奶業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)

Milk Research Team

2021 年度報(bào)告

Annual Report

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所

Institute of Animal Sciences, CAAS

用陽(yáng)光，迎接 2022

2021 年，奶業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)潛心科研，努力拼搏，圓滿完成各項(xiàng)任務(wù)，取得可

喜成績(jī)。

團(tuán)隊(duì)圍繞奶牛健康養(yǎng)殖與牛奶品質(zhì)形成機(jī)理、奶產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與營(yíng)養(yǎng)功能

評(píng)價(jià)兩個(gè)研究領(lǐng)域，發(fā)表論文 50 篇，其中 SCI 文章 32 篇，中文文章 18 篇，出

版著作 8 部，獲得授權(quán)發(fā)明專利 8 項(xiàng)，發(fā)布行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 5 項(xiàng)，獲 2020 年度國(guó)家科

技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng) 1 項(xiàng)。

受農(nóng)業(yè)農(nóng)村部委托，團(tuán)隊(duì)組織全國(guó)優(yōu)勢(shì)單位，牽頭實(shí)施生鮮乳質(zhì)量安全監(jiān)

測(cè)計(jì)劃、液態(tài)奶中復(fù)原乳監(jiān)測(cè)計(jì)劃和奶產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)專項(xiàng)等，發(fā)布《中國(guó)

奶產(chǎn)品質(zhì)量安全研究報(bào)告（2020 年度）》，舉辦 10 場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)培訓(xùn)班，承擔(dān) 6

項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作。

依托國(guó)家奶業(yè)科技創(chuàng)新聯(lián)盟，在全國(guó)實(shí)施優(yōu)質(zhì)乳工程，目前全國(guó)已有 61 家

企業(yè)正在實(shí)施優(yōu)質(zhì)乳工程，36 家企業(yè)通過了優(yōu)質(zhì)乳工程驗(yàn)收。

新春的腳步正在向我們走來(lái)。在此，向關(guān)心、支持和幫助奶業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的

領(lǐng)導(dǎo)、專家和朋友，致以最衷心的感謝和最崇高的敬意！

祝您們節(jié)日愉快、闔家歡樂！

執(zhí)行首席專家：

首席專家：

團(tuán)隊(duì)簡(jiǎn)介

奶產(chǎn)品質(zhì)量與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（簡(jiǎn)稱奶業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，MRT）是中國(guó)農(nóng)業(yè)

科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所首批入選中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程的團(tuán)隊(duì)，現(xiàn)

建有農(nóng)業(yè)農(nóng)村部奶及奶制品質(zhì)量安全控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部奶及奶制品

質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心（北京）、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部奶產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室

（北京）和國(guó)家奶業(yè)國(guó)際聯(lián)合研究中心等平臺(tái)。團(tuán)隊(duì)現(xiàn)有成員近 60 人，包括科

研骨干、技術(shù)支撐人員、博士后和碩博士研究生。

團(tuán)隊(duì)始終聚焦于奶牛健康養(yǎng)殖與牛奶品質(zhì)形成機(jī)理、奶產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)

評(píng)估與營(yíng)養(yǎng)功能評(píng)價(jià)兩個(gè)研究領(lǐng)域，開展農(nóng)業(yè)農(nóng)村部生鮮乳質(zhì)量安全監(jiān)測(cè)和液

態(tài)奶中復(fù)原乳監(jiān)測(cè)等政府任務(wù)工作，同時(shí)牽頭國(guó)家奶業(yè)科技創(chuàng)新聯(lián)盟，在行業(yè)

內(nèi)開展優(yōu)質(zhì)乳工程。近五年發(fā)表 SCI 文章 100 余篇，獲得國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)

1 項(xiàng)，省部級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì) 5 項(xiàng)，社會(huì)科技獎(jiǎng)勵(lì) 2 項(xiàng)。團(tuán)隊(duì)被評(píng)為“全國(guó)農(nóng)業(yè)科研杰

出創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”和“中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院青年文明號(hào)”。

農(nóng)業(yè)農(nóng)村部奶產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室（北京）

國(guó)家農(nóng)業(yè)檢測(cè)基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室（奶及奶制品污染物）

奶牛健康養(yǎng)殖與牛奶品質(zhì)形成機(jī)理

奶產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與營(yíng)養(yǎng)功能評(píng)價(jià)

全國(guó)生鮮乳質(zhì)量安全監(jiān)測(cè)

奶業(yè)

創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)

服務(wù)行業(yè) 全國(guó)奶產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

農(nóng)業(yè)農(nóng)村部奶及奶制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心（北京）

科研領(lǐng)域

技術(shù)平臺(tái) 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部奶及奶制品質(zhì)量安全控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

國(guó)家奶業(yè)科技創(chuàng)新聯(lián)盟

國(guó)家奶業(yè)國(guó)際聯(lián)合研究中心

目 錄

一、成果概覽 ................................................................................... 1

（一）文 章 ............................................................................................................ 2

（二）著 作 .......................................................................................................... 10

（三）發(fā)明專利 ...................................................................................................... 10

（四）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) ...................................................................................................... 11

（五）團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn) ...................................................................................................... 11

（六）科技獎(jiǎng)勵(lì) ...................................................................................................... 12

二、研究成果 ................................................................................. 13

（一）重大成果 ...................................................................................... 14

國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng) .................................................................................. 14

（二）研究進(jìn)展 ...................................................................................... 18

1. 奶牛健康養(yǎng)殖與牛奶品質(zhì)調(diào)控 ............................................................................ 18

靶向脲酶活性中心結(jié)構(gòu)獲得植物源脲酶抑制劑黃連堿 ...................................... 18

靶向脲酶 UreG 篩選植物源脲酶抑制劑白屈菜赤堿 ........................................... 26

構(gòu)建動(dòng)物乳中脂肪酸檢測(cè)方法與指紋圖譜 .......................................................... 32

亞麻籽類型對(duì)瘤胃發(fā)酵和微生物組成的影響 ...................................................... 43

糖蜜對(duì)苜蓿青貯發(fā)酵品質(zhì)、微生物及口感的影響 .............................................. 49

2. 奶產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 .................................................................................... 57

β-內(nèi)酰胺類抗生素對(duì)生乳菌群和耐藥基因影響 ................................................... 57

生乳菌落總數(shù)及熱處理對(duì)乳制品內(nèi)毒素含量的影響 .......................................... 62

建立牛奶中 AFM1 的核酸適配體檢測(cè)技術(shù).......................................................... 67

黃曲霉毒素 M1 和赭曲霉毒素 A 聯(lián)合誘導(dǎo)小鼠腎損傷機(jī)制 .............................. 75

赭曲霉毒素 A 通過 WNT/Ca2+信號(hào)通路誘導(dǎo)腸道緊密連接蛋白損傷機(jī)制 ..... 82

黃曲霉毒素 B1 和 M1 通過內(nèi)吞作用誘導(dǎo)腸道完整性損傷的機(jī)制 .................... 89

工業(yè)區(qū)牧場(chǎng)生乳中重金屬的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 .................................................................. 97

3. 奶產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)功能評(píng)價(jià) .......................................................................................... 103

