Chinese Journal of Animal Nutrition >

2026 , Vol. 38 >Issue 7: 5160 - 5170

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2026.414

RESEARCH PAPER

Effects of Allium mongolicum Regel Ethanol Extract on Amino Acid Profile, Nutritional and Flavor Quality of Milk

  • KHAS Erdene ,
  • BAI Chen , * ,
  • ZHANG Yinzhen ,
  • HAN Guoli ,
  • DUAN Jiayu ,
  • LI Huabei ,
  • CAO Qi’na ,
  • ZHENG Yankai ,
  • AO Changjin
Expand
  • Inner Mongolia Key Laboratory of Animal Nutrition and Feed Science, College of Animal Science, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot 010018, China
* lecturer, E-mail:

Received date: 2025-12-29

  Online published: 2026-07-14

Fold

Abstract

This experiment was conducted to investigate the effects of Allium mongolicum Regel ethanol extract (AEE) on amino acid profile, nutritional and flavor quality of milk. A total of 12 healthy multiparous Chinese Holstein cows with similar days in milk [(123±9) d], body weight [(605.9±11.3) kg] and milk performance were selected and randomly divided into 2 groups with 6 replicates per group and 1 cow per replicate. Cows in the control group were fed a basal diet, while those in the AEE group were fed the basal diet supplemented with 54 g/d AEE. The trial lasted for 56 d, including a 14-d preliminary period and a 42-d formal period. The results showed that compared with the control group: 1) the content of total free amino acid (FAA) in milk was significantly increased in the AEE group (P<0.05), whereas no significant differences were observed in milk yield, milk protein content and total hydrolyzed amino acid (HAA) content (P>0.05); 2) for milk HAA, the content of leucine and its amino acid score were significantly elevated in the AEE group (P<0.05), and the contents of methionine and total sulfur-containing amino acids showed an increasing trend (0.05≤P<0.10); 3) the content of glutamic acid in milk FAA was significantly higher in the AEE group (P<0.05), along with notably increased content and proportion of umami amino acids in FAA (P<0.05). In conclusion, supplementation with 54 g/d AEE can optimize milk protein quality by increasing the contents and scores of partial essential amino acids without altering milk yield and milk protein content. Meanwhile, AEE exerts positive regulatory effects on the flavor and nutritional quality of milk via raising the total FAA content as well as the content and proportion of umami amino acids.

Key words： Allium mongolicum Regel ethanol extract; milk; hydrolyzed amino acid; free amino acid; dairy cows

Cite this article

KHAS Erdene , BAI Chen , ZHANG Yinzhen , HAN Guoli , DUAN Jiayu , LI Huabei , CAO Qi’na , ZHENG Yankai , AO Changjin . Effects of Allium mongolicum Regel Ethanol Extract on Amino Acid Profile, Nutritional and Flavor Quality of Milk[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2026 , 38(7) : 5160 -5170 . DOI: 10.12418/CJAN2026.414

