梅花鹿全身是宝，多种鹿产品具有较高的药用价值和经济效益，因其养殖历史较短，多项关键技术有待深入和系统研究。饲粮氨基酸平衡是营养调控的重要手段，黄健[1]、李仁德[2]和范玉洁[3]相继就仔鹿饲粮赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、精氨酸等限制性氨基酸进行了系统研究，发现适宜氨基酸水平对促进仔鹿生长发育、降低饲养成本及环境保护至关重要。研究表明，寒冷应激会降低幼龄动物生长性能，同时对机体抗氧化能力和免疫功能造成损伤[4-6]。越冬期梅花鹿仔鹿会受到寒冷环境和生理变化的双重胁迫。半胱氨酸(Cys)作为一种重要的功能性氨基酸，具有抗氧化、抗菌消炎、创伤修复和解毒等多种生物学功能[4]，但其在梅花鹿上的研究尚属空白。研究表明，饲粮添加半胱氨酸能够提高肉仔鸡和獭兔的平均日增重[7-9]，提高獭兔和大鼠的抗氧化能力[8, 10-11]。因此，本试验旨在研究饲粮半胱氨酸水平对越冬期梅花鹿仔鹿生长性能、氨基酸表观消化率和血清生化指标的影响，以期为半胱氨酸在梅花鹿生产中的应用提供参考。
1 材料与方法 1.1 试验设计和饲粮组成采用单因素试验设计，选择16头5月龄健康雄性梅花鹿，平均体重(27.53±0.96) kg，随机分为4组，每组4个重复，每个重复1只，组间初始体重差异不显著(P < 0.05)。对照组(Ⅰ组)饲喂半胱氨酸水平为2.8 g/kg的基础饲粮，试验组分别饲喂半胱氨酸水平为4.8(Ⅱ组，基础饲粮+2.0 g/kg半胱氨酸)、6.8(Ⅲ组，基础饲粮+4.0 g/kg半胱氨酸)和10.8 g/kg(Ⅳ组，基础饲粮+8.0 g/kg半胱氨酸)的试验饲粮。饲粮经蒸汽调质后制粒(直径0.4 cm，长1.2 cm)，基础饲粮组成及营养水平见表 1，基础饲粮中氨基酸含量见表 2。试验动物选自农业部长白山野生生物资源重点野外科学观测试验站。半胱氨酸添加形式为L-半胱氨酸(L-Cys)，购自安徽某生物科技有限公司，有效纯度>99.8%。试验时间为2020年11月5日至2021年1月4日，试验期60 d，其中预试期15 d，正试期45 d。
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表 1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (air-dry basis) |
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表 2 基础饲粮中氨基酸含量(风干基础) Table 2 Amino acid contents of the basal diet (air-dry basis) |
动物试验在农业部长白山野生生物资源重点野外科学观测试验站进行。试验前对梅花鹿进行疾病检测。每天07:30和15:30定量饲喂，自由饮水。
1.3 样品采集及处理 1.3.1 粪样采集试验结束前连续3 d晨饲前收集部分粪样，每组收集4袋新鲜粪样，每袋大约收集100 g。去除鹿毛和沙砾，将收集的粪样混匀分成2份，一份喷洒10%稀硫酸固氮，65 ℃烘干至恒重，粉碎后过40目筛，制成风干基础样品备用；另一份85 ℃烘箱内灭菌2 h后，65 ℃烘干恒重后粉碎过18目筛，制成风干基础样品备用。
1.3.2 血样采集试验最后1天晨饲前对梅花鹿麻醉并进行颈静脉采血，血样在带有分离胶的促凝管中静置至血清析出，3 500 r/min离心10 min，血清分装入1.5 mL Eppendorf管中，-80 ℃低温保存，待测。