熱處理?xiàng)l件對(duì)牛奶乳清蛋白組分含量的影響 .................................................... 103

熱處理對(duì)牛奶 microRNA 組成的影響 ................................................................ 107

牛奶十八碳脂肪酸的氣質(zhì)聯(lián)用檢測(cè)方法 ............................................................ 115

乳鐵蛋白和亞麻酸通過凋亡通路抑制結(jié)直腸癌生長(zhǎng)機(jī)制 ................................ 122

乳鐵蛋白通過調(diào)節(jié)壞死因子途徑減輕糠氨酸引起的肝損傷 ............................ 129

乳鐵蛋白通過調(diào)控 TLR4 相關(guān)通路抑制脂多糖誘導(dǎo)的肺部炎癥 ................................ 136

乙酸、丙酸和丁酸對(duì)離體培養(yǎng)的胎鼠空腸和未成熟小腸細(xì)胞的抗炎作用 .... 143

堿性磷酸酶通過調(diào)節(jié) miR-146a 相關(guān)炎癥途徑減輕 LPS 誘導(dǎo)的肝損傷 ......... 151

三、服務(wù)行業(yè) ............................................................................... 156

2021 年國(guó)家奶業(yè)科技創(chuàng)新聯(lián)盟工作會(huì)議 ........................................................... 157

2021 年全國(guó)生鮮乳質(zhì)量安全檢測(cè)技術(shù)培訓(xùn)班 ................................................... 161

質(zhì)檢中心通過兩項(xiàng)新西蘭國(guó)際能力驗(yàn)證 ............................................................ 163

中國(guó)農(nóng)科院重大科研任務(wù)“牛奶優(yōu)質(zhì)化科研攻關(guān)”推進(jìn)會(huì) ................................. 164

國(guó)家乳業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中心與團(tuán)隊(duì)合作研討會(huì) ........................................................ 166

蒙牛乳業(yè)與團(tuán)隊(duì)合作研討會(huì) ................................................................................ 168

飛鶴乳業(yè)與團(tuán)隊(duì)合作研討會(huì) ................................................................................ 170

中國(guó)-新西蘭奶業(yè)質(zhì)量安全專家工作組 2021 年年會(huì) ......................................... 172

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)工作進(jìn)展研討會(huì) .................................................................................... 174

玉米秸稈蒸汽爆破飼料制作技術(shù)規(guī)范團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布 ........................................ 176

四、團(tuán)隊(duì)建設(shè) ............................................................................... 178

舉辦 2021 年研究生開題報(bào)告會(huì) .......................................................................... 179

2021 年團(tuán)隊(duì)研究生畢業(yè)答辯會(huì)議 ....................................................................... 180

舉辦奶業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)“趣味運(yùn)動(dòng)會(huì)” ......................................................................... 182

開展“不忘初心 堅(jiān)定信念”黨史學(xué)習(xí)教育黨課 ................................................... 184

奶產(chǎn)品質(zhì)量與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估團(tuán)隊(duì)黨支部成立 ............................................................ 185

五、專題報(bào)告 ............................................................................... 187

面對(duì)新冠肺炎疫情：需要樹立奶類具有雙重營(yíng)養(yǎng)功能的新認(rèn)識(shí) .................... 188

六、大事記 ................................................................................... 197

一、成果概覽

1

一、成果概覽

一、成果概覽

2

2021 年，團(tuán)隊(duì)發(fā)表論文 50 篇，其中 SCI 文章 32 篇，中文文章 18 篇，出

版著作 8 部，獲得授權(quán)發(fā)明專利 8 項(xiàng)，發(fā)布行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 5 項(xiàng)，獲 2020 年度國(guó)家

科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng) 1 項(xiàng)。

（一）文 章

奶牛健康養(yǎng)殖領(lǐng)域：

1. Kaizhen Liu, Yangdong Zhang*, Zhongtang Yu, Qingbiao Xu, Nan Zheng,

Shengguo Zhao, Guoxin Huang, Jiaqi Wang*. Ruminal microbiota–host

interaction and its effect on nutrient metabolism.

Animal Nutrition. 2021. 7(1): 49-55

2. Samson Hailemariam, Shengguo Zhao*, Yue He, Jiaqi Wang*. Urea transport and

hydrolysis in the rumen: A review.

Animal Nutrition. 2021. 7(4): 989-996

3. Xiaoyin Zhang, Yue He, Zhanbo Xiong, Min Li, Ming Li, Nan Zheng, Shengguo

Zhao*, Jiaqi Wang*. Chelerythrine Chloride: A Potential Rumen Microbial Urease

Inhibitor Screened by Targeting UreG.

International Journal of Molecular Sciences. 2021. 22(15): 8212

4. Guoxin Huang, Liya Guo, Xiaofeng Chang, Kaizhen Liu, Wenhao Tang, Nan

Zheng, Shengguo Zhao, Yangdong Zhang*, Jiaqi Wang*. Effect of Whole or

Ground Flaxseed Supplementation on Fatty Acid Profile, Fermentation, and

Bacterial Composition in Rumen of Dairy Cows.

Frontiers in Microbiology. 2021. 12: 76052

5. Fengen Wang, Meiqing Chen, Runbo Luo, Guoxin Huang, Xufang Wu, Nan Zheng,

Yangdong Zhang*, Jiaqi Wang*. Fatty acid profiles of milk from Holstein cows,

一、成果概覽

3

Jersey cows, buffalos, yaks, humans, goats, camels, and donkeys based on gas

chromatography-mass spectrometry.

Journal of Dairy Science. 2021. https://doi.org/10.3168/jds.2021-20750

6. Sidi Ka Amar Abdoul-Aziz, Yangdong Zhang, Jiaqi Wang *. Milk Odd and

Branched Chain Fatty Acids in Dairy Cows: A Review on Dietary Factors and its

Consequences on Human Health.

Animals. 2021. 11(11): 3210

7. Xingzhou Tian, Qi Lu, Shengguo Zhao, Jiaxuan Li, Qingyuan Luo, Xu Wang,

Yangdong Zhang*, Nan Zheng* . Purple Corn Anthocyanin Affects Lipid

Mechanism, Flavor Compound Profiles, and Related Gene Expression of

Longissimus Thoracis et Lumborum Muscle in Goats.

Animals . 2021. 11(8): 2407

8. Runbo Luo, Yangdong Zhang, Fengen Wang, Kaizhen Liu, Guoxin Huang, Nan

Zheng*, Jiaqi Wang* . Effects of Sugar Cane Molasses Addition on the

Fermentation Quality, Microbial Community, and Tastes of Alfalfa Silage.

Animals . 2021. 11(2): 355

9. Yue He, Xiaoyin Zhang, Ming Li, Nan Zheng, Shengguo Zhao*,

Jiaqi Wang*. Coptisine: A natural plant inhibitor of ruminal bacterial urease

screened by molecular docking.

Science of the Total Environment. 2021. 808: 151946

10. Meiqing Chen, Yangdong Zhan, Fengen Wang, Nan Zheng, Jiaqi Wang*.

Simultaneous Determination of C18 Fatty Acids in Milk by GC-MS.