乳中氨基酸主要以结合态和游离态形式存在。其中绝大部分为结合态氨基酸残基,是构成乳蛋白的主要结构组分,检测分析中通常以水解氨基酸(hydrolyzed amino acid,HAA)表示;仅有少量氨基酸以游离态存在,即为游离氨基酸(free amino acid,FAA),是蛋白质代谢的中间产物[1-2]。研究表明,乳中氨基酸的含量与组成不仅反映乳蛋白的整体营养品质,也是影响乳制品风味的关键因素[3]。其中,HAA的含量与组成主要决定蛋白质营养价值,是衡量乳蛋白品质的关键指标。奶牛乳蛋白中必需氨基酸含量丰富,是优质的膳食氨基酸及蛋白质来源[4]。FAA作为风味活性物质或其前体,直接影响乳制品的滋味特征,同时也是反映代谢细微变化的敏感指标[5-6]。此外,FAA在幼龄哺乳动物消化道中比完整蛋白质更易被吸收[7],并有证据表明其对免疫系统和肠道发育具有积极作用[2,8]。采用富含FAA的母乳替代品,还能以低致敏形式为婴儿提供氨基酸营养[9]。因此,系统解析牛奶氨基酸谱,对于全面评价牛奶营养与风味品质具有重要意义。
饲粮调控是改善畜产品品质的重要手段。植物提取物可通过调节瘤胃发酵与机体代谢过程,特异性地改善畜产品的营养与风味。研究表明,在奶牛饲粮中添加红三叶草提取物可提升瘤胃氮利用率,进而提高产奶量、改善乳品质[10]。Orzuna等[11]对30余篇相关研究的荟萃分析也证实,植物黄酮类物质对提升乳品质具有积极作用。然而,关于植物提取物对牛奶中HAA和FAA具体组成影响的研究仍较为缺乏。本课题组前期研究证实,沙葱及其提取物能显著改善反刍动物的肉品质。在肉羊研究中表明,饲粮添加沙葱乙醇提取物(Allium mongolicum Regel ethanol extract,AEE)或沙葱黄酮可提升肌肉中部分必需氨基酸的含量与比例,优化蛋白质营养品质;同时可调控背最长肌中FAA的组成,改善羊肉风味[12-13]。机制研究表明,沙葱及其提取物可通过“瘤胃-消化道-肝脏”系统调控风味物质的沉积[14]。此外,在泌乳奶牛上的研究也发现,饲粮添加AEE可提高瘤胃pH、优化瘤胃菌群结构,并对乳脂率、机体抗氧化能力与免疫功能产生一定的调控作用[15-16]。综上所述,沙葱及其提取物可改善反刍动物肉品质,尤其是调控肌肉氨基酸与风味物质组成,且该作用与瘤胃及其微生物代谢途径紧密关联;同时AEE在奶牛中已被证实能有效调节瘤胃环境与微生物群落结构。由此推测,AEE对牛奶氨基酸谱可能具有相似的调控潜力,从而提升牛奶的营养与风味品质。因此,本研究旨在探讨泌乳奶牛饲粮补充AEE对牛奶中HAA和FAA含量与组成的影响,以期为深入解析沙葱及其提取物改善牛奶品质的作用机理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 AEE的制备

新鲜沙葱采自内蒙古阿拉善盟阿拉善左旗,将沙葱叶洗净后于60 ℃烘至恒重,研磨过1 mm分样筛获得沙葱粉,装入密封袋于4 ℃保存备用。AEE制备流程包含脱脂脱色、乙醇超声温浴提取、过滤、浓缩、冻干、研磨6个工序,具体操作参照Ding等[17]的方法执行。本研究中AEE的平均提取率为28%(沙葱粉基础),提取物主要活性成分为黄酮类物质,含量为26.4%,同时含有机酸、核苷酸、氨基酸及其衍生物等成分。

1.2 试验设计与饲粮

饲养试验于内蒙古巴彦淖尔市太平乳业牧场开展。动物试验程序经内蒙古农业大学科学伦理委员会批准(批准号:NND2023016)。
选取泌乳天数(123±9) d、体重(605.9±11.3) kg、产奶性能相近的健康经产中国荷斯坦奶牛12头,随机分为2组,每组6个重复,每个重复1头。对照组饲喂基础饲粮,AEE组饲喂基础饲粮+54 g/d AEE。AEE饲喂量依据本课题组前期体外瘤胃发酵试验[15,18]筛选得出。试验期56 d,其中预试期14 d,正试期42 d。基础饲粮参照NRC(2001)[19]奶牛营养需要配制,其组成及营养水平见表1。基础饲粮中水分和粗蛋白质含量参照GB/T 18868—2024[20],采用近红外光谱法测定;中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量参照Van Soest等[21]的方法测定;钙含量参照GB/T 6436—2018[22],采用高锰酸钾滴定仲裁法测定;磷含量参照GB/T 6437—2018[23],采用分光光度法测定;泌乳净能参照NRC(2001)[19]计算。
表1 基础饲粮组成及营养水平(干物质基础)

Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (DM basis) %

项目Items 含量Content
原料Ingredients
全株玉米青贮Whole-plant corn silage 51.19
苜蓿干草Alfalfa hay 7.28
燕麦草Oat hay 1.14
玉米粉Corn meal 15.25
豆粕Soybean meal 7.27
甜菜丝Beet slice 4.55
全棉籽Whole cottonseed 3.41
糖蜜Molasses 1.37
棉籽粕Cottonseed meal 1.83
棉籽蛋白粉Cottonseed protein meal 1.58
小麦Wheat 1.43
脂肪粉Fat powder 0.90
葡萄糖粉Glucose powder 0.45
酵母培养物Yeast culture 0.30
小苏打NaHCO3 0.18
脱霉剂Mycotoxin adsorbent 0.12
预混料Premix1) 1.75
合计Total 100.00
营养水平Nutrient levels2)
泌乳净能NEL/(MJ/kg) 6.71
粗蛋白质CP 17.84
中性洗涤纤维NDF 29.87
酸性洗涤纤维ADF 16.10
钙Ca 0.66
磷P 0.28

1)预混料为每千克饲粮提供 The premix provided the following per kilogram of the diet:NaCl 2.5 g,石粉 limestone 10 g,Mg 75 mg,Zn 49 mg,Mn 28 mg,Fe 15 mg,Cu 12 mg,Co 0.35 mg,Se 0.17 mg,I 0.87 mg,VA 5 775 IU,VD3 1 400 IU,VE 14.80 IU。

2)泌乳净能为计算值,其他营养水平为实测值。NEL was a calculated value, while the other nutrient levels were measured values.

1.3 饲养管理

试验期间,每日02:00和14:00以全混合日粮形式投喂,并于01:30、09:00、16:00进行挤奶。为保证奶牛完全采食规定剂量的AEE,将每头奶牛每日份AEE(54 g)均分为2份,于每次饲喂前与约500 g基础饲粮混匀后先行投喂,待采食完毕再投喂剩余饲粮。试验期间奶牛自由采食和饮水,非饲喂时段可随意于运动场活动。

1.4 数据及样品采集

1.4.1 干物质采食量和产奶量

于正试期最后3 d,每天记录每头牛采食量数据,并根据饲粮和剩料水分含量计算干物质采食量;通过24位全自动挤奶设备记录每头牛每天的产奶量。

1.4.2 牛奶样品采集

于正试期最后3 d,每天采集每头牛牛奶样品,并按早、中、晚产奶量比例制备每日混样;随后将混样分成2份:其中一份添加溴硝丙二醇防腐剂,于4 ℃保存,用于测定乳蛋白含量;另一份分装至无菌无酶试管,于-80 ℃保存,待样品采集结束后统一冻干处理,并置于-80 ℃保存,用于测定HAA和FAA含量。

1.5 指标测定

1.5.1 牛奶乳蛋白含量测定

采用红外乳成分分析仪(MilkoScan FT120,FOSS,丹麦)检测牛奶乳蛋白含量。

1.5.2 牛奶HAA含量测定

参照GB 5009.124—2016[24]的方法对牛奶样品进行酸水解处理后,采用全自动氨基酸分析仪(L-8900,日立,日本)检测氨基酸组成和含量。
氨基酸检测的色谱条件:分离柱采用钠离子树脂填充交换柱(4.6 mm×60 mm,树脂直径3 μm),进样体积为20 μL,以不同pH的柠檬酸盐缓冲溶液作为流动相,流速为0.40 mL/min,分离柱工作温度为57 ℃;柱后衍生反应中,茚三酮溶液流速为0.35 mL/min,反应柱工作温度为135 ℃;采用外标法和双波长(420和570 nm)检测器进行检测,其中420 nm用于检测脯氨酸峰度,570 nm用于检测其余16种氨基酸(不包括色氨酸)峰度。