1.4 指标测定及方法 1.4.1 生长性能试验开始第1天和最后1天晨饲前麻醉，空腹称重，计算初重、末重和平均日增重；记录每天采食量，计算平均日采食量和料重比。
1.4.2 营养物质表观消化率干物质(DM)、有机物(OM)、粗蛋白质(CP)、粗脂肪(EE)、酸性洗涤纤维(ADF)、中性洗涤纤维(NDF)和氨基酸含量测定参考《饲料分析及饲料质量分析检测技术(第4版)》[12]。以盐酸不溶灰分法测定营养物质表观消化率，计算公式为：
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式中：A为饲粮中2 mol/L盐酸不溶灰分含量；A1为粪中2 mol/L盐酸不溶灰分含量；B1为粪中该营养物质含量；B为饲粮中该营养物质含量。
1.4.3 血清生化指标血清高密度脂蛋白(HDL)、低密度脂蛋白(LDL)、胆固醇(CHO)、甘油三酯(TG)、葡萄糖(GLU)、尿素(Urea)、白蛋白(ALB)、总蛋白(TP)含量和谷草转氨酶(AST)、谷丙转氨酶(ALT)、碱性磷酸酶(ALP)、乳酸脱氢酶(LDH)活性使用中生北控生物科技有限公司试剂盒，采用威图-e全自动生化分析仪测定；血清丙二醛(MDA)含量和过氧化氢酶(CAT)、总超氧化物歧化酶(T-SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性使用南京建成生物工程研究所试剂盒，按说明书测定；血清游离氨基酸及代谢物含量使用氨基酸分析仪(L8900，日本)测定。
1.5 数据分析试验数据先通过Excel 2016软件进行整理，然后采用SAS 9.4统计软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA)，并采用Duncan氏法进行多重比较。结果采用平均值±标准误表示，P < 0.05表示差异显著，P>0.05表示差异不显著。
2 结果 2.1 饲粮半胱氨酸水平对越冬期梅花鹿生长性能的影响由表 3可知，饲粮半胱氨酸水平对越冬期梅花鹿生长性能未产生显著影响(P>0.05)。但Ⅱ组总增重比Ⅰ组增加了5.43%，料重比降低了11.83%。
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表 3 饲粮半胱氨酸水平对越冬期梅花鹿生长性能的影响 Table 3 Effects of dietary Cys level on growth performance of sika deer during overwintering period |
由表 4可知，随着饲粮半胱氨酸水平升高，各组半胱氨酸和蛋氨酸表观消化率逐渐提高，Ⅰ组蛋氨酸表观消化率显著低于Ⅲ组和Ⅳ组(P < 0.05)，Ⅰ组半胱氨酸、甘氨酸、赖氨酸、苏氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸、酪氨酸、谷氨酸和丙氨酸表观消化率显著低于其余各组(P < 0.05)。各组之间丝氨酸、精氨酸、组氨酸和脯氨酸表观消化率差异不显著(P>0.05)。
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表 4 饲粮半胱氨酸水平对越冬期梅花鹿氨基酸表观消化率的影响 Table 4 Effects of dietary Cys level on amino acid apparent digestibility of sika deer during overwintering period |