Separations. 2021. 8(8): 118

一、成果概覽

4

11. Kaizhen Liu, Yangdong Zhang, Guoxin Huang, Nan Zheng, Shengguo Zhao, Jiaqi

Wang*. Ruminal bacterial community is associated with individual variations of

total milk solid content in Holstein lactating cows

Animal Nutrition. In press

12. Xiaoyin Zhang, Yue He, Zhanbo Xiong, Min Li, Ming Li, Nan Zheng, Shengguo

Zhao* and Jiaqi Wang*. Activity- and enrichment-based metaproteomics insights

into active urease from the rumen microbiota of cattle

International Journal of Molecular Sciences. In press

13. 李彥軍, 鄭楠, 王加啟, 趙圣國(guó)*. 秸稈飼料的蒸汽爆破預(yù)處理技術(shù)研究進(jìn)展.

動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào). 2021. 33(11). 1-8

14. 田錦秀, 鄭楠, 王加啟, 趙圣國(guó)*. 反芻動(dòng)物包被緩釋尿素飼料的研究進(jìn)展.

動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào). 2021. 33(11). 1-10

15. 李敏, 趙圣國(guó), 鄭楠, 王加啟*. 泌乳奶牛血漿嘌呤衍生物含量與產(chǎn)奶性能、

瘤胃發(fā)酵參數(shù)及血漿生化指標(biāo)的相關(guān)性.

動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào). 2021. 33(09). 5046-5053

16. 陳美慶, 張養(yǎng)東, 鄭楠, 王加啟*. 牛奶中脂肪酸的合成機(jī)理及影響因素研究

進(jìn)展.

動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào). 2021. 33(08). 4244-4254

17. 賀越, 趙圣國(guó), 張曉音, 鄭楠, 王加啟*. 瘤胃細(xì)菌脲酶抑制劑瑞香素的篩選

與效果評(píng)價(jià).

動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào). 2021. 33(09). 5256-5265

18. 張震宇, 趙圣國(guó), 鄭楠, 王加啟*. 植物天然產(chǎn)物抑制細(xì)菌脲酶活性的研究進(jìn)

展.

動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào). 2021. 33(03). 1306-1317

一、成果概覽

5

19. 黃國(guó)欣, 張養(yǎng)東, 鄭楠, 王加啟*. 機(jī)械加工亞麻籽對(duì)奶牛生產(chǎn)性能與乳脂肪

酸組成研究進(jìn)展.

飼料工業(yè). 2021. 42(02). 41-48

20. 劉凱珍, 張養(yǎng)東, 黃國(guó)欣, 鄭楠, 王加啟*. 瘤胃微生物調(diào)控牛奶品質(zhì)的研究

進(jìn)展.

飼料工業(yè). 2021. 42(01). 32-37

21. 李曉姣, 王加啟, 趙圣國(guó)*, 程建波*. 細(xì)菌脲酶蛋白復(fù)合物UreABC的表達(dá)與

純化.

微生物學(xué)雜志. 2021. 41(03). 14-20

22. 李寧, 張養(yǎng)東, 黃國(guó)欣, 劉凱珍, 鄭楠, 王加啟, 臧長(zhǎng)江*. 短期添加高水平亞

麻籽對(duì)奶牛生產(chǎn)性能、牛奶脂肪酸組成和瘤胃發(fā)酵的影響.

中國(guó)畜牧獸醫(yī). 2021. 48(11). 3950-3961

23. 熊展博, 趙圣國(guó), 王加啟*. 細(xì)菌脲酶分解尿素機(jī)制及其調(diào)控.

中國(guó)乳業(yè). 2021. 2021(09). 44262

奶產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估領(lǐng)域：

24. Lei Dong, Lu Meng, Huimin Liu, Haoming Wu, Haiyan Hu, Nan Zheng, Jiaqi

Wang*, Martine Schroyen. Effect of therapeutic administration of beta-lactam

antibiotics on the bacterial community and antibiotic resistance patterns in milk.

Journal of Dairy Science. 2021. 104(6): 7018-7025

25. Haoming Wu, Yang Wang, Xinyu Hao, Lu Meng, Huiying Li, Mingxuan Cheng,

Nan Zheng, Jiaqi Wang*. Effect of TBC of raw milk and thermal treatment

intensity on endotoxin contents of milk products.

一、成果概覽

6

Food Research International. 2021: 110816

26. Xue Yang, Yanan Gao, Shengnan Huang, Chuanyou Su, Jiaqi Wang, Nan Zheng*.

Whole transcriptome-based ceRNA network analysis revealed ochratoxin Ainduced compromised intestinal tight junction proteins through WNT/Ca2+

signaling pathway.

Ecotoxicology and Environmental Safety. 2021. 224: 112637

27. Huimin Liu, Lu Meng, Lei Dong, Yangdong Zhang, Jiaqi Wang, Nan Zheng*.

Prevalence, Antimicrobial Susceptibility, and Molecular Characterization of

Escherichia coli Isolated From Raw Milk in Dairy Herds in Northern China.

Frontiers in Microbiology. 2021. 12: 730656

28. Haoming Wu, Yang Wang, Huiying Li, Lu Meng, Nan Zheng, Jiaqi Wang* . Effect

of Food Endotoxin on Infant Health.

Toxins . 2021. 13(5): 298

29. Yanan Gao, Xiaoyu Bao, Lu Meng, Huimin Liu, Jiaqi Wang, Nan Zheng* .

Aflatoxin B1 and Aflatoxin M1 Induce Compromised Intestinal Integrity through

Clathrin-Mediated Endocytosis.

Toxins . 2021. 13(3): 184

30. Qinqin Qiao, Xiaodong Guo, Fang Wen, Lu Chen, Qingbiao Xu, Nan Zheng,

Jianbo Cheng, Xiuheng Xue, Jiaqi Wang* . Aptamer-Based Fluorescence

Quenching Approach for Detection of Aflatoxin M1 in Milk.

Frontiers in Chemistry. 2021. 9: 653869

31. Ziwei Wang, Yanan Gao, Xin Huang, Shengnan Huang, Xue Yang, Jiaqi Wang,

Nan Zheng*. Metabolomics analysis underlay mechanisms in the renal impairment

of mice caused by combination of aflatoxin M1 and ochratoxin A.

一、成果概覽

7

Toxicology. 2021. 458: 152835

32. Qianqian Yao, Huiying Li, Linlin Fan, Shengnan Huang, Jiaqi Wang*, Nan Zheng*.

The combination of lactoferrin and linolenic acid inhibits colorectal tumor growth

through activating AMPK/JNK-related apoptosis pathway.

PeerJ. 2021. 9: e11072

33. Chuanyou Su, Yanan Gao, Xueyin Qu, Xuewei Zhou, Xue Yang, Shengnan Huang,

Lei Han, Nan Zheng * and JiaqiWang *. The Occurrence, Pathways, and Risk

Assessment of Heavy Metals in Raw Milk from Industrial Areas in China.