1.5.3 牛奶FAA含量测定

采用弱酸沉淀结合高速离心法[25-26]对牛奶样品进行前处理。称取0.2 g冻干奶样,加入1.5 mL 0.02 mol/L的盐酸溶液,涡旋振荡15 min;于4 ℃、3 000×g条件下离心15 min,吸取0.5 mL上清液,加入5%磺基水杨酸溶液,4 ℃静置过夜沉淀;于4 ℃、14 000×g条件下离心20 min,取上清液过0.22 μm水相滤膜后上机检测,检测仪器和色谱条件同1.5.2。

1.5.4 必需氨基酸评分与必需氨基酸指数计算

根据联合国粮农组织/世界卫生组织/联合国大学(FAO/WHO/UNU)建议的成年人理想蛋白质氨基酸评分标准[27],分别计算必需氨基酸评分与必需氨基酸指数(essential amino acid index,EAAI),相关计算公式[28]如下:
必需氨基酸评分=牛奶总氨基酸中某种必需氨基酸含量(mg/g)/理想蛋白质氨基酸评分标准模式相应氨基酸含量(mg/g);
EAAI=100×n $\sqrt{\frac{\mathrm{L}\mathrm{y}{\mathrm{s}}_{p}}{\mathrm{L}\mathrm{y}{\mathrm{s}}_{s}}\times \frac{\mathrm{T}\mathrm{h}{\mathrm{r}}_{p}}{\mathrm{T}\mathrm{h}{\mathrm{r}}_{s}}\times \dots \times \frac{\mathrm{V}\mathrm{a}{\mathrm{l}}_{p}}{\mathrm{V}\mathrm{a}{\mathrm{l}}_{s}}\mathrm{ }}$。
式中:n为比较的必需氨基酸数目[n=7,分别为赖氨酸(Lys)、苏氨酸(Thr)、异亮氨酸(Ile)、亮氨酸(Leu)、蛋氨酸+半胱氨酸(Met+Cys)、缬氨酸(Val)和酪氨酸+苯丙氨酸(Tyr+Phe)];p为牛奶蛋白质中必需氨基酸含量(mg/g);s为理想蛋白质氨基酸评分标准模式相应氨基酸含量(mg/g)。

1.6 数据统计分析

运用SAS Studio(大学网络版)的MIXED模型对试验数据进行分析,统计模型中包含试验牛的随机效应及试验处理(n=2)与采样天数(n=3)的固定效应。结果以最小二乘均值和均值标准误(SEM)表示,P<0.05表示差异显著,0.05≤P<0.10表示差异有显著趋势。

2 结果与分析

2.1 AEE对奶牛干物质采食量、产奶量及牛奶乳蛋白和氨基酸含量的影响

由表2可知,补饲AEE对干物质采食量、产奶量、牛奶乳蛋白和总HAA含量无显著影响(P>0.05);与对照组相比,AEE组牛奶总FAA含量显著升高(P<0.05)。
表2 AEE对奶牛干物质采食量、产奶量及牛奶乳蛋白和氨基酸含量的影响

Table 2 Effects of AEE on dry matter intake, milk yield, milk protein and amino acid contents of dairy cows

项目
Items		 对照组
Control group		 沙葱乙醇提取物组
AEE group		 SEM P值
P-value
干物质采食量DMI/(kg/d) 27.78 27.85 0.111 0.268
产奶量Milk yield/(kg/d) 37.17 37.27 1.752 0.973
乳蛋白Milk protein/% 3.68 3.63 0.053 0.645
牛奶总水解氨基酸Total HAA in milk/% 3.31 3.29 0.135 0.612
牛奶总游离氨基酸Total FAA in milk/(μg/g) 104.01b 117.52a 5.920 0.049

同行数据肩标无字母表示差异不显著(P>0.05),不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下表同。

In the same row, values with no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05), while with different lowercase letter superscripts mean significant difference (P<0.05). The same as below.

