酸和脂肪酸组成，并采用16S rRNA高通量测序分析瘤胃微生物群落，利用LEfSe筛选差异菌群、PICRUSt2预测功能通路。

3.1 低蛋白日粮添加瘤胃保护性氨基酸对渝东黑山羊生长性能的影响：各组初始体重接近（p > 0.05），ADG为170.50～177.25 g，与CON组相比，低蛋白处理组DMI和FCR均无显著变化（p > 0.05），表明降低日粮蛋白水平并补充瘤胃保护性氨基酸可有效维持育肥山羊生长速度。

3.2 低蛋白日粮添加瘤胃保护性氨基酸对渝东黑山羊屠宰性能的影响：各组屠宰率均超过44%，胴体重和屠宰率无显著差异（p > 0.05）；但MAG组背最长肌面积显著高于CON组（p < 0.05），表明甘氨酸和蛋氨酸联合补充可改善屠宰性能。

3.3 低蛋白日粮添加瘤胃保护性氨基酸对渝东黑山羊血清生化指标的影响：与CON组相比，GLY和MET组总蛋白（TP）和低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）显著升高（p < 0.05），MET组白蛋白（ALB）显著降低（p < 0.05），GLY组总胆固醇（CHOL）显著升高（p < 0.05）；其余指标无显著差异。此外，处理组球蛋白（GLB）和白球比（A/G）呈升高趋势（0.05 ≤ p < 0.10），提示低蛋白日粮添加保护性氨基酸改变了蛋白质和脂质代谢，但未引起广泛代谢紊乱。

3.4 低蛋白日粮添加瘤胃保护性氨基酸对渝东黑山羊肌肉氨基酸和脂肪酸含量的影响：MAG组总氨基酸（TAA）、必需氨基酸（EAA）和游离氨基酸（FAA）与CON组无显著差异（p > 0.05）；GLY组肌肉胱氨酸含量显著低于CON组（p < 0.05）；GLY、MET和MAG组C20:3n6相对含量均极显著高于CON组（p < 0.001）；MAG组异亮氨酸、酪氨酸和C14:0呈上调趋势（0.05 ≤ p < 0.10）。说明低蛋白日粮补充甘氨酸和蛋氨酸可在不损害羊肉整体氨基酸营养价值的前提下，调节肌肉部分氨基酸和脂肪酸沉积。

3.5 瘤胃微生物组成分析：四组共获得18672个操作分类单元（OTU），各组共享774个OTU。主坐标分析（PCoA）显示各组样本交错重叠，无明显分离，表明处理未显著改变整体瘤胃微生物群落结构。α多样性分析中Chao1、Shannon、Simpson等7项指数均无显著差异（p > 0.05）。在门水平上，厚壁菌门（Firmicutes）和放线菌门（Actinobacteria）为优势菌门；与CON组相比，处理组拟杆菌门（Bacteroidetes）相对丰度显著降低（p < 0.05）。在属水平上，MET组普雷沃氏菌属（Prevotella）相对丰度显著高于CON组（p < 0.05），其他菌属无显著差异。相关性分析显示，Prevotella和CF231与背最长肌面积极显著正相关，琥珀酸菌属（Succiniclasticum）与活体重显著负相关，DMI和屠宰率与CF231负相关。KEGG功能预测显示，瘤胃微生物功能以代谢通路为主，包括脂质代谢、聚糖生物合成与代谢、其他氨基酸代谢和能量代谢等，但这些优势通路在四组间均无显著差异（p-adjust > 0.05）。

讨论部分指出，将日粮粗蛋白质从13.4%降至11.0%并补充瘤胃保护性甘氨酸和蛋氨酸，能够补偿低蛋白造成的负面影响，其机制可能并非单纯增加总蛋白供给，而是改善了过瘤胃氨基酸平衡和代谢利用效率。甘氨酸和蛋氨酸的联合添加表现出协同效应，MAG组眼肌面积显著提高可能与两者互补利用有关，但最佳添加比例仍需梯度试验确定。瘤胃微生物方面，α多样性保持稳定而部分优势菌群丰度改变，说明干预措施在未破坏整体微生态的前提下改变了特定菌群；拟杆菌门丰度降低可能与低蛋白条件下氮底物供应不足有关，而蛋氨酸补充后Prevotella丰度增加可能源于瘤胃可利用氮或碳水化合物发酵产物的改变。相关性分析为特定瘤胃菌群与宿主生长及胴体性状之间的潜在联系提供了初步证据。

综上所述，本研究表明低蛋白日粮中添加瘤胃保护性甘氨酸和蛋氨酸可抵消低蛋白日粮引起的负面影响。与单独添加GLY或MET相比，MAG联合添加的综合效果更优。该研究系统评价了瘤胃保护性甘氨酸和蛋氨酸作为饲料添加剂的功效，为低蛋白饲喂策略在山羊生产中的应用提供了理论参考；但其内在调控机制和长期应用效果仍需进一步深入研究。