Toxics. 2021. 9: 320

34. Ya-Nan Gao, Song-Li Li, Xue Yang, Jia-Qi Wang and Nan Zheng. The Protective

Effects of Lactoferrin on Aflatoxin M1-Induced Compromised Intestinal Integrity.

International Journal of Molecular Sciences. 2022, 23(1): 289

35. Ya-Nan Gao, Chen-Qing Wu, Jia-Qi Wang, Nan Zheng. Metabolomics analysis

reveal the mechanisms of hepatotoxicity induced by aflatoxin M1 and ochratoxin

A

Toxins. In press

36. 楊麗婷, 高亞男, 楊雪, 劉華偉, 王加啟, 鄭楠*. 黃曲霉毒素 M1 與赭曲霉毒

素 A 對(duì)小鼠腸道內(nèi)微生物菌群結(jié)構(gòu)的影響.

動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào). 2021. 33(12). 1-12

37. 胡海燕, 劉慧敏, 孟璐, 鄭楠, 王加啟, 程建波*. 天津某牧場(chǎng)奶牛乳房炎奶

樣與環(huán)境中細(xì)菌的分離與鑒定.

中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2021. 26(03). 69-79

38. 王峰恩, 張養(yǎng)東, 鄭楠, 王加啟*. 奶及奶制品中糠氨酸檢測(cè)方法的研究進(jìn)展.

食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào). 2021. 12(06). 2304-2312

一、成果概覽

8

39. 張瑞瑞, 劉慧敏, 孟璐, 董蕾, 胡海燕, 鄭楠*, 王加啟, 程建波. 乳及乳制品

中病原微生物溯源技術(shù)研究進(jìn)展.

微生物學(xué)通報(bào). 2021. 48(05). 1788-1799

40. 陳美霞, 郝欣雨, 尚麗君, 鄭楠, 王加啟*. 不同儲(chǔ)存條件對(duì)液態(tài)奶中乳果糖

質(zhì)量濃度的影響.

中國(guó)乳品工業(yè). 2021. 49(07). 44293

奶產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)功能評(píng)價(jià)領(lǐng)域：

41. Huiying Li, Huaigu Yang, Haoming Wu, Qianqian Yao, Z Y Zhang, Qingshi Meng,

Linlin Fan, Jiaqi Wang*, Nan Zheng* . Inhibitory effects of lactoferrin on

pulmonary inflammatory processes induced by lipopolysaccharide by modulating

the TLR4-related pathway.

Journal of Dairy Science. 2021. 104(7): 7383-7892

42. Qianqian Yao, Huiying Li, Linlin Fan, Yangdong Zhang, Shengguo Zhao, Nan

Zheng, Jiaqi Wang* . Dietary Regulation of the Crosstalk between Gut

Microbiome and Immune Response in Inflammatory Bowel Disease.

Foods. 2021. 10(2): 368

43. Yangdong Zhang, Qingbiao Xu, Jinxiu Hou, Guoxin Huang, Shengguo Zhao, Nan

Zheng, Jiaqi Wang*. Loss of bioactive microRNAs in cow's milk by ultra-hightemperature treatment but not by pasteurization treatment.

Journal of the Science of Food and Agriculture. 2021. Doi: 10.1002/jsfa.11607

44. Haoming Wu, Yang Wang, Qianqian Yao, Linlin Fan, Lu Meng, Nan Zheng,

Huiying Li*, Jiaqi Wang*. Alkaline phosphatase attenuates LPS-induced liver

injury by regulating the miR-146a-related inflammatory pathway.

一、成果概覽

9

International Immunopharmacology. 2021. 101: 108149

45. Yangdong Zhang, Li Min, Sheng Zhang, Nan Zheng, Dagang Li, Zhihua Sun, Jiaqi

Wang*. Proteomics Analysis Reveals Altered Nutrients in the Whey Proteins of

Dairy Cow Milk with Different Thermal Treatments.

Molecules. 2021. 26(15): 4628

46. Linlin Fan, Fengen Wang, Qianqian Yao, Haoming Wu , Fang Wen, Jiaqi Wang,

Huiying Li*, Nan Zheng*. Lactoferrin could alleviate liver injury caused by

Maillard reaction products with furan ring through regulating necroptosis pathway.

Food Science and Nutrition. 2021. 9(7): 3449-3459

47. Shengnan Huang, Yanan Gao, Ziwei Wang, Xue Yang, Jiaqi Wang and Nan Zheng.

Anti-inflammatory actions of acetate, propionate, and butyrate on fetal mouse

jejunum cultures ex vivo and immature small intestinal cells in vitro

Food Science and Nutrition. DOI: 10.1002/fsn3.2682

48. Qianqian Yao; Linlin Fan; Nan Zheng; Christophe Blecker; Veronique Delcenserie;

Huiying Li*; Jiaqi Wang*. 2'-fucosyllactose Ameliorates Inflammatory Bowel

Disease by Modulating Gut Microbiota and Promoting MUC2 Expression.

Frontiers in Nutrition, In press

49. 唐文浩, 張養(yǎng)東*, 鄭楠, 王加啟. 短鏈脂肪酸的生理功能及其在奶牛生產(chǎn)中

的研究進(jìn)展

飼料工業(yè). 2021. 42(15): 43-48

50. 范琳琳, 李慧穎, 姚倩倩, 楊懷谷, 王加啟, 鄭楠, 文芳*. 牛奶中活性蛋白和

活性脂肪酸生物活性研究進(jìn)展.

中國(guó)畜牧獸醫(yī). 2021. 48(01): 395-405

一、成果概覽

10

（二）著 作

1. 鄭楠. 主編. 生乳關(guān)鍵指標(biāo)研究

2. 劉慧敏. 主編. 國(guó)內(nèi)外生乳標(biāo)準(zhǔn)比較研究

3. 劉亞清、王加啟. 主編. 中國(guó)奶業(yè)質(zhì)量報(bào)告（2021）

4. 王加啟.主編. 中國(guó)奶產(chǎn)品質(zhì)量安全研究報(bào)告（2021 年）

5. 鄭楠、張養(yǎng)東. 主編. 優(yōu)質(zhì)乳工程助力健康中國(guó)

