《Animal Feed Science and Technology》：MRAP2-dependent histidine metabolic pathway mediates the improvement of meat quality and production efficiency in Holstein bulls fed fermented brewer's grains
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本研究探讨发酵啤酒糟对 Holstein 公牛生长性能、瘤胃发酵及肉品质的影响，发现替代 10% 玉米青贮后显著提升 ADG、DMI 降低及 FCR 优化，瘤胃氨态氮、挥发性脂肪酸浓度增加，肉品氨基酸和脂肪酸含量升高，组学分析揭示 MRAP2 基因及组氨酸代谢通路的关键作用。
胡春丽|雷佳欣|李晓阳|王德志|徐天乐|董建安|马彦芬
宁夏大学动物科学技术学院，宁夏回族自治区反刍动物分子与细胞育种重点实验室，中国银川750021
摘要
本研究探讨了在日粮中添加发酵啤酒糟（FBSG）对荷斯坦公牛生长性能、瘤胃发酵、屠宰性能、肉质以及长肌（LDM）的代谢和转录调控等方面的影响。36头荷斯坦公牛（初始体重为540 ± 9.63公斤）被随机分为两组：对照组（CON组）和实验组（FBSG组），实验组日粮中10%的全植物玉米青贮料被FBSG替代。经过15天的适应期后，实验持续了60天。实验组公牛的体重和日增重（ADG）增加，但干物质摄入量（DMI）和饲料转化率（FCR）降低。FBSG组牛的瘤胃发酵得到改善，氨氮、总挥发性脂肪酸、乙酸、异丁酸和异戊酸的浓度显著升高（P < 0.05）。屠宰性能指标（如胴体重量、去皮率、瘦肉率、背脂厚度和腰眼面积）也显著改善。肉质指标（如氨基酸和脂肪酸含量升高、肌肉纤维密度增加、纤维直径减小）同样显示出显著改善（P < 0.05）。综合组学分析表明，组氨酸代谢和MRAP2基因是关键的调控因子。针对MRAP2基因的干预可以抑制牛原代肌肉细胞的增殖并促进其分化。结果表明，FBSG的添加通过MRAP2介导的肌肉发育机制优化了生长、瘤胃功能和肉质。
引言
近年来，随着饮食结构的升级，牛肉消费需求持续增长，但牛肉供应短缺问题日益突出。作为重要的牛肉资源，合理利用荷斯坦公牛可以有效缓解牛肉供应不足的问题。目前，提高荷斯坦公牛的肉用性能和开发低成本的非传统饲料已成为营养学领域的两个关键研究方向，这对提升牛肉产量、质量和繁殖效率具有重要意义。啤酒糟（BSG）作为主要的酿造副产品，具有较高的营养价值，尤其是蛋白质、膳食纤维和生物活性矿物质含量（Yadessa等人，2023年）。在泌乳牛的浓缩饲料中用BSG替代棉籽粕可显著提高干物质的表观消化率（Getu等人，2020年）。研究表明，增加BSG的添加量可提高泌乳牛的净收入和边际回报率（Yadessa等人，2024年）。此外，喂食啤酒糟还可能影响牛肉的嫩度（Ribeiro等人，2019年）。然而，新鲜BSG含水量高，易变质且储存困难，干燥成本较高，因此通常使用发酵后的BSG（FBSG）。发酵能有效降解BSG中的抗营养因子，显著提升其营养价值。其主要机制包括增强纤维素酶活性，降低粗纤维含量，同时提高粗蛋白和氨基酸含量；此外，发酵还产生有机酸、酶和益生菌等有益代谢物，从而改善饲料的适口性和消化率（Bianco等人，2020年；Lao等人，2020a年）。
饲喂FBSG日粮可提高瘤胃酶活性并上调瘤胃中甘油磷脂的水平（Zhang等人，2025年）。虽然FBSG对育肥牛的粪便微生物群结构和多样性影响较小，但它通过改变特定细菌（Christensenellaceae R-7、Lachnospiraceae NK3A20）和真菌（Mucor、Candida）的相对丰度，显著调节肠道代谢物谱型和胆汁分泌途径（Zhang等人，2025年）。研究还发现，FBSG可增加牛肉中的总氨基酸、必需氨基酸（EAAs）、非必需氨基酸（NEAAs）和鲜味氨基酸含量（Cheng等人，2022年）。Luo等人（2023年）证明，FBSG干预通过脂质代谢重编程增强了牛的生长性能和肠道免疫能力。现有证据支持FBSG对牛生长指标和肉质理化性质的积极作用。然而，FBSG的调控机制尚不明确。本研究通过在荷斯坦公牛日粮中添加FBSG，全面评估其对生产指标、瘤胃发酵动态、胴体性状和肌肉多组学（代谢组-转录组）的影响，揭示了FBSG促进生长和改善肉质的调控网络。
动物伦理声明
宁夏大学动物实验委员会批准了本研究的所有实验程序（批准编号：NXU-A-2024-117）。所有实验程序均符合机构监管标准。
实验日粮
实验中使用的新鲜啤酒糟来自一家养牛场。啤酒糟与玉米粉按8:2的比例混合，并添加了0.01%的细菌-酶协同发酵制剂（含有黑曲霉）。
生长性能
表3显示，添加FBSG显著提高了荷斯坦公牛的日增重（ADG，P < 0.05）和最终体重（FBW，P < 0.05），而干物质摄入量（DMI，P < 0.001）和饲料转化率（FCR，P < 0.001）则低于对照组。
瘤胃发酵参数
表4显示，添加FBSG显著提高了氨氮（NH3-N，P < 0.001）、总挥发性脂肪酸（TVFA，P < 0.01）、乙酸（P < 0.05）、异丁酸（P < 0.05）等物质的浓度。
讨论
啤酒糟是啤酒生产的副产品，应用广泛且价格相对较低（Jackowski等人，2020年）。在FBSG发酵过程中，微生物的代谢活动会产生含氮物质，但这些物质不属于传统粗蛋白，如游离氨基酸、胺类和含氮生物碱（Canedo等人，2016年）。游离氨基酸可通过微生物分解或自身代谢产生。胺类和酰胺类是这些物质的中间产物。
结论
饲喂FBSG显著增加了荷斯坦公牛瘤胃中的挥发性脂肪酸含量，改善了瘤胃发酵，从而提升了其生长性能。此外，FBSG组公牛长肌中的氨基酸和脂肪酸含量也显著增加，表明FBSG改善了肉质和营养价值。组氨酸代谢途径和MRAP2基因在此过程中起关键调控作用。
未引用的参考文献
(Zhang等人，2025a；Zheng等人，2018a)
CRediT作者贡献声明
董建安：撰写、审稿与编辑。马彦芬：监督、项目管理和资金申请。胡春丽：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、概念构思。王德志：软件操作、数据管理。徐天乐：软件操作、数据管理。雷佳欣：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、概念构思。李晓阳：软件操作、数据管理。
利益冲突声明
作者声明没有财务利益冲突和利益关联。
致谢
宁夏反刍动物营养技术创新团队项目（项目编号：2024CXTD008，中国银川）；宁夏重点研发计划项目（项目编号：2025BBF02008、2023BCF01034，中国银川）；银川奶牛高效健康育种技术创新团队项目（项目编号：2023CXTD32，中国银川）。