由表 5可知，Ⅰ组血清低密度脂蛋白和胆固醇含量显著高于Ⅲ组(P < 0.05)，Ⅰ组血清高密度脂蛋白含量显著高于Ⅲ组和Ⅳ组(P < 0.05)，Ⅰ组血清谷草转氨酶活性显著高于其余各组(P < 0.05)，Ⅰ组血清谷丙转氨酶活性显著高于Ⅱ组和Ⅲ组(P < 0.05)，Ⅱ组和Ⅲ组血清葡萄糖含量显著高于Ⅰ组和Ⅳ组(P < 0.05)，Ⅰ组血清总蛋白含量显著高于其余各组(P < 0.05)，Ⅰ组血清白蛋白含量显著高于Ⅲ组和Ⅳ组(P < 0.05)，Ⅱ组血清尿素含量显著低于Ⅰ组和Ⅳ组(P < 0.05)。各组之间血清甘油三酯含量和乳酸脱氢酶、碱性磷酸酶活性差异不显著(P>0.05)。
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表 5 饲粮半胱氨酸水平对越冬期梅花鹿血清生化指标的影响 Table 5 Effects of dietary Cys level on serum biochemical indexes of sika deer during overwintering period |
由表 6可知，Ⅱ组血清过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶活性显著高于其余各组(P < 0.05)，Ⅱ组和Ⅲ组血清丙二醛含量显著低于Ⅰ组和Ⅳ组(P < 0.05)，Ⅱ组和Ⅲ组血清总超氧化物歧化酶活性显著高于Ⅰ组和Ⅳ组(P < 0.05)。
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表 6 饲粮半胱氨酸水平对越冬期梅花鹿抗氧化功能的影响 Table 6 Effects of dietary Cys level on antioxidant function of sika deer during overwintering period |
由表 7可知，Ⅰ组血清半胱氨酸含量显著高于其余各组(P < 0.05)；Ⅱ组血清苏氨酸含量显著低于Ⅲ组(P < 0.05)；Ⅲ组血清天冬氨酸、谷氨酸和3-甲基组氨酸含量显著高于其余各组(P < 0.05)；Ⅱ组血清酪氨酸和丙氨酸含量显著低于Ⅳ组(P < 0.05)；Ⅱ组血清α-氨基乙二酸含量显著低于Ⅲ组和Ⅳ组(P < 0.05)；Ⅲ组血清乙醇胺含量显著低于Ⅰ组和Ⅳ组(P < 0.05)，Ⅱ组显著低于Ⅳ组(P < 0.05)。各组之间血清蛋氨酸、丝氨酸、甘氨酸、牛磺酸、胱硫醚、赖氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、精氨酸、组氨酸、脯氨酸、β-丙氨酸、γ-氨基正丁酸、鸟氨酸、瓜氨酸、1-甲基组氨酸、磷酸丝氨酸和羟脯氨酸含量差异不显著(P>0.05)。
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表 7 饲粮半胱氨酸水平对越冬期梅花鹿血清氨基酸及其代谢物含量的影响 Table 7 Effects of dietary Cys level on contents of amino acids and its metabolite in serum of sika deer during overwintering period |
半胱氨酸和蛋氨酸同为含硫氨基酸，并且蛋氨酸通过转硫途径代谢生成半胱氨酸，因此半胱氨酸是一种条件性必需氨基酸。生产中通常用蛋氨酸调节总含硫氨基酸的需要量，但在不同的饲料原料中半胱氨酸的含量存在很大差别，蛋氨酸生成半胱氨酸的效率也受到动物的生理状态和蛋氨酸水平的影响[13]。半胱氨酸是一种重要的功能性氨基酸，其代谢能够产生牛磺酸、谷胱甘肽和气体信号分子硫化氢等[14]，半胱氨酸及其代谢产物具有抗氧化和促生长等多种生物学作用[4]。