6. 劉慧敏、鄭楠. 主編. 生鮮乳質(zhì)量安全監(jiān)測(cè)工作指南

7. 王加啟、鄭楠、張養(yǎng)東、孟璐. 主編. 美國(guó)優(yōu)質(zhì)乳條例（2019 年版）

8. 鄭楠、王加啟. 主編. 牛奶對(duì)健康的雙重營(yíng)養(yǎng)功能——概論

（三）發(fā)明專利

1. 鄭楠；李慧穎；姚倩倩；楊懷谷；張養(yǎng)東；王加啟. 一種抗癌癥的藥物組合

物. ZL 201911193760.8

2. 趙圣國(guó)；王加啟；鄭楠；邢磊；張養(yǎng)東；李松勵(lì). 一種基于纖維化磁性納米

顆粒富集和分離厭氧纖維降解菌的方法. ZL 201810515019.8

3. 王加啟；趙圣國(guó)；鄭楠；劉思佳；張震宇；李松勵(lì)；張養(yǎng)東. 一種減緩瘤胃

微生物分解氨基酸和尿素的天然化合物及其用途. ZL 201810974573 .2

4. 李慧穎；鄭楠；楊懷谷；姚倩倩；張養(yǎng)東；王加啟. 一種包含乳蛋白和油酸

的藥物組合物. ZL 201911193771.6

5. 王加啟；張養(yǎng)東；鄭楠；李松勵(lì)；趙圣國(guó). 一種牛乳中乳過氧化物酶的純化

方法. ZL 201810575168.3

6. 李慧穎；鄭楠；王加啟；楊懷谷；姚倩倩；范琳琳；張養(yǎng)東. 一種抗癌癥的

藥物組合物. ZL 202010176118.5

7. 趙圣國(guó)；王加啟；鄭楠. 一種鷹嘴豆芽素 A 的合成方法. ZL 202110664023.2

一、成果概覽

11

8. 王加啟、鄭楠、李慧穎、張養(yǎng)東、姚倩倩、楊懷谷、范琳琳. 一種含活性蛋

白和活性脂肪酸的抗癌癥的藥物組合物. ZL 202010858954.1

（四）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

1. 王加啟、張養(yǎng)東、鄭楠、顧佳升、劉慧敏、張書義、周振峰、趙圣國(guó)、孟璐、

周凌云. 奶業(yè)通用術(shù)語(yǔ). NY/T 4051—2021. 2021 年 12 月 15 日

2. 鄭楠、李愛軍、王加啟、鄭百芹、張養(yǎng)東、劉慧敏、孟璐、龐學(xué)良、李藝、

霍路曼. 生牛乳菌落總數(shù)控制技術(shù)規(guī)范. NY/T 4052—2021. 2021 年 12 月 15

日

3. 張養(yǎng)東、劉慧敏、鄭楠、趙圣國(guó)、孟璐、王加啟. 生牛乳質(zhì)量安全生產(chǎn)控制

技術(shù)規(guī)范. NY/T 4053—2021. 2021 年 12 月 15 日

4. 王加啟、張養(yǎng)東、鄭楠、劉慧敏、孟璐、趙圣國(guó). 生牛乳質(zhì)量分級(jí). NY/T 4054—

2021. 2021 年 12 月 15 日

5. 張養(yǎng)東、李愛軍、王加啟、鄭楠、鄭百芹、劉慧敏、杜瑞煥、劉洋、龐學(xué)良.

生牛乳中碘的控制技術(shù)規(guī)范. NY/T 4055—2021. 2021 年 12 月 15 日

（五）團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

1. 王加啟、李鵬、鄭楠、劉慧敏、葉巧燕、郭洪俠、屈雪寅. 奶及奶制品中乳

過氧化物酶的測(cè)定. T/TDSTIA001-2021. 2021 年 01 月 12 日

2. 王加啟、李鵬、鄭楠、劉慧敏、張養(yǎng)東、鐘建萍、柳梅、屈雪寅. 奶及奶制品

中 α-乳白蛋白的測(cè)定高效液相色譜. T/TDSTIA002-2021. 2021 年 01 月 12 日

3. 王加啟、李鵬、鄭楠、劉慧敏、張養(yǎng)東、郭夢(mèng)薇、柳梅、屈雪寅. 奶及奶制

品中免疫球蛋白 IgG 的測(cè)定 高效液相色譜法. T/TDSTIA003-2021. 2021 年

01 月 12 日

4. 屈雪寅、鄭楠、張養(yǎng)東. 國(guó)家奶業(yè)科技創(chuàng)新聯(lián)盟標(biāo)識(shí). T/TDSTIA004-2021. 2021

年 08 月 24 日

一、成果概覽

12

5. 鄭楠、屈雪寅、張振國(guó)、王加啟、劉慧敏、趙昕、解慶剛、蔣士龍. 乳粉中維

生素 K2(MK-2)的測(cè)定 液相色譜法. T/TDSTIA 022-2021. 2021 年 11 月 17 日

6. 孟璐、都啟晶、王加啟、鄭楠、劉慧敏、王軍、韓榮偉、于忠娜、楊永新、

范榮波、姜洪寧、張養(yǎng)東、趙圣國(guó)、柳梅. 奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)生乳中微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)

估技術(shù)規(guī)范. T/TDSTIA 023-2021. 2021 年 11 月 17 日

7. 趙圣國(guó)、王加啟、鄭楠、張養(yǎng)東、劉慧敏. 玉米秸稈蒸汽爆破飼料制作技術(shù)

規(guī)范. TTDSTIA 024-2021. 2021 年 11 月 17 日

8. 張養(yǎng)東、蘇傳友、趙圣國(guó)、王加啟、鄭楠、劉慧敏、孟璐. 全株玉米青貯質(zhì)

量分級(jí). TTDSTIA 025-2021. 2021 年 11 月 17 日

（六）科技獎(jiǎng)勵(lì)

1. 王加啟，鄭楠，張養(yǎng)東，李松勵(lì)，鄭百芹，王成，張樹秋，呂志勇，楊志剛，

王惠銘. 奶及奶制品安全控制與質(zhì)量提升關(guān)鍵技術(shù). 2020 年度國(guó)家科技進(jìn)步

獎(jiǎng)二等獎(jiǎng).

二、研究成果

13

二、研究成果

二、研究成果

14

（一）重大成果

國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)

——科技引領(lǐng) 讓國(guó)民喝上優(yōu)質(zhì)乳

2020 年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)召開，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究

所王加啟團(tuán)隊(duì)牽頭完成的“奶及奶制品安全控制與質(zhì)量提升關(guān)鍵技術(shù)”獲國(guó)家科

學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

二、研究成果

15

安全是奶業(yè)的生命線，質(zhì)量是奶業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

2008 年“三鹿事件”之前，奶業(yè)發(fā)展一直存在重?cái)?shù)量、重速度，輕安全、輕

質(zhì)量的問題，奶業(yè)安全與質(zhì)量的科技支撐十分薄弱，主要表現(xiàn)為：一是奶業(yè)安

全風(fēng)險(xiǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺失，導(dǎo)致家底不清，風(fēng)險(xiǎn)不明，被動(dòng)應(yīng)急。二是安全控制技

術(shù)薄弱，尚未建立生產(chǎn)過程安全控制標(biāo)準(zhǔn)體系。三是質(zhì)量提升技術(shù)落后，導(dǎo)致

核心競(jìng)爭(zhēng)力偏低，進(jìn)口猛增，國(guó)產(chǎn)奶被動(dòng)挨打。

15 年堅(jiān)守 建立奶業(yè)安全控制關(guān)鍵技術(shù)

王加啟帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)自 2005 年起，牽頭全國(guó)復(fù)原乳、生鮮乳、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及國(guó)家

973 計(jì)劃牛奶品質(zhì)研究等項(xiàng)目，組織 82 家科研檢測(cè)單位共同攻關(guān)，歷時(shí) 15

年，成功構(gòu)建我國(guó)奶產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)因子與品質(zhì)因子評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)，積累有效數(shù)據(jù) 232

萬(wàn)條，實(shí)現(xiàn)內(nèi)地 31 個(gè)省全覆蓋，解決了家底不清的重大難題。運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析

