藏羊原產于西藏高原，是青海省畜牧業的支柱產業。藏羊肉具有營養豐富、口感好、香氣濃郁、羊肉膻味淡等優點。隨著我國為保護草地生態系統而實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，羊的飼養方式逐漸向室內飼養發展。不同的飼養方式通常會影響羊肉的品質，然后目前很少有報道研究不同飼養條件下藏羊肉質的調控機制，特別是肌肉代謝與肉質食用品質、營養品質和風味的關系。
 

2022年4月，青海大學韓麗娟老師團隊在Food Chemistry（IF 9.231）上發表了題為“Effects of different feeding regimes on muscle metabolism and its association with meat quality of Tibetan sheep”的文章。文章結合非靶向代謝組和靶向代謝組技術研究了兩種飼養方式下藏羊肌肉代謝的差異，并與肉質表型數據進行相關性分析，從而有助于闡述兩種飼養方式下藏羊肉質的差異。本研究旨在為提高室內飼養藏羊的肉質和養殖業效益提供基線信息，從而促進青海省畜牧業和經濟的發展，同時加快由傳統放牧向圈養的飼養方式轉變，維護生態平衡。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）檢測的相關工作。

研究材料

藏羊腰最長肌(LL)

技術路線

步驟1：肉質品質分析，畜舍飼養組肉質品質優于放牧組；

步驟2：非靶向代謝組分析，篩選關鍵差異代謝物，以氨基酸和脂肪酸為主；

步驟3：靶向代謝組驗證分析；

步驟4：肉質參數與代謝物之間的相關性分析。

研究結果

1. 肉質品質分析

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

2. 非靶向代謝組分析

通過統計學分析，發現不同飼養條件下藏羊肌肉的代謝模式發生了變化，組間能夠明顯區分（圖1）。其中，在負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組上調代謝產物包括糖、氨基酸及相關代謝物，而下調代謝產物包括脂肪酸及其相關代謝物。接著對正負離子篩選出的差異代謝物進行KEGG通路分析，受不同飼養方式影響的代謝途徑主要包括膜轉運、碳水化合物代謝、脂質代謝、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情況偏高，6種代謝途徑整體表達情況偏低。上調的代謝途徑主要包括嘌呤代謝、半乳糖代謝、蛋白質和礦物質的消化和吸收以及七種氨基酸的代謝等，而下調的代謝途徑包括三種脂肪酸的代謝（圖3）。

不同飼養方式對LL中氨基酸代謝的影響非常顯著，這反映在GBZ組ABC轉運體和氨酰tRNA生物合成的上調上，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或下調影響的主要下游物質是一些必須氨基酸。此外，GBZ組的亞油酸代謝和不飽和脂肪酸的生物合成下調（圖4）。

圖1 統計學分析


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)代謝相關變化展示

 

3.  靶向代謝組分析

基于非靶向代謝組學研究，發現大多數豐富的差異代謝途徑屬于氨基酸和脂質代謝。因此，對氨基酸和脂肪酸相關物質進行了靶向代謝組學研究。結果發現，兩種飼養方式下藏羊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果相一致。

 

4. 肉質參數與代謝物之間的相關性分析

為了探討不同飼養條件下藏羊肌肉代謝與肉質的關系，對表型數據和非靶向代謝組學結果進行了相關性分析。結果顯示肉質和肌肉代謝之間存在很強的相關性。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，與L−天冬酰胺、L−谷氨酸和L− 色氨酸呈負相關。此外，彈性、咀嚼性、蛋白質和脂肪含量與花生四烯酸呈負相關，與D−果糖，L−天冬酰胺，L−谷氨酸和L−色氨酸呈正相關。因此，脂肪細胞脂肪分解和蛋白質消化吸收的調節對肉類的食用和營養品質有顯著影響。對于肉類風味，嘌呤代謝和半乳糖代謝是主要的調節途徑。從這些分析中可以看出，代謝組學結果與肉質參數一致。

圖5 肉質參數與代謝物之間的相關性熱圖

 

 小結

研究結果表明，畜舍飼養組藏羊肉的營養品質（包括蛋白質和脂肪含量）、肉的食用品質（包括嫩度、保水性和質地）以及肉的風味較好。在GBZ組，關鍵上調代謝產物和代謝途徑以必需氨基酸和氨基酸代謝為主，關鍵下調代謝產物和代謝途徑以多不飽和脂肪酸和脂質代謝為主。相關性分析表明，非靶向代謝組學結果與剪切力、蒸煮損失、滴水損失、咀嚼力、彈性、風味、蛋白質和脂肪含量等表型數據存在顯著相關性。綜上所述，畜舍飼養適合生產藏羊肉，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。