藏羊原產(chǎn)于西藏高原，是青海省畜牧業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)。藏羊肉具有營養(yǎng)豐富、口感好、香氣濃郁、羊肉膻味淡等優(yōu)點(diǎn)。隨著我國為保護(hù)草地生態(tài)系統(tǒng)而實(shí)行的限制退化草地放牧甚至禁止草地放牧等一系列政策的實(shí)施，以及人們生活水平提高帶來的市場需求的增加，羊的飼養(yǎng)方式逐漸向室內(nèi)飼養(yǎng)發(fā)展。不同的飼養(yǎng)方式通常會影響羊肉的品質(zhì)，然后目前很少有報(bào)道研究不同飼養(yǎng)條件下藏羊肉質(zhì)的調(diào)控機(jī)制，特別是肌肉代謝與肉質(zhì)食用品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)和風(fēng)味的關(guān)系。
 

2022年4月，青海大學(xué)韓麗娟老師團(tuán)隊(duì)在Food Chemistry（IF 9.231）上發(fā)表了題為“Effects of different feeding regimes on muscle metabolism and its association with meat quality of Tibetan sheep”的文章。文章結(jié)合非靶向代謝組和靶向代謝組技術(shù)研究了兩種飼養(yǎng)方式下藏羊肌肉代謝的差異，并與肉質(zhì)表型數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，從而有助于闡述兩種飼養(yǎng)方式下藏羊肉質(zhì)的差異。本研究旨在為提高室內(nèi)飼養(yǎng)藏羊的肉質(zhì)和養(yǎng)殖業(yè)效益提供基線信息，從而促進(jìn)青海省畜牧業(yè)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，同時(shí)加快由傳統(tǒng)放牧向圈養(yǎng)的飼養(yǎng)方式轉(zhuǎn)變，維護(hù)生態(tài)平衡。中科新生命參與了該研究中非靶向代謝組和靶向代謝組（氨基酸、脂肪酸）檢測的相關(guān)工作。

研究材料

藏羊腰最長肌(LL)

技術(shù)路線

步驟1：肉質(zhì)品質(zhì)分析，畜舍飼養(yǎng)組肉質(zhì)品質(zhì)優(yōu)于放牧組；

步驟2：非靶向代謝組分析，篩選關(guān)鍵差異代謝物，以氨基酸和脂肪酸為主；

步驟3：靶向代謝組驗(yàn)證分析；

步驟4：肉質(zhì)參數(shù)與代謝物之間的相關(guān)性分析。

研究結(jié)果

1. 肉質(zhì)品質(zhì)分析

作者研究了包括畜舍飼養(yǎng)組（GBZ）和傳統(tǒng)放牧組（CBZ）的兩種飼養(yǎng)方式對藏羊肉質(zhì)品質(zhì)的影響。肉質(zhì)品質(zhì)分析涉及肉的食用品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)和風(fēng)味化合物。研究發(fā)現(xiàn)與CBZ組相比，在肉的食用品質(zhì)分析中，GBZ組的剪切力、蒸煮損失、滴水損失、LL的彈性和咀嚼性較高；肉的營養(yǎng)品質(zhì)分析中，GBZ組藏羊LL的水分和灰分含量無差異，但脂肪和蛋白質(zhì)含量較高(P < 0.01)；揮發(fā)性風(fēng)味化合物分析中，GBZ組中醇類和總揮發(fā)性風(fēng)味化合物的百分比較高，而庚酸和癸酸的百分比較低。結(jié)果表明不同飼養(yǎng)方式會影響肉的品質(zhì)，且GBZ組優(yōu)于CBZ組。

2. 非靶向代謝組分析

通過統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)不同飼養(yǎng)條件下藏羊肌肉的代謝模式發(fā)生了變化，組間能夠明顯區(qū)分（圖1）。其中，在負(fù)離子檢測模式下篩選出34種差異代謝物（VIP>1.0，P<0.05），與CBZ組相比，GBZ組上調(diào)代謝產(chǎn)物包括糖、氨基酸及相關(guān)代謝物，而下調(diào)代謝產(chǎn)物包括脂肪酸及其相關(guān)代謝物。接著對正負(fù)離子篩選出的差異代謝物進(jìn)行KEGG通路分析，受不同飼養(yǎng)方式影響的代謝途徑主要包括膜轉(zhuǎn)運(yùn)、碳水化合物代謝、脂質(zhì)代謝、氨基酸代謝和核苷酸代謝等（圖2）。對KEGG代謝通路整體變化分析中，在GBZ組中22種代謝途徑整體表達(dá)情況偏高，6種代謝途徑整體表達(dá)情況偏低。上調(diào)的代謝途徑主要包括嘌呤代謝、半乳糖代謝、蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)的消化和吸收以及七種氨基酸的代謝等，而下調(diào)的代謝途徑包括三種脂肪酸的代謝（圖3）。