2.2 AEE对牛奶HAA组成及必需氨基酸评分和EAAI的影响

由表3可知,与对照组相比,AEE组牛奶HAA中亮氨酸含量显著升高(P<0.05),且蛋氨酸和总含硫氨基酸(蛋氨酸+半胱氨酸)含量呈升高趋势(0.05≤P<0.10);2组牛奶HAA中必需氨基酸和非必需氨基酸及其他各氨基酸含量无显著差异(P>0.05)。
表3 AEE对牛奶HAA组成的影响

Table 3 Effects of AEE on HAA composition in milk %

项目
Items		 对照组
Control group		 沙葱乙醇提取物组
AEE group		 SEM P值
P-value
亮氨酸Leu 9.69b 9.97a 0.068 0.013
异亮氨酸Ile 4.63 4.72 0.571 0.410
缬氨酸Val 4.97 6.75 1.383 0.382
赖氨酸Lys 8.22 7.81 0.454 0.184
组氨酸His 2.91 2.68 0.412 0.714
苏氨酸Thr 5.03 4.84 0.310 0.321
酪氨酸Tyr 4.59 4.70 0.163 0.610
苯丙氨酸Phe 4.85 4.83 0.254 0.983
苯丙氨酸+酪氨酸Phe+Tyr 9.44 9.54 0.252 0.785
蛋氨酸Met 2.17 2.96 0.260 0.055
半胱氨酸Cys 0.90 0.68 0.077 0.061
蛋氨酸+半胱氨酸Met+Cys 3.07 3.63 0.221 0.096
天冬氨酸Asp 7.75 7.74 0.271 0.962
丝氨酸Ser 5.43 5.10 0.633 0.371
谷氨酸Glu 20.06 18.73 1.022 0.384
甘氨酸Gly 1.92 1.57 0.231 0.302
丙氨酸Ala 3.53 2.76 0.404 0.212
精氨酸Arg 4.46 3.23 0.482 0.114
脯氨酸Pro 8.89 11.65 2.251 0.491
必需氨基酸EAA 47.95 48.54 0.570 0.472
非必需氨基酸NEAA 52.05 51.46 0.582 0.473

必需氨基酸=亮氨酸+异亮氨酸+缬氨酸+赖氨酸+组氨酸+苏氨酸+酪氨酸+苯丙氨酸+蛋氨酸+半胱氨酸;非必需氨基酸=天冬氨酸+丝氨酸+谷氨酸+甘氨酸+丙氨酸+精氨酸+脯氨酸。表5同。

EAA=Leu+Ile+Val+Lys+His+Thr+Tyr+Phe+Met+Cys; NEAA=Asp+Ser+Glu+Gly+Ala+Arg+Pro. The same as Table 5.

由表4可知,与对照组相比,AEE组牛奶HAA中亮氨酸评分显著升高(P<0.05),且AEE组牛奶HAA中总含硫氨基酸评分满足理想蛋白质模式;2组间牛奶HAA中其他必需氨基酸评分及EAAI均无显著差异(P>0.05)。
表4 AEE对牛奶HAA必需氨基酸评分和必需氨基酸指数的影响

Table 4 Effects of AEE on essential amino acid score and essential amino acid index of HAA in milk

项目
Items		 理想蛋白质氨基酸评分标准模式
Ideal protein amino acid
scoring pattern[27]		 对照组
Control group		 沙葱乙醇
提取物组
AEE group		 SEM P值
P-value
含量Content/(mg/g) 评分Score 评分Score 评分Score
异亮氨酸Ile 40 100 116 118 3.8 0.691
亮氨酸Leu 70 100 138b 143a 1.0 0.013
赖氨酸Lys 55 100 149 142 5.4 0.352
蛋氨酸+半胱氨酸
Met+Cys		 35 100 88 104 6.4 0.101
苯丙氨酸+酪氨酸
Phe+Tyr		 60 100 157 159 4.3 0.782
苏氨酸Thr 40 100 126 121 4.1 0.644
缬氨酸Val 50 100 99 96 2.4 0.331
必需氨基酸指数EAAI 100 122 124 1.8 0.412

2.3 AEE对牛奶FAA组成及呈味氨基酸含量的影响

由表5可知,与对照组相比,AEE组牛奶FAA中谷氨酸含量显著升高(P<0.05);2组牛奶FAA中必需氨基酸和非必需氨基酸及其他各氨基酸含量无显著差异(P>0.05)。
表5 AEE对牛奶FAA组成的影响