與多標(biāo)準(zhǔn)排序模型，準(zhǔn)確鎖定 2008 年至 2016 年我國(guó)生鮮乳中前 4 類主要風(fēng)險(xiǎn)

因子分別是違法添加物、霉菌毒素、獸藥殘留和重金屬污染，支撐生鮮乳安全

風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)管從被動(dòng)應(yīng)急轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)防控。研究制定牛奶中 4 類違法添加物檢測(cè)標(biāo)

準(zhǔn)，由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部生鮮乳監(jiān)測(cè)計(jì)劃直接采用，實(shí)現(xiàn)全國(guó) 4241 個(gè)奶站和 5280 輛

奶車全覆蓋，為打擊非法添加行為發(fā)揮了決定性技術(shù)支撐作用。研發(fā)出 14 種霉

菌毒素、61 種獸藥和 22 種重金屬及元素 3 個(gè)系列同步檢測(cè)技術(shù)，被農(nóng)業(yè)農(nóng)村

部列為奶產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專項(xiàng)指定方法，解決了奶產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)因子檢測(cè)過程中效率

低和成本高的技術(shù)難題。培訓(xùn)一線檢測(cè)技術(shù)骨干人員 5000 余人次，顯著推動(dòng)行

業(yè)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)步。制定 21 項(xiàng)生產(chǎn)過程安全控制標(biāo)準(zhǔn)，在全國(guó)規(guī)?；膛ｐB(yǎng)殖場(chǎng)

推廣應(yīng)用后，使生鮮乳中黃曲霉毒素 M1、獸藥殘留、重金屬污染、菌落總數(shù)

和體細(xì)胞數(shù)等主要風(fēng)險(xiǎn)因子顯著降低，達(dá)到歐美發(fā)達(dá)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

10 年磨一劍 建立復(fù)原乳鑒定技術(shù)

復(fù)原乳鑒定技術(shù)是一項(xiàng)世界難題。自 2000 年起，企業(yè)用廉價(jià)進(jìn)口奶粉違規(guī)

生產(chǎn)復(fù)原乳，成為導(dǎo)致我國(guó)反復(fù)出現(xiàn)倒奶殺牛、市場(chǎng)混亂的重要原因。2005 年

國(guó)務(wù)院文件明確指出，復(fù)原乳影響我國(guó)奶業(yè)健康發(fā)展。但是，由于標(biāo)準(zhǔn)缺失，

監(jiān)管極為困難，屢禁不止。該團(tuán)隊(duì)臨危受命，牽頭攻關(guān)復(fù)原乳鑒定技術(shù)，歷經(jīng)

二、研究成果

16

多年模擬試驗(yàn)和對(duì)全國(guó)奶制品市場(chǎng)的監(jiān)測(cè)，2005 年制定發(fā)布《巴氏殺菌乳和

UHT 滅菌乳中復(fù)原乳的鑒定》國(guó)家農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。但是，隨著時(shí)間推移，乳品

加工技術(shù)與設(shè)備不斷變化，奶制品過熱加工現(xiàn)象嚴(yán)重干擾復(fù)原乳的鑒定。該團(tuán)

隊(duì)咬緊牙關(guān)、艱難探索，堅(jiān)持 10 年對(duì)這一關(guān)鍵技術(shù)難題進(jìn)行攻關(guān)研究，一次一

次試驗(yàn)失敗，就一次又一次重新再來(lái)，大量數(shù)據(jù)不斷積累，最終揭示了添加復(fù)

原乳導(dǎo)致乳果糖與糠氨酸比值呈相反變化的特征，攻克了奶制品加工過熱現(xiàn)象

干擾復(fù)原乳鑒定的難點(diǎn)， 并于 2016 年重新修訂發(fā)布《巴氏殺菌乳和 UHT 滅菌

乳中復(fù)原乳的鑒定》標(biāo)準(zhǔn)，從根本上解決了長(zhǎng)期制約復(fù)原乳監(jiān)管的關(guān)鍵技術(shù)難

題。

堅(jiān)守初心 引領(lǐng)奶業(yè)優(yōu)質(zhì)發(fā)展

進(jìn)入奶業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)室，就能看到“學(xué)以致用，奉獻(xiàn)奶業(yè)，健康中國(guó)”的

團(tuán)隊(duì)宗旨，時(shí)刻提醒著全體團(tuán)隊(duì)成員，奶業(yè)研究必須堅(jiān)持四個(gè)面向，根本目標(biāo)

就是把奶業(yè)做強(qiáng)做優(yōu)，生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品，讓國(guó)民喝上優(yōu)質(zhì)乳，為強(qiáng)壯民

族、健康中國(guó)作出貢獻(xiàn)。

針對(duì)我國(guó)奶及奶制品質(zhì)量提升技術(shù)落后的難題，該團(tuán)隊(duì)研究攻克優(yōu)質(zhì)生乳

—綠色工藝—品質(zhì)評(píng)價(jià) 3 項(xiàng)技術(shù)瓶頸，顯著提升國(guó)產(chǎn)奶核心競(jìng)爭(zhēng)力。首次揭示

熱應(yīng)激改變奶牛代謝通路，導(dǎo)致氨基酸氧化供能增加，發(fā)生營(yíng)養(yǎng)重分配，最終

乳蛋白合成量減少，牛奶質(zhì)量下降，發(fā)明緩解奶牛熱應(yīng)激飼料及其調(diào)控方法，

緩解熱應(yīng)激技術(shù)在南方 5.3 萬(wàn)頭奶牛應(yīng)用，攻克長(zhǎng)期存在的熱應(yīng)激降低牛奶質(zhì)

量的技術(shù)難題，乳脂肪、乳蛋白和乳鐵蛋白全年達(dá)到優(yōu)質(zhì)乳標(biāo)準(zhǔn)；研究創(chuàng)新乳

品綠色低碳加工工藝，取消閃蒸等設(shè)備，殺菌溫度由 105 度下降到 75 度，扭轉(zhuǎn)

牛奶過熱加工亂象，顯著提高牛奶中活性蛋白的含量；揭示過熱加工導(dǎo)致牛奶

活性蛋白功能下降，闡明堿性磷酸酶-乳鐵蛋白-糠氨酸與牛奶品質(zhì)的定量關(guān)

系，創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)乳品質(zhì)評(píng)價(jià)模型和標(biāo)準(zhǔn)，集成創(chuàng)新“優(yōu)質(zhì)生乳-綠色工藝-品質(zhì)評(píng)價(jià)”

一體化質(zhì)量提升技術(shù)體系，充分挖掘本土奶的鮮活優(yōu)勢(shì)，使得國(guó)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)巴氏殺

菌乳中乳鐵蛋白和 β-乳球蛋白含量是進(jìn)口產(chǎn)品的 8 倍，牢牢掌握乳品市場(chǎng)品質(zhì)

評(píng)價(jià)話語(yǔ)權(quán)，從根本上提升了國(guó)產(chǎn)奶應(yīng)對(duì)進(jìn)口奶沖擊的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