不同飼養(yǎng)方式對LL中氨基酸代謝的影響非常顯著，這反映在GBZ組ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體和氨酰tRNA生物合成的上調(diào)上，氨基酸生物合成涉及8種不同的差異代謝物，受這些差異代謝物上調(diào)或下調(diào)影響的主要下游物質(zhì)是一些必須氨基酸。此外，GBZ組的亞油酸代謝和不飽和脂肪酸的生物合成下調(diào)（圖4）。

圖1 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析


圖2 KEGG通路富集分析


圖3 不同代謝途徑的差異豐度評分圖

圖4 氨基酸(a)和脂肪酸(b)代謝相關(guān)變化展示

 

3.  靶向代謝組分析

基于非靶向代謝組學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)豐富的差異代謝途徑屬于氨基酸和脂質(zhì)代謝。因此，對氨基酸和脂肪酸相關(guān)物質(zhì)進(jìn)行了靶向代謝組學(xué)研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩種飼養(yǎng)方式下藏羊LL中總氨基酸、非必需氨基酸、飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸的含量沒有差異，但GBZ組藏羊LL中必需氨基酸的含量較高，多不飽和脂肪酸含量較低（P<0.01），這與非靶向代謝組結(jié)果相一致。

 

4. 肉質(zhì)參數(shù)與代謝物之間的相關(guān)性分析

為了探討不同飼養(yǎng)條件下藏羊肌肉代謝與肉質(zhì)的關(guān)系，對表型數(shù)據(jù)和非靶向代謝組學(xué)結(jié)果進(jìn)行了相關(guān)性分析。結(jié)果顯示肉質(zhì)和肌肉代謝之間存在很強(qiáng)的相關(guān)性。特別是剪切力、蒸煮損失和滴水損失與腺苷和花生四烯酸呈正相關(guān)，與L−天冬酰胺、L−谷氨酸和L− 色氨酸呈負(fù)相關(guān)。此外，彈性、咀嚼性、蛋白質(zhì)和脂肪含量與花生四烯酸呈負(fù)相關(guān)，與D−果糖，L−天冬酰胺，L−谷氨酸和L−色氨酸呈正相關(guān)。因此，脂肪細(xì)胞脂肪分解和蛋白質(zhì)消化吸收的調(diào)節(jié)對肉類的食用和營養(yǎng)品質(zhì)有顯著影響。對于肉類風(fēng)味，嘌呤代謝和半乳糖代謝是主要的調(diào)節(jié)途徑。從這些分析中可以看出，代謝組學(xué)結(jié)果與肉質(zhì)參數(shù)一致。

圖5 肉質(zhì)參數(shù)與代謝物之間的相關(guān)性熱圖

 

 小結(jié)

研究結(jié)果表明，畜舍飼養(yǎng)組藏羊肉的營養(yǎng)品質(zhì)（包括蛋白質(zhì)和脂肪含量）、肉的食用品質(zhì)（包括嫩度、保水性和質(zhì)地）以及肉的風(fēng)味較好。在GBZ組，關(guān)鍵上調(diào)代謝產(chǎn)物和代謝途徑以必需氨基酸和氨基酸代謝為主，關(guān)鍵下調(diào)代謝產(chǎn)物和代謝途徑以多不飽和脂肪酸和脂質(zhì)代謝為主。相關(guān)性分析表明，非靶向代謝組學(xué)結(jié)果與剪切力、蒸煮損失、滴水損失、咀嚼力、彈性、風(fēng)味、蛋白質(zhì)和脂肪含量等表型數(shù)據(jù)存在顯著相關(guān)性。綜上所述，畜舍飼養(yǎng)適合生產(chǎn)藏羊肉，通過改變肌肉代謝和增加肌肉中有益化合物的積累，提供更好的口感和更高的營養(yǎng)。