西藏栽培牧草中氨基酸組成特點的研究

姜文清，周志宇＊，秦彧，王楠，王桃，李曉忠，田發(fā)益

（1.蘭州大學草地農業(yè)科技學院，甘肅 蘭州730020；2.西藏自治區(qū)農業(yè)科學院，西藏 拉薩850000；3.西藏農牧學院，西藏 林芝860000）

氨基酸是構成蛋白質的基本單位，是家畜合成肉、奶、毛、皮等產(chǎn)品的原料，是牧草營養(yǎng)價值的重要指標。牧草中氨基酸的組成特點和比例直接影響家畜對含氮物質的利用率、蛋白質的轉化率和反芻家畜瘤胃微生物蛋白質的組成和數(shù)量［1，2］。必需氨基酸是指動物機體需要，但是自己不能充分合成，必需從飼草料中攝取的氨基酸，牧草中必需氨基酸的種類以及含量對于牧草的營養(yǎng)價值具有十分重要的影響。含硫氨基酸是反芻動物營養(yǎng)中的限制性氨基酸，也是構成家畜毛角蛋白最重要的氨基酸［3］；牧草中含硫氨基酸的組成特點對于衡量牧草品質具有重要意義。限制性氨基酸及其組成模式是決定動物體內含氮物質利用率的重要因素，通過對可吸收限制性氨基酸平衡的調控來降低日糧中蛋白質飼料用量，最大限度地提高動物對飼料蛋白質的利用效率，減少氮源隨糞尿的排出量，是一條節(jié)約蛋白質飼料的重要途徑［4，5］。

草地畜牧業(yè)是西藏最重要的經(jīng)濟基礎，其產(chǎn)值占西藏農業(yè)總產(chǎn)值的60%左右。而隨著西藏畜牧業(yè)生產(chǎn)的進一步發(fā)展，單純依賴天然草地生產(chǎn)力已不能滿足牲畜對飼草的要求，只有大規(guī)模種植牧草才能滿足家畜對各種營養(yǎng)物質的需求。而對于西藏特殊生境下種植的牧草，各方面研究還不多，對于氨基酸組成特點和營養(yǎng)價值方面的研究更是少見報道。因此，在前人研究的基礎上［6］，本研究對西藏栽培主要優(yōu)勢牧草氨基酸、必需氨基酸、限制性氨基酸以及含硫氨基酸組成特點進行了分析，并進一步對牧草的營養(yǎng)價值和飼用價值進行了評價，這對了解西藏栽培牧草氨基酸含量特征、科學種植牧草、完善家畜營養(yǎng)、挖掘優(yōu)質牧草種質資源具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)自然條件

日喀則地區(qū)位于青藏高原西南部，地處東經(jīng)82°00′～90°20′，北緯27°23′～31°49′。南與尼泊爾、不丹、錫金3國接壤，全地區(qū)面積18.2萬km2。平均海拔4 000 m以上。空氣稀薄，氣壓低，氧氣少，太陽輻射強，年日照時數(shù)3 240.3 h，日照率73%，溫差大，年平均氣溫6.3℃，最低日氣溫－14℃，最高日氣溫14.5℃，年極端最低氣溫－25.1℃，年極端最高氣溫28.2℃，0℃以上年積溫2 706℃。生長季平均氣溫10.6℃。年降水量431.2 mm，年蒸發(fā)量2 353.2 mm，比較干燥，干燥系數(shù)為8.6。年平均相對濕度42%。冬季干旱寒冷，無降雪［6］。

1.2 試驗材料

試驗材料均采自日喀則地區(qū)牧草引種試驗地，采樣時間為2008年8月19日－9月9日。所采樣品為抽穗期（禾本科）、開花期（豆科）以及營養(yǎng)期等的植物地上部分。共采集植物樣品57個，隸屬于3科43個種。采集的樣品經(jīng)烘箱烘干后，不銹鋼微型粉碎機粉碎過0.2 mm篩，儲存于玻璃瓶中，分析待用。

1.3 牧草樣品氨基酸的測定

稱取烘干樣品30 mg，加入6 mol／L的HCl 10 m L，抽真空，充入氮氣封管后，110℃條件下水解22 h，冷卻，過濾至50 m L容量瓶中，稀釋至刻度。取1 m L，真空干燥后，少量去離子水洗滌，蒸干，重復2～3次，加入0.02 mol／L的 HCl 1 m L。使用日立835－50型氨基酸自動分析儀測定［7，8］。結果用質量分數(shù)（%）表示。