二、研究成果

17

以“優(yōu)質(zhì)生乳-綠色工藝-品質(zhì)評(píng)價(jià)”一體化質(zhì)量提升技術(shù)體系為核心的優(yōu)質(zhì)乳

工程已經(jīng)在全國(guó) 25 個(gè)省 51 家乳品企業(yè)推廣應(yīng)用，年產(chǎn)優(yōu)質(zhì)巴氏殺菌乳 48 萬(wàn)

噸，市場(chǎng)份額從 2016 年的不足 1%增加到 2019 年的 90%。進(jìn)口液態(tài)奶由年增

長(zhǎng)率 72%，到 2018 年首次出現(xiàn)下降，國(guó)內(nèi)奶產(chǎn)量穩(wěn)步增長(zhǎng)。這是“三鹿事件”

后，國(guó)產(chǎn)奶首次出現(xiàn)生產(chǎn)與消費(fèi)雙增長(zhǎng)的良好局面，奶業(yè)發(fā)展的理念開始轉(zhuǎn)向

面向人民生命健康，讓國(guó)民喝上優(yōu)質(zhì)乳?！澳碳澳讨破钒踩刂婆c質(zhì)量提升技

術(shù)”成果，為奶業(yè)振興和健康中國(guó)戰(zhàn)略發(fā)揮了重要科技支撐作用。

二、研究成果

18

（二）研究進(jìn)展

1. 奶牛健康養(yǎng)殖與牛奶品質(zhì)調(diào)控

靶向脲酶活性中心結(jié)構(gòu)獲得植物源脲酶抑制劑黃連堿

在奶牛生產(chǎn)中，尿素循環(huán)對(duì)維持正常生理代謝具有重要的作用。尿素在瘤

胃中分解產(chǎn)生的氨，一部分為瘤胃微生物合成微生物蛋白提供氮源，微生物蛋

白隨著瘤胃內(nèi)容物流入后部消化道，為動(dòng)物機(jī)體提供營(yíng)養(yǎng)；血液循環(huán)則將剩余

的氨轉(zhuǎn)運(yùn)至肝臟合成內(nèi)源性尿素以維持機(jī)體氨的平衡。但由于能氮不同步，導(dǎo)

致微生物對(duì)氨的利用效率較低，多余的氨隨著糞便排出體外，既會(huì)造成氮的浪

費(fèi)，也會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染。瘤胃產(chǎn)脲酶菌產(chǎn)生的脲酶是尿素快速分解的關(guān)鍵因

子，利用脲酶抑制劑調(diào)控脲酶活性可以提高尿素氮的利用效率、減少氮排放。

目前，僅有一種脲酶抑制劑乙酰氧肟酸被列入飼料添加劑名錄中，且乙酰氧肟

酸存在穩(wěn)定性差、對(duì)動(dòng)物產(chǎn)生副作用等缺點(diǎn)。植物源天然化合物具有低毒性、

高安全性、高生物利用度、多功能性等優(yōu)點(diǎn)，可作為新型脲酶抑制劑開發(fā)的首

選目標(biāo)。

脲酶結(jié)構(gòu)蛋白含有催化活性中心，因此可作為脲酶活性調(diào)控研究的靶點(diǎn)。

本試驗(yàn)以瘤胃細(xì)菌脲酶結(jié)構(gòu)蛋白的同源結(jié)構(gòu)為靶標(biāo)，通過分子對(duì)接技術(shù)從植物

源天然化合物庫(kù)中篩選得到候選化合物，進(jìn)一步利用脲酶活性試驗(yàn)以及體外發(fā)

酵試驗(yàn)對(duì)化合物進(jìn)行評(píng)價(jià)，并探究了化合物對(duì)脲酶的抑制機(jī)制，以期為新型脲

酶抑制劑的開發(fā)研究提供新的思路。

二、研究成果

19

以產(chǎn)氣克雷伯氏菌脲酶（蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)編號(hào)為 4EP8）為模板，利用

SWISS-MODEL 進(jìn)行同源建模得到瘤胃細(xì)菌脲酶的結(jié)構(gòu)（圖 1），其活性中心

包含兩個(gè) Ni2+，兩個(gè) Ni2+由氨基酸殘基 Lys216 連接，其中一個(gè) Ni2+與氨基酸殘

基 His271、His245 相互配位，另一個(gè) Ni2+與氨基酸殘基 Asp359、His133、

His135 相互配位?；谠撏唇Y(jié)構(gòu)，利用分子對(duì)接技術(shù)對(duì)植物源化合物庫(kù)中的

1776 種化合物進(jìn)行虛擬篩選，并測(cè)定了其中結(jié)合能較低的 100 種候選化合物對(duì)

瘤胃細(xì)菌脲酶的抑制率，抑制率較高的前 8 種化合物結(jié)果如圖 2 所示。在相同

濃度下，黃連堿對(duì)瘤胃細(xì)菌脲酶活性的抑制率達(dá)到 83.51%，高于其他植物源化

合物以及乙酰氧肟酸（49.14%）。表現(xiàn)出了對(duì)脲酶活性調(diào)控的巨大潛力，因

此，圍繞黃連堿的抑制作用展開了后續(xù)的研究。

圖 1 瘤胃細(xì)菌脲酶結(jié)構(gòu)蛋白的同源結(jié)構(gòu)。UreC，深藍(lán)色；UreB，淺藍(lán)色；

UreA，粉色；鎳離子，綠色。

圖 2 候選植物源天然化合物作用后瘤胃細(xì)菌脲酶的剩余活性

二、研究成果

20

測(cè)定了不同濃度的黃連堿對(duì)奶牛瘤胃細(xì)菌脲酶和刀豆脲酶的抑制率，同時(shí)

以乙酰氧肟酸為對(duì)照組，結(jié)果如圖 3 所示。在一定范圍內(nèi)，隨著抑制濃度的增

加，脲酶活性降低，通過非線性擬合得到了化合物對(duì)脲酶的半抑制濃度

（IC50），其中，黃連堿對(duì)瘤胃細(xì)菌脲酶和刀豆脲酶的 IC50分別為 2.45 μM 和

41.53 nM，均低于乙酰氧肟酸（IC50分別為 20.15 μM 和 12.61 μM），這也進(jìn)一

步證明了黃連堿具有更優(yōu)的脲酶抑制效果。

圖 3 黃連堿（A、B）、乙酰氧肟酸（C、D）對(duì)瘤胃細(xì)菌脲酶（A、C）和

刀豆脲酶（B、D）的 IC50值

利用體外發(fā)酵試驗(yàn)來(lái)探討黃連堿對(duì)瘤胃細(xì)菌的生長(zhǎng)以及氮代謝的影響，并

以乙酰氧肟酸作為對(duì)照組。反映瘤胃微生物發(fā)酵水平的總產(chǎn)氣量隨著培養(yǎng)時(shí)間

的增加而增加（圖 4A），在培養(yǎng)起始，各組間的產(chǎn)氣量無(wú)顯著差異，而經(jīng)過

12h 的培養(yǎng)時(shí)間后，添加黃連堿和乙酰氧肟酸組的產(chǎn)氣量比陰性對(duì)照組分別提

高 28.40%和 23.02%，說明黃連堿能促進(jìn)瘤胃微生物發(fā)酵。測(cè)定了培養(yǎng)體系不

同時(shí)間點(diǎn)的氨的含量，結(jié)果如圖 4B 所示，體系中氨的含量隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加

