【代谢专栏⑮】不是所有的奶都叫优质奶

代谢组学已成为后基因组学的重要分支，可有效地捕捉机体生命活动过程中的细微变化，弥补了基因与表型间的空缺，逐步成为农业动物研究的重要工具，尤其是在畜禽经济性状育种价值评估、农业动物疾病诊断和预防、畜禽产品安全性评价、动物医学模型等应用方向上。今天小编要给大家介绍的是2015年发表在《Journal of Proteomics》杂志上的一篇文献。

往期的专栏内容可以

乳中代谢物与其品种和饲养条件息息相关。利用代谢组学技术可以检测出不同动物乳中的差异代谢物，并且将其应用于不同动物乳的性状评估和动物乳掺假检测中。这项研究的目的是为了描述中国荷斯坦奶牛、泽西牛、牦牛、水牛、山羊、骆驼和马等多种家畜乳液中的代谢物，寻找用于奶质评定的标志物，理解不同家畜乳汁合成的差异。

文献小笔记

Metabolomic biomarkers identify differences in milk produced by Holstein cows and other minor dairy animals

Journal of Proteomics IF=3.722

技术方法

代谢组学（NMR+LC-MS）

实验流程

研究结果

（1）   样本的选择

作者采用NMR和LC-MS的方式一共检测了109份乳液样本，其中15份来自于北京中国荷斯坦奶牛，15份来自于河北泽西牛，15份来自于山西山羊，各15份来自于新疆的马和骆驼，16份来自于云南的骆驼，18份来自于青海的牦牛。

（2）   差异分析

NMR分析结果

对NMR的结果进行PCA分析，作者发现中国荷斯坦奶牛和其他奶牛区分明显，代谢表达谱存在显著差异。接着又对中国荷斯坦奶牛和其他类型奶牛两两之间进行OPLS-DA分析，并根据OPLS-DA模型的loading图进行筛选差异物。部分结果展示如下。

（部分截图；a:中国荷斯坦奶牛 vs 水牛; b:中国荷斯坦奶牛 vs牦牛）

LC-MS分析结果

在数据分析之前，作者对质控进行了评价。用于质控的QC样本在PCA图中聚集良好，表明质控良好，数据可靠。同样的，作者对中国荷斯坦奶牛和其他类型奶牛两两之间进行OPLS-DA分析，部分截图如下，并通过VIP>1和p<0.05的筛选条件进行差异物的筛选。最终一共找到119个差异代谢物。

（部分截图；a:中国荷斯坦奶牛 vs 水牛; b:中国荷斯坦奶牛 vs牦牛）

差异分析结果

结合NMR和LC-MS差异物筛选的结果，作者在中国荷斯坦奶牛和泽西牛、水牛、牦牛、山羊、骆驼和马之间分别找到了68、74, 54, 58, 77和91个差异代谢物。相比其他几种家畜乳中的代谢物，中国荷斯坦奶牛乳中乳酸、乙酸、胆碱、琥珀酸和丙酮酸含量高，肉碱、尿苷和焦谷氨酸的含量低。此外，泽西牛乳中的葵酸、水牛乳中的羟基十八碳二烯酸和亚油酸、牦牛乳中的2-（3-羧基-3-氨基丙基）-L-组氨酸、山羊乳中的葵酸和吲哚乳酸以及马乳中的葵酸与中国荷斯坦奶牛乳中的这些代谢物也都存在差异。

（3）   通路分析

作者采用MetaboAnalyst 软件对中国荷斯坦奶牛乳与其他家畜乳中的差异物进行通路分析。部分结果如下所示。以中国荷斯坦奶牛乳和泽西牛乳为例，作者发现它们之间的差异代谢物主要富集在甘油磷脂代谢，缬氨酸，亮氨酸和异亮氨酸生物合成途径，泛酸和COA生物合成途径，柠檬酸循环和丙酮酸代谢途径上。另外作者还发现甘油磷脂代谢和缬氨酸，亮氨酸和异亮氨酸生物合成途径是反刍类（泽西牛、水牛、牦牛和山羊）的动物共有的。不饱和脂肪酸生物合成途径是非反刍（骆驼和马）的动物所共有的。

众所周知，反刍动物中摄入的膳食不饱和脂肪酸被肠道微生物氢化，加氢脂肪酸的产物和中间产物被吸收到肠中，然后转移到乳腺中。然而，在非反刍动物中，肠内脂肪酸的消化率与膳食脂肪酸的饱和水平有关。因此，反刍动物和非反刍动物中转移到乳腺中的不饱和脂肪酸含量存在差异。

结论：

在这项研究中，作者描述了七种产奶动物乳液中的代谢表达谱，并对其进行了差异分析。胆碱、琥珀酸这类在中国荷斯坦奶牛与其他几种奶牛乳液中存在显著差异的代谢物，可以用于区分中国荷斯坦奶牛乳和其他牛乳。差异代谢物的通路分析揭示甘油磷脂代谢和缬氨酸，亮氨酸和异亮氨酸生物合成途径是反刍动物共有的。不饱和脂肪酸生物合成途径是非反刍动物所共有的。这些结果对于我们理解中国荷斯坦奶牛和其他家畜的牛乳合成差异是非常有用的，尤其是从代谢水平上让我们更好的理解了被研究的这几种家畜乳液中蛋白和脂肪酸合成的差异。

小编心得

代谢组学是非常重要的一种研究工具，除了在医学、农林领域等广泛应用外，同样的在食品掺假及品质鉴别和食品产地溯源等方面具有重要的应用潜力。中科新生命有完整的代谢组学解决方案，不但有包含2700种代谢物的自建数据库，还有中长链脂肪酸、氨基酸、脂质组等多种产品。欢迎有需要的老师前来咨询。

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