Table 5 Effects of AEE on FAA composition in milk %

项目
Items		 对照组
Control group		 沙葱乙醇提取物组
AEE group		 SEM P值
P-value
亮氨酸Leu 3.82 3.38 0.210 0.162
异亮氨酸Ile 1.93 1.70 0.112 0.171
缬氨酸Val 2.83 2.41 0.291 0.113
赖氨酸Lys 4.82 5.30 0.842 0.762
组氨酸His 2.35 3.01 0.353 0.223
苏氨酸Thr 1.35 2.22 1.041 0.574
酪氨酸Tyr 2.27 2.07 0.152 0.382
苯丙氨酸Phe 4.87 4.20 0.283 0.120
苯丙氨酸+酪氨酸Phe+Tyr 7.14 6.27 0.404 0.163
蛋氨酸Met 1.57 1.57 0.111 0.984
半胱氨酸Cys 0.29 0.30 0.034 0.884
蛋氨酸+半胱氨酸Met+Cys 1.86 1.87 0.112 0.963
天冬氨酸Asp 3.46 3.48 0.201 0.872
丝氨酸Ser 3.98 3.50 0.211 0.131
谷氨酸Glu 46.03b 48.80a 1.611 0.011
甘氨酸Gly 8.31 7.40 0.411 0.151
丙氨酸Ala 5.62 4.29 1.160 0.443
精氨酸Arg 4.43 4.45 0.213 0.954
脯氨酸Pro 2.04 1.93 0.152 0.609
必需氨基酸EAA 26.10 26.16 1.211 0.994
非必需氨基酸NEAA 73.87 73.85 1.211 0.994
由表6可知,与对照组相比,AEE组牛奶FAA中鲜味氨基酸含量及鲜味氨基酸占总FAA的比例显著升高(P<0.05);2组之间牛奶FAA中甜味氨基酸、苦味氨基酸和总呈味氨基酸含量及比例均无显著差异(P>0.05)。
表6 AEE对牛奶FAA中呈味氨基酸含量的影响

Table 6 Effects of AEE on flavor amino acid contents in FAA of milk

项目
Items		 对照组
Control group		 沙葱乙醇提取物组
AEE group		 SEM P值
P-value
含量Content/(μg/g)
甜味氨基酸SAA 20.75 20.12 0.931 0.550
苦味氨基酸BAA 26.07 29.03 2.254 0.121
鲜味氨基酸UAA 51.47b 61.43a 2.013 0.011
总呈味氨基酸TFRAA 98.29 110.58 6.482 0.091
占总游离氨基酸比例Proportion of TFAA/%
甜味氨基酸SAA 19.95 17.12 1.911 0.102
苦味氨基酸BAA 25.07 24.71 1.634 0.872
鲜味氨基酸UAA 49.49b 52.28a 1.263 0.010
总呈味氨基酸TFRAA 94.51 94.11 0.931 0.752

甜味氨基酸=丙氨酸+丝氨酸+脯氨酸+甘氨酸;苦味氨基酸=蛋氨酸+缬氨酸+赖氨酸+异亮氨酸+苯丙氨酸+酪氨酸+组氨酸+精氨酸;鲜味氨基酸=天冬氨酸+谷氨酸;总呈味氨基酸=甜味氨基酸+苦味氨基酸+鲜味氨基酸。

SAA=Ala+Ser+Pro+Gly; BAA=Met+Val+Lys+Ile+Phe+Tyr+His+Arg; UAA=Asp+Glu; TFRAA=SAA+BAA+UAA.