总增重、平均日增重和平均日采食量能够直观反映出动物的健康和生长发育状况；料重比能够直观反映出动物对饲粮的利用效率和饲养成本。冯倩倩等[15]研究表明，半胱氨酸能够提高低蛋白质饲粮中肉仔鸡的平均日增重和平均日采食量；曹宝红等[8]、曾洁等[9]、傅祥超等[16]、卡丽娜[17]和常馨月等[18]研究表明，饲粮添加半胱氨酸能够显著提高獭兔的末重和平均日增重；研究表明，饲粮添加过量的半胱氨酸会降低大鼠的末重[10]，显著降低北京鸭的平均日增重[19]。本试验结果与以上研究结果不同，各组之间梅花鹿生长性能无显著差异。但随着饲粮半胱氨酸水平提高，各增重指标呈现先上升后下降趋势，其中Ⅳ组平均日增重比对照组降低了23.14%。可能是不同种类和不同生理状态的动物对半胱氨酸的耐受能力不同，过量的半胱氨酸可能通过代谢性酸中毒和氧化应激抑制动物的生长性能[20-21]；也可能是过量的半胱氨酸导致同型半胱氨酸的含量增加，进一步产生毒性作用[14]，将在后续研究进一步验证。
3.2 饲粮半胱氨酸水平对越冬期梅花鹿氨基酸表观消化率的影响氨基酸表观消化率能够在一定程度上反映动物肠道健康和各氨基酸在胃肠道消化吸收状况。半胱氨酸对氨基酸表观消化率影响的研究鲜有报道，但半胱氨酸是肠道上皮细胞的必需氨基酸，能够通过谷胱甘肽维持上皮细胞的活力和增殖[22]。因此，半胱氨酸和各氨基酸消化吸收之间关系十分密切。试验组氨基酸表观消化率均有不同程度提高，可能是添加半胱氨酸后，提高一些与蛋白质消化和氨基酸代谢相关的代谢物含量，如L-同型半胱氨酸磺酸、O-磷酸酪氨酸和甲硫氨酰组氨酸，影响氨基酸代谢[23]；也可能和小肠黏膜的形态结构相关，半胱氨酸缓解因寒冷应激诱发肠道损伤导致的吸收能力降低，并显著提高肠道蛋白酶活性[24]。值得注意的是，本试验中Ⅳ组的氨基酸表观消化率高于Ⅰ组，而生长性能表现为总增重较低、料重比较高。可能是半胱氨酸为肠道上皮细胞的必需氨基酸[22]，饲粮添加半胱氨酸提高了半胱氨酸表观消化率，但过量的半胱氨酸吸收会导致代谢性酸中毒，影响动物生长发育[20]。
3.3 饲粮半胱氨酸水平对越冬期梅花鹿血清生化指标的影响血清生化指标能够在一定程度上反映营养物质的代谢状况以及动物的健康状态。血清胆固醇、甘油三酯、高密度脂蛋白和低密度脂蛋白含量反映机体对脂肪代谢状况。其中，甘油三酯是脂肪代谢产物，其含量越高，表明脂肪利用率越低[25]；血清高密度脂蛋白和低密度脂蛋白反映机体对胆固醇的运输作用，血清高密度脂蛋白运输外周组织中的胆固醇至肝脏，血清低密度脂蛋白运输途径则相反[26]。研究表明，饲粮添加半胱氨酸显著降低了大鼠血清高密度脂蛋白和低密度脂蛋白含量[10]，本试验结果与之相同。研究表明，饲粮添加半胱氨酸显著降低了大鼠和仔猪血清甘油三酯含量[10, 22]，本试验结果与之不同，饲粮半胱氨酸水平对血清甘油三酯含量未产生显著影响。研究表明，饲粮添加半胱氨酸对大鼠和獭兔血清总胆固醇含量无显著影响[10, 17]，但显著降低了仔猪血清胆固醇含量[22]，本试验结果与后者相同。可能是因为动物种类、生理状态及添加剂量不同导致结果的差异，本试验可能是半胱氨酸通过促进胆汁酸分泌从而使血清胆固醇含量显著降低[27]。血清谷草转氨酶和谷丙转氨酶活性反映动物肝功能状况。黄健[1]在仔鹿低蛋白质饲粮添加含硫氨基酸后，血清谷草转氨酶和谷丙转氨酶活性呈下降趋势。本试验结果与之相同，饲粮添加含硫氨基酸后血清谷草转氨酶和谷丙转氨酶活性显著下降。可能是饲粮添加半胱氨酸后，饲粮氨基酸平衡，降低了氨基酸在肝脏内的分解及合成活动，减轻了肝脏负担。进一步验证了谷草转氨酶和转丙转氨酶活性与氨基酸的平衡性呈负相关[28]。其次，半胱氨酸能够代谢产生谷胱甘肽，具有解毒作用，可保护肝脏免受损伤[29]。