2 結果與分析

2.1 西藏栽培牧草氨基酸含量組成特點

2.1.1 不同牧草氨基酸總量水平 牧草樣品17種氨基酸總含量水平為6.11%～23.71%。其中含量最高的是白花草木樨，為23.71%，而最低的則為抽穗期的78老芒麥，含量為6.11%。所采牧草中有47個樣品的氨基酸總量高于10%，只有10個牧草樣品低于10%，但均在6%以上（表1）。

表1 57個栽培牧草中總氨基酸、必需氨基酸和非必需氨基酸含量Table 1 Content of total amino acid，essential amino acid and non－essential amino acid in 57 cultivated forages %

續(xù)表1 Continued

2.1.2 牧草必需氨基酸總含量水平 西藏栽培牧草必需氨基酸含量最高的是開花期豆科牧草，平均含量為7.46%，最低的是抽穗期禾本科牧草，平均含量為5.68%（表1）。其中含量較高的有黃花苜蓿（10.11%）、白花草木樨（9.81%）和鷹咀豆（9.19%）；含量最低的78老芒麥為2.80%。FAO（聯(lián)合國糧農組織）／WHO（世界衛(wèi)生組織）推薦，質量較好蛋白質的 EAA／NEAA 在60%以上，EAA／TAA 為40%以上［9，10］。57種栽培牧草 EAA／NEAA值除河邊冰草、星星草、看麥娘、老芒麥和牛尾草外，其余均高于60%。EAA／TAA為33.69%～46.48%，高于40%的有47種，其中含量較高的有冰豆46.48%、78老芒麥45.83%、栽培山黧豆45.77%和耐酸草45.75%。同時滿足EAA／NEAA 60%以上，EAA／TAA 40%以上的牧草共有47種，均為家畜的優(yōu)質蛋白飼料。

各科牧草必需氨基酸占氨基酸總含量的百分比值為41.40%～43.40%，其中最高值和最低值分別是開花期豆科牧草與抽穗期禾本科牧草（圖1）。

2.1.3 不同科別牧草氨基酸含量水平 不同科別牧草氨基酸總含量之間存在較大差異（表2）。其中含量最高的是開花期豆科植物，為17.19%；其次為分枝期的藜科和抽穗期的禾本科植物，含量分別是14.36%和13.72%；不同科別牧草中氨基酸含量各不相同，同科牧草中17種氨基酸含量差異很大（表3）。

除開花期豆科植物以外，其他科別均是谷氨酸含量最高，天門冬氨酸含量次之，蛋氨酸含量最低，而不同科別牧草中同一種氨基酸含量差別不大。

圖1 必需氨基酸占氨基酸總含量比值Fig.1 Ratio of essential amino acid content to total amino acid content

圖2 含硫氨基酸占氨基酸總含量比值Fig.2 Ratio of sulfur amino acid content to total amino acid content

表2 不同科別牧草總氨基酸含量水平Table 2 Total amino acid content in different forage family %

2.2 西藏栽培牧草含硫氨基酸組成特點

2.2.1 各種栽培牧草含硫氨基酸組成特點 西藏57種栽培牧草含硫氨基酸（胱氨酸、蛋氨酸）含量相差很大（表4）。含量較高的有綠色草原豌豆（1.63%）、耐酸草（1.11%）和紫羊茅（1.02%）；較低的有沙打旺（0.44%）和粳草（0.45%）；大部分牧草含硫氨基酸含量均在0.5%～0.9%。胱氨酸含量最高的是綠色草原豌豆（1.43%），遠遠高于其他牧草；最低的是沙打旺（0.31%）。蛋氨酸含量最高是西伯利亞冰草（0.34%）；含量最低的分別是沙打旺（0.13%）和粳草（0.13%）。各種牧草含硫氨基酸占總氨基酸比值最高的是綠色草原豌豆（14.30%），其余各種相差不大，幾乎均在4%～7%。

2.2.2 不同科別牧草含硫氨基酸含量水平 各科牧草含硫氨基酸含量差別不大（圖2）。分枝期藜科牧草含量最大為5.86%；抽穗期禾本科和開花期豆科牧草分別為5.71%和5.40%。

2.3 西藏栽培牧草限制性氨基酸組成特點

動物的種類不同，生產(chǎn)性能不同，對特定氨基酸的需求也不同。就不同的家畜和不同的生產(chǎn)目的，國內外學者做了大量的研究［11］。Fraser等［12］用酪氨酸為唯一氮源的產(chǎn)奶牛試驗表明，賴氨酸、蛋氨酸、組氨酸分別是其第1，2，3限制性氨基酸。西藏57種栽培牧草中這3種限制性氨基酸含量見表4。產(chǎn)奶牛的第1種限制性氨基酸賴氨酸含量為0.35%～1.51%；蛋氨酸和組氨酸含量分別是0.13%～0.34%，0.11%～0.56%。這3種限制性氨基酸總含量為0.63%～2.25%，含量較高的牧草有黃花苜蓿（2.25%）、鷹咀豆（2.24%）、白花草木樨（2.14%）。各科限制性氨基酸含量平均最高的是開花期豆科牧草（1.68%），最低的為抽穗期禾本科（1.17%）。

