项目文章 | 西南民族大学利用非靶向代谢组解析肉用山羊初乳至成熟乳的乳汁营养代谢变化

        山羊奶含有丰富蛋白、脂肪、活性物质，是重要的动物乳资源，初乳更是幼畜获取被动免疫的关键物质。国内川中黑山羊(CBG)、简州大耳羊(JBG)两个本土肉用山羊品种，羔羊断奶前存活率受母乳品质制约，但针对肉用山羊从初乳向成熟乳转变过程中乳汁营养、毒素及代谢物的纵向系统研究较为缺乏。

         在此背景下，西南民族大学青藏高原动物遗传资源保护与利用教育部重点实验室开展本研究，论文发表于Food Chemistry: X。研究对两个品种山羊产后1‑35d乳汁开展常规营养、IgG、黄曲霉毒素M₁检测，并结合LC‑MS非靶向代谢组学，解析泌乳阶段与品种对山羊乳组成的影响，为肉用山羊初乳分级、饲养管理、乳品质评价提供理论依据。

百谱生物为该研究提供了代谢组检测与分析服务！

文章题目：Nutritional dynamics and untargeted metabolomics reveal breed and lactation-dependent shifts in goat milk composition: from colostrum to mature milkn

期刊名称：Food Chemistry: X

影响因子：9.2

合作单位：西南民族大学

研究物种：山羊

研究方法：非靶代谢组

研究思路：

材料与方法

试验材料：选取饲养条件、日粮完全一致的13头经产川中黑山羊、19头经产简州大耳羊；在产后2h、12h、2‑35d多个时间点采集乳汁样本。选取初乳、产后7d早期成熟乳样本开展非靶向代谢组，每组9个生物学重复，合计36份代谢组样本。

主要实验方法：

1. 乳汁常规理化检测：测定总固形物、脂肪、蛋白、乳糖、灰分；单向免疫扩散法测IgG；ELISA检测黄曲霉毒素M₁(AFM₁)；折光仪测定Brix值。

2. LC‑MS非靶向代谢组学：采用Waters UPLC‑Xevo G2‑XS Q‑TOF，正负离子模式检测；Progenesis QI完成峰提取、对齐，HMDB、METLIN数据库注释代谢物。

主要结果

1. 泌乳阶段是驱动乳代谢轮廓变异的主导因素

         样本相关性热图显示组内生物学重复相关性高，样本重复性良好；PCA结果表明泌乳阶段（初乳vs成熟乳）是驱动代谢组变异的第一主导因素，同一泌乳阶段下两个山羊品种样本存在部分重叠，品种带来的代谢差异弱于泌乳生理转变带来的差异，证明泌乳时期对乳汁代谢轮廓影响大于品种遗传效应，为后续差异代谢物筛选提供可靠数据基础。

图2 山羊奶的全局代谢组学分析及样本聚类分析较

2. 泌乳转换与品种遗传共同塑造乳代谢物差异谱

       按照筛选阈值得到差异代谢物：川中黑山羊初乳‑成熟乳（CC‑CM）共804个DEMs；简州大耳羊初乳‑成熟乳（JC‑JM）790个DEMs；同泌乳阶段品种间对比：初乳CC‑JC得到230个DEMs，成熟乳CM‑JM得到285个DEMs。初乳对比成熟乳，大量代谢物显著上调；同一泌乳阶段，川中黑山羊相比简州大耳羊有更多上调代谢物，直观反映泌乳转换、品种两个维度的代谢物质变化。

图3 CBGs与JBGs之间DEM火山图

3. 初乳‑成熟乳功能代谢通路发生方向性重塑

        CC‑CM、JC‑JM组（初乳vs成熟乳）共同富集嘧啶代谢、甘油磷脂代谢、脂肪酸延长、丙氨酸‑天冬氨酸‑谷氨酸代谢通路；品种间对比CC‑JC富集氨基酸代谢通路；CM‑JM成熟乳品种间富集细胞色素P450外源物质代谢、胰岛素抵抗相关通路。初乳富集胆碱衍生物、肉碱、唾液酸寡糖、支链氨基酸，主要和新生幼畜免疫、肠道及神经发育相关；成熟乳富集核苷糖衍生物，侧重能量供给，通路富集解释了初乳向成熟乳功能由免疫保护转向能量供给的分子代谢基础。

图4 KEGG通路富集分析

研究总结

        本研究一方面完成两个肉用山羊品种乳汁的纵向理化、免疫指标与AFM₁安全指标监测，发现泌乳时期显著改变乳常规营养与IgG含量，川中黑山羊初乳IgG含量更高，所有样本均检出AFM₁霉菌毒素，并据此提出肉山羊初乳‑过渡乳‑成熟乳三级分级参考标准。另一方面依托LC‑MS非靶向代谢组学揭示：泌乳阶段是山羊乳代谢轮廓最主要影响因子，初乳大量富集磷脂、肉碱、寡糖、支链氨基酸等和幼畜免疫、发育相关代谢物；成熟乳以核苷糖类能量代谢物质为主；品种间也存在特征代谢物与通路差异，川中黑山羊乳氨基酸相关代谢物整体丰度更高。本研究把表型理化数据和非靶代谢组结果互相印证，丰富肉用山羊乳汁代谢数据库，也为牧场饲料霉菌毒素防控、羔羊初乳饲喂管理提供参考。