血清总蛋白、白蛋白、尿素和葡萄糖含量能够反映饲粮蛋白质代谢、氨基酸平衡及能量供应状况。研究表明，饲粮半胱氨酸水平对肉仔鸡和獭兔血清总蛋白、白蛋白和葡萄糖含量无显著影响[15, 17]，显著降低大鼠血清葡萄糖含量[10]，显著提高仔猪血清葡萄糖和总蛋白含量[22]。以上不同的试验条件得到不同的试验结果，本试验中，饲粮添加半胱氨酸能够提高越冬期梅花鹿血清葡萄糖含量，降低血清总蛋白、白蛋白和尿素含量。血清葡萄糖含量的提高可能是半胱氨酸促进了肠道内消化酶的产生，提高淀粉和糖类等营养物质消化吸收[24]。血清总蛋白、白蛋白和尿素含量的降低，可能是加入半胱氨酸后促进了氨基酸的平衡，有利于蛋白质及氨基酸的利用，并降低肝脏内氨基酸的分解合成代谢，减轻肝脏负担并与肝功能指标谷丙转氨酶和谷草转氨酶活性相互印证。
活性氧的过度生成会对机体内的核酸和生物膜等重要的生物大分子造成严重损伤，导致机体生理功能受阻或丧失[30]。超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶和过氧化氢酶在活性氧清除过程中发挥重要作用，其中超氧化物歧化酶能够清除超氧阴离子自由基，谷胱甘肽过氧化物酶和过氧化氢酶能够清除过氧化氢，保护细胞膜结构和功能完整性[31]。丙二醛是机体氧自由基攻击生物膜中不饱和脂肪酸形成的脂质过氧化物，反映机体脂质过氧化程度及机体细胞受自由基攻击的严重程度[32]。研究表明，半胱氨酸能够降低獭兔血清丙二醛含量[8]；显著提高大鼠超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性，显著降低丙二醛含量[10-11]。本试验结果与之一致，饲粮添加半胱氨酸能够提高越冬期梅花鹿血清总超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶和过氧化氢酶活性，降低丙二醛含量。半胱氨酸是一种含有巯基的抗氧化剂，能够提高肝脏和血清谷胱甘肽含量，与活性氧相互作用，减少氧化应激并缓解氧化损伤[8, 33-35]。可能是半胱氨酸通过下调腺苷单磷酸活化蛋白激酶-α1(AMPK-α1)、低氧诱导因子-1α(HIF-1α)和黄嘌呤氧化还原酶(XOR)的mRNA表达减少机体活性氧的产生，降低机体的氧化应激水平[36]。
健康状况、营养水平和生长速度均能够影响动物血液中氨基酸的组成。血清氨基酸作为机体氨基酸代谢库，通常用来研究动物体内氨基酸代谢状况。氨基酸平衡性与血清氨基酸含量呈现负相关[37]。研究表明，饲粮添加含硫氨基酸时血清中必需氨基酸、非必需氨基酸及支链氨基酸的含量显著降低[38-39]；仔猪饲粮中半胱氨酸水平升高，大多数血清氨基酸含量呈现下降趋势[40]。本试验结果与之相同，Ⅱ组血清氨基酸含量与Ⅰ组相比整体呈下降趋势，可能是该组血清氨基酸较为平衡，能够促进氨基酸的利用[38]。研究表明，饲粮添加半胱氨酸能够提高大鼠血清半胱氨酸含量[41]。本试验结果与之不同，饲粮添加半胱氨酸显著降低越冬期梅花鹿血清半胱氨酸含量，可能是一定水平的半胱氨酸促进谷胱甘肽和牛磺酸的合成，用于提高抗氧化能力[42-43]。
4 结论本试验条件下，饲粮半胱氨酸水平对越冬期梅花鹿生长性能影响不显著。饲粮半胱氨酸水平为4.8 g/kg时，可提高氨基酸表观消化率，降低血清氨基酸含量，并提高机体抗氧化能力。
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