表3 不同科別牧草各種氨基酸含量比較Table 3 Comparison of amino acid contents in different forages family %

表4 栽培牧草中含硫氨基酸和限制性氨基酸的含量Table 4 The sulfur amino acid and limited amino acid content in cultivated forages %

3 討論與結論

牧草中氨基酸含量的高低、組成種類以及比例直接影響到牧草最終的品質以及家畜的生長［13］。西藏57種栽培牧草17種氨基酸總含量為6.11%～23.71%，其中開花期豆科牧草白花草木樨含量最高（23.71%），而抽穗期禾本科牧草78老芒麥最低。表明不同牧草合成積累氨基酸的能力差異較大。各科之間含量最高的是開花期豆科牧草，為17.19%；其次為分枝期的藜科和抽穗期的禾本科牧草，含量分別是14.36%和13.72%；這與鄭玉桂和馬青枝［14］研究所得的豆科＞藜科＞禾本科一致。表明禾本科牧草抽穗期收割營養(yǎng)價值要高；而豆科牧草正好相反，開花期營養(yǎng)價值更高。必需氨基酸是指動物機體需要，但是自己不能充分合成，必需從飼草料中攝取的氨基酸；不同動物機體需要的必需氨基酸種類存在差異。當必需氨基酸以動物所需的比例吸收時，動物對總氨基酸的需要量將降低，蛋白質的合成率將最大。西藏各科栽培牧草必需氨基酸占氨基酸總含量的百分比值為41.40%～43.40%，這比俄羅斯扎戈爾斯基地區(qū)改良低洼草地

禾本科牧草中必需氨基酸為48%～49%［15］的比例要低，說明牧草生長環(huán)境影響牧草對氮素的吸收能力，進而制約著牧草氨基酸的合成能力。同時滿足EAA／NEAA＞60%，EAA／TAA＞40%的牧草共有47種，表明82%的栽培牧草可為家畜提供優(yōu)質的蛋白飼料資源。

續(xù)表4 Continued

含硫氨基酸（胱氨酸和蛋氨酸）是構成家畜毛角蛋白最重要的氨基酸，也是反芻動物營養(yǎng)中的限制性氨基酸，增加日糧蛋白質（含硫氨基酸）的采食量和吸收量可提高綿羊和安哥拉山羊纖維的生長［16］，提高羊毛產(chǎn)量22%～104%，同時還可增加家畜的體重。飼用含硫氨基酸相對穩(wěn)定的牧草，將增加反芻動物限制性必需氨基酸的供給，使得動物增重，牛奶和肉產(chǎn)量增加，尤其是毛的生長加快［17］。西藏57種栽培牧草含硫氨基酸含量為0.44%～1.63%，不同牧草間相差較大，但大部分牧草含硫氨基酸含量均在0.5%～0.9%，高于玉米（Zeamays）蛋白飼料含硫氨基酸（0.62%）［18］的有86%，而全部栽培牧草含硫氨基酸含量均高于苜蓿（Medicagosativa）草粉（0.43%）［18］，因此均是西藏牲畜良好的硫源。對于西藏栽培牧草較高的硫含量，有必要對其合成氨基酸機理進行深入研究，為選育優(yōu)質牧草新品種提供進一步的資料。

限制性氨基酸是指飼料中某些必需氨基酸，由于該必需氨基酸缺乏，而導致動物其他氨基酸利用率降低的氨基酸，對動物體內含氮物質利用率產(chǎn)生重要影響。其含量的高低在單胃動物營養(yǎng)研究和飼料蛋白質營養(yǎng)價值評定中，限制性氨基酸概念得到了足夠的重視，而由于反芻動物消化生理的復雜性及研究方法的限制，迄今尚未完全確定食用飼糧條件下反芻動物限制性氨基酸及順序［19］。某種氨基酸是否是限制性氨基酸，取決于動物所采食的飼糧和動物的需要［20］。Fraster等［12］用酪氨酸為唯一氮源的產(chǎn)奶牛試驗表明，賴氨酸、蛋氨酸、組氨酸分別是其第1，2，3限制性氨基酸。Richardson和Hatfield［21］用氮平衡證實了生長牛的限制性氨基酸分別為蛋氨酸、賴氨酸和蘇氨酸。Storm和Orskov［22］用全營養(yǎng)灌注技術研究發(fā)現(xiàn)，以微生物為唯一氮源的生長羔羊的限制性氨基酸次序為蛋氨酸、賴氨酸、組氨酸和精氨酸。本試驗采用Fraster等［12］研究結果對西藏栽培牧草限制性氨基酸組成特點進行了研究，57種栽培牧草中3種限制性氨基酸含量為0.63%～2.25%，均高于玉米蛋白飼料（0.33%）［18］和苜蓿草粉（0.22%）［18］，說明西藏栽培牧草比一般飼料均適合畜群生長。