3 讨论

3.1 AEE对奶牛干物质采食量、产奶量及牛奶乳蛋白和氨基酸含量的影响

本研究结果表明,补饲AEE对奶牛干物质采食量、产奶量及牛奶乳蛋白含量均无显著影响,这与多数植物及其提取物在泌乳奶牛上的相关研究结论相符。研究表明,植物提取物对泌乳牛生产性能虽无直接影响,但可通过调控瘤胃发酵或改善机体代谢间接发挥作用。例如,饲粮添加肉桂醛、单宁酸或宽叶丝兰皂苷提取物对泌乳牛产奶量和乳蛋白含量无显著影响,但对瘤胃发酵有不同程度的调控作用[29];饲粮中添加低剂量富含多酚的新鲜余甘子亦未影响产奶量和乳蛋白含量,却显著改善了乳脂肪酸组成及血液与牛奶的抗氧化水平[30-31]。本课题组前期动态监测研究同样发现,补饲AEE后,奶牛产奶量和乳蛋白含量在各时间点均未出现显著变化,而瘤胃发酵参数、机体免疫和抗氧化功能及乳脂肪含量均得到有效调控[15-16]。上述研究表明,AEE或其他植物提取物中的活性成分并非以营养底物的形式直接提升生产性能,而是作为代谢调节剂改善瘤胃环境与机体代谢稳态,为畜产品品质的优化创造有利条件。
乳中总HAA含量可反映乳蛋白的营养品质,总FAA含量则与乳及乳制品的风味品质和功能特性密切相关[1-2]。已有研究证实,总HAA含量与乳蛋白含量呈正相关[1,3]。本研究中,牛奶乳蛋白含量与总HAA含量均未受AEE的影响,与前人研究结果相符。乳中FAA不仅与风味品质密切相关,还兼具消化吸收率高、致敏性低、促进肠道发育、调节机体免疫等多重营养功能[8-9]。本研究发现,补饲AEE可显著提高牛奶中总FAA含量,说明AEE具有调控牛奶风味物质组成的潜力,并可能由此增强牛奶作为氨基酸来源的功能特性。值得注意的是,有研究认为牛奶中FAA主要来源于蛋白质周转代谢,因此过高的FAA含量可能对牛奶的后续加工性能产生一定负面影响[32]。在本研究中,AEE组牛奶中FAA含量为117.5 μg/g,虽相较于对照组提高了约13%,但仍显著低于人乳中FAA含量(201~290 μg/g)[33],也低于部分其他家畜乳中的报道值[34]。需要说明的是,本试验每组设置6头试验奶牛,样本量偏小,可能无法检出组间微小差异,但现有统计结果仍可初步明确AEE的作用效果。综合分析,为奶牛补饲AEE后所生产的牛奶及相关制品,在作为婴幼儿或成年人的营养补充剂时,可能具备更易消化吸收且不影响加工稳定性的潜在特性。

3.2 AEE对牛奶HAA组成与营养价值的影响

本研究结果表明,与对照组相比,AEE组牛奶HAA中亮氨酸含量及其氨基酸评分均显著提高,同时蛋氨酸及总含硫氨基酸含量也呈升高趋势。亮氨酸作为一种重要的支链氨基酸,是乳清蛋白的关键组成成分。多项研究证实,亮氨酸是蛋白质周转的重要调节因子,尤其对蛋白质合成代谢具有独立且强效的促进作用,可促进骨骼肌等组织的蛋白质合成[35-36]。蛋氨酸则是以谷物为主的饲粮或膳食中的限制性氨基酸,对于反刍动物而言,其同样是乳腺合成乳蛋白的关键限制性氨基酸。研究表明,在人或牛乳腺上皮细胞培养基中添加蛋氨酸,可通过激活哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路中的关键分子,有效调控细胞内乳蛋白的翻译与合成过程[37-38]。此外,体外研究进一步揭示,蛋氨酸与亮氨酸可协同作用于三重基序蛋白21(TRIM21)-AT富集结构域1A蛋白(ARID1A)信号通路,促进mTOR表达,从而共同调控乳蛋白合成[39]。
目前,关于植物提取物直接影响牛奶中氨基酸组成的报道较少。本课题组前期研究发现,在绵羊饲粮中添加沙葱或其提取物可提升背最长肌中亮氨酸、蛋氨酸及半胱氨酸的含量[40-41],这与本研究在牛奶中观察到的氨基酸含量变化趋势相似。这表明,沙葱及其提取物对反刍动物畜产品中HAA的组成可能具有特异性调控作用。结合本研究发现的牛奶HAA中亮氨酸与含硫氨基酸含量变化趋势,以及本课题组前期提出的“瘤胃-消化道-肝脏”系统调控假说[14],推测AEE可能通过2条途径影响乳蛋白氨基酸组成:其一,通过调节瘤胃微生物代谢,优化到达小肠的可吸收氨基酸谱;其二,AEE活性成分或代谢产物经吸收后,可直接作用于乳腺组织,或通过改善肝脏代谢状态间接影响乳腺,激活蛋白质合成相关信号通路,从而特异性调控乳蛋白氨基酸沉积。上述推测的具体分子机制,仍需开展后续试验进一步验证。