以上分析表明西藏栽培牧草必需氨基酸和含硫氨基酸含量較高，限制性氨基酸比例也較大，可以作為當?shù)厣髢?yōu)質良好的飼料來源。

［1］劉永紅，陳菊蘭，張洪榮，等.阿拉善荒漠草地牧草氨基酸組成特點與營養(yǎng)價值研究［J］.草業(yè)學報，2008，17（6）：25－33.

［2］董曉玲，王洪榮，盧德勛.內蒙古白絨山羊的限制性氨基酸研究［J］.動物營養(yǎng)學報，2006，18（1）：26－31.

［3］王愛國，曹竑.利用生物技術育種促進苜蓿產(chǎn)業(yè)發(fā)展［J］.草業(yè)科學，2007，24（4）：67－69.

［4］隋恒鳳，王加啟，雒秋江.高粗料日糧條件下泌乳奶牛瘤胃的消化代謝及限制性氨基酸的研究［D］.烏魯木齊：新疆農業(yè)大學，2006.

［5］甄玉國，盧德勛，馬寧，等.中國絨山羊蛋白質和氨基酸營養(yǎng)研究新進展［J］.吉林農業(yè)大學學報，2004，26（3）：317－322.

［6］周志宇.阿拉善荒漠草地類初級營養(yǎng)類型研究［M］.蘭州：甘肅科學技術出版社，1990.

［7］付華，周志宇，張洪榮，等.甘肅天祝微孔草草籽營養(yǎng)成分的研究［J］.草業(yè)科學，1999，16（1）：42－44.

［8］劉太宇，李夢云，聶芙蓉，等.黃河灘區(qū)2種豆科牧草不同生育期氨基酸瘤胃降解特性的研究［J］.草業(yè)學報，2009，18（1）：105－111.

［9］FAO／WHO.Energy and protein requirement［R］.Gneva：WHO，1973.

［10］黃瓊，周祖基，周定剛，等.七種昆蟲的營養(yǎng)成分分析［J］.營養(yǎng)學報，2007，29（1）：94－96.

［11］隋恒鳳，王加啟，雒秋江.高粗料日糧條件下泌乳奶牛瘤胃的消化代謝及限制性氨基酸的研究［D］.烏魯木齊：新疆農業(yè)大學，2006.

［12］Fraser D L，?rskov E R，Whitelaw F G，etal.Limiting amino acids in dairy cows given casein as the sole source of protein［J］.Livestock Production Science，1991，28（3）：239－241.

［13］陳宇光，張彬，李麗立，等.小肽對山羊門靜脈血糖血氨和血漿氨基酸濃度的影響［J］.草業(yè)學報，2006，15（1）：97－101.

［14］鄭玉桂，馬青枝.內蒙古阿拉善荒漠區(qū)64種牧草氨基酸成分的分析研究［J］.內蒙古農牧學院學報，1988，9（1）：107－133.

［15］鄭維民，譯.在不同N素營養(yǎng)條件下多年生牧草的氨基酸組成［J］.國外畜牧學——草原與牧草，1984，（4）：24－27.

［16］Reis P J，Sahlu T.The nutritional control of the growth and propertiens of mohair and wool fibers［J］.Journal of Animal Science，1994，72：1899－1907.

［17］吳金霞，陳彥龍，何近剛，等.生物技術在牧草品質改良中的應用［J］.草業(yè)學報，2007，16（1）：1－9.

［18］中國飼料數(shù)據(jù)庫情報中心.中國飼料成分及營養(yǎng)價值表［J］.中國飼料，2000，23：24－29.

［19］郭榮福，陳克嶙，張曦，等.反芻動物限制性氨基酸營養(yǎng)及其氨基酸模式［J］.中國飼料，2001，（1）：19－20.

［20］李樹聰，王加啟.不同精粗比日糧泌乳奶牛氮素代謝及限制性氨基酸的研究［D］.北京：中國農業(yè)科學院，2005.

［21］Richardson C R，Hatfield E E.The limiting amino acids in growing cattle［J］.Journal of Animal Ecology，1978，46：740－745.

［22］Storm E，Orskov E R.The limiting amino acid of microbial protein in growing sheep determined by a new approach［J］.British Journal of Nutrition，1984，52：613－620.