3.3 AEE对牛奶FAA组成与风味品质的影响

乳中FAA的组成受遗传因素(基因型)及包括饲粮在内的非遗传因素共同调控[1,32]。牛奶FAA的含量与组成与人乳存在较大差异:人乳不仅总FAA含量更高,组分特征也更为独特,其中谷氨酸及其衍生物谷氨酰胺在FAA总量中占比可达70%以上,处于绝对优势地位;而牛奶FAA组成易受品种、饲粮、生理状态等因素影响,个体差异较大[33,42]。因此,以牛奶为原料生产婴儿配方奶粉时,通常需要额外补充FAA,以此模拟人乳氨基酸模式,在满足营养需求的同时降低乳蛋白致敏风险[2,42]。已有研究表明,人乳中高含量的游离谷氨酸与谷氨酰胺可促进肠上皮细胞增殖、增强肠道屏障功能,进而维护肠道健康;同时,多种免疫细胞表面均表达这类氨基酸的受体,提示二者可能还具备重要的免疫调节作用[42]。本研究结果表明,补饲AEE可使牛奶FAA中谷氨酸含量显著升高,这一变化有可能提升牛奶作为配方奶粉基础原料的潜在营养价值。
FAA既是直接呈味物质,也是重要的风味前体,其组分构成直接影响食品或其原料的风味品质[5,43]。哺乳动物主要通过味蕾中的特异性味觉感受细胞来识别FAA及其衍生物所呈现的鲜味、甜味和苦味等基本味觉[44]。本研究发现,补饲AEE显著提高了牛奶FAA中鲜味氨基酸的含量与比例。这一结果与本课题组前期在肉羊上的研究结论高度相似:肉羊饲粮中添加沙葱、沙葱水提物或脂提物,均可显著提升背最长肌鲜味氨基酸含量;其中沙葱乙醇提取物主要通过上调肌肉游离谷氨酸含量,优化鲜味氨基酸组分[13,41]。上述结果表明,沙葱及其提取物对反刍动物畜产品特征风味物质的调控,存在统一的代谢作用规律。本课题组前期研究表明,饲粮中添加AEE可提高羊肉中游离谷氨酸等鲜味氨基酸含量,并通过调控“瘤胃-消化道-肝脏”系统关键代谢节点改善肉品风味[13-14]。结合本研究结果推测,AEE或通过相似通路调控牛奶氨基酸代谢:首先,其在瘤胃中调节微生物发酵与氨基酸代谢过程,优化风味物质前体供给;其次,被机体吸收的活性成分可改善肝脏整体代谢状态,促使更多氨基酸底物流向合成代谢;最终,在乳腺组织中,这些底物优先用于合成风味活性氨基酸与蛋白质。该过程具体的分子调控机制,仍有待后续试验深入解析。

4 结论

补饲54 g/d AEE对荷斯坦奶牛乳蛋白含量无显著影响,但能够优化乳蛋白氨基酸组成,显著提高HAA中亮氨酸含量及其氨基酸评分,并有提升HAA中含硫氨基酸含量的趋势;同时,还可显著提高牛奶总FAA含量,并特异性提升FAA中谷氨酸含量及鲜味氨基酸含量和比例。

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