而增加，從第 1h 起，添加黃連堿組的氨含量顯著低于陰性對(duì)照組（P<0.05），

二、研究成果

21

黃連堿的存在使體系中氨的含量在第 1、2、6、12h 分別降低了 29.84%、

17.59%、25.58%和 15.95%，這一結(jié)果說明黃連堿能有效地減緩培養(yǎng)體系中氨的

釋放。同時(shí)也測(cè)定了培養(yǎng)體系中尿素的含量，結(jié)果如圖 4C 所示，尿素隨著時(shí)間

的增加而逐漸被分解，但在培養(yǎng)的第 1、2h，黃連堿的存在使得培養(yǎng)體系中尿

素的含量比陰性對(duì)照組分別高 25.88%和 34.08%，說明黃連堿能使尿素的分解

速率降低。

圖 4 體外瘤胃微生物發(fā)酵中黃連堿引起的總氣產(chǎn)量（A）、NH3-N 產(chǎn)量

（B）和尿素分解（C）的變化。小寫字母相同表示各組之間無(wú)顯著差異（P >

0.05），小寫字母不同表示各組之間有顯著差異（P < 0.05）。

二、研究成果

22

脲酶的金屬活性中心以及其周圍可活動(dòng)的 flap 區(qū)域是調(diào)控尿素分解的關(guān)

鍵，也是脲酶抑制劑發(fā)揮功能的主要場(chǎng)所，flap 區(qū)域含有一個(gè)具有重要調(diào)節(jié)作

用的半胱氨酸。為了進(jìn)一步探討黃連堿與瘤胃細(xì)菌脲酶的作用位點(diǎn)，試驗(yàn)測(cè)定

了含硫醇試劑，包括二硫蘇糖醇（DTT）、半胱氨酸（L-Cys）和谷胱甘肽

（GSH）單獨(dú)存在時(shí)黃連堿對(duì)瘤胃細(xì)菌脲酶活性的抑制效果，并以刀豆脲酶作

為對(duì)照組，結(jié)果如圖 5 所示。在含硫醇試劑存在時(shí)，黃連堿對(duì)脲酶的抑制效果

顯著降低（P < 0.05），而硫醇試劑能與含巰基的氨基酸結(jié)合，這一結(jié)果說明黃

連堿可能是通過與脲酶 flap 區(qū)域的半胱氨酸相結(jié)合而發(fā)揮抑制作用。同時(shí)，試

驗(yàn)還測(cè)定了硼酸存在時(shí)黃連堿對(duì)脲酶的抑制效果，結(jié)果如圖 6 所示。硼酸已經(jīng)

被證實(shí)是與脲酶活性中心的金屬鎳離子競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合而發(fā)揮抑制作用，本研究

中，當(dāng)硼酸存在時(shí)，黃連堿對(duì)瘤胃細(xì)菌脲酶的抑制效果顯著減低（P < 0.05）

（圖 6A），說明黃連堿在發(fā)揮抑制作用時(shí)需要與脲酶活性中心的鎳結(jié)合。這兩

個(gè)結(jié)果共同說明了黃連堿是同時(shí)與瘤胃細(xì)菌脲酶活性中心的鎳離子以及 flap 區(qū)

域的半胱氨酸結(jié)合而產(chǎn)生抑制作用的。

圖 5 黃連堿作用下的含硫醇化合物 DTT (A, D)、GSH (B, E)和 L-Cys (C, F)

對(duì)瘤胃細(xì)菌脲酶（A, B, C）和刀豆脲酶（D, E, F）的保護(hù)作用。相同小寫字母

二、研究成果

23

表示各組之間無(wú)顯著差異（P > 0.05），不同小寫字母表示各組之間有顯著差異

（P < 0.05）。

圖 6 在硼酸存在或不存在時(shí)，黃連堿對(duì)瘤胃細(xì)菌脲酶（A）和刀豆脲酶

（B）的抑制作用。每種脲酶的黃連堿濃度與含硫醇化合物的含量相同，相同

小寫字母表示兩列之間無(wú)顯著差異（P > 0.05），不同小寫字母表示兩列之間有

顯著差異（P < 0.05）。

為了探討黃連堿與瘤胃細(xì)菌脲酶的作用模式，對(duì)黃連堿與脲酶活性中心對(duì)

接的結(jié)果作了進(jìn)一步的分析，結(jié)果如圖 7 所示。黃連堿的結(jié)構(gòu)見圖 7A，以四個(gè)

苯環(huán)結(jié)構(gòu)為主體，連接兩個(gè)亞甲二氧基。由圖 7B 可以看出，黃連堿嵌在脲酶整

個(gè)活性中心的腔內(nèi)。黃連堿與活性中心的兩個(gè) Ni2+的距離都為 3.1 ?（圖

7C），它的 9-O-CH2-基團(tuán)與氨基酸殘基 Ala362 形成氫鍵，氫鍵距離為 3.0 ?，

3-O-CH2-基團(tuán)與 flap 區(qū)域的氨基酸殘基 His320 形成氫鍵，氫鍵距離為 2.0 ?，

10-O-CH2-基團(tuán)與活性中心的 Ni1 形成 Metal-Acceptor 相互作用，9-O-CH2-基團(tuán)

與氨基酸殘基 Ala166 形成碳?xì)滏I，另外，黃連堿的 D 環(huán)結(jié)構(gòu)與氨基酸殘基

Arg335 形成 Pi-Cation 相互作用，B、C、D 環(huán)與氨基酸殘基 His319、Cys318、

Ala166 形成 Pi-Alkyl 相互作用，A 環(huán)與氨基酸殘基 His319 形成 Pi-Sigma 相互作

用（圖 7D）。這些結(jié)果表明黃連堿是通過嵌在脲酶活性中心口袋里，并與活性

中心及 flap 區(qū)域的氨基酸發(fā)生相互作用來(lái)抑制脲酶活性的。

二、研究成果

24

圖 7 黃連堿與瘤胃細(xì)菌脲酶同源結(jié)構(gòu)的結(jié)合模式圖。A，黃連堿的結(jié)構(gòu)，

圖中的 A、B、C、D 代表黃連堿的四個(gè)主要環(huán)狀結(jié)構(gòu)；B，黃連堿與脲酶結(jié)合

的模式圖；C，黃連堿嵌入活性中心的模式圖；D，黃連堿與脲酶活性中心及

flap 區(qū)域的關(guān)鍵氨基酸的相互作用。圖中虛線表示相互作用，虛線上的數(shù)字表

示距離（單位為 ?）

結(jié)論：以瘤胃細(xì)菌脲酶的結(jié)構(gòu)為靶標(biāo)，通過分子對(duì)接技術(shù)篩選脲酶抑制劑

是一種高通量化合物篩選的方法。通過檢測(cè)候選的植物源天然化合物對(duì)瘤胃細(xì)

菌脲酶活性的抑制效果，確定了黃連堿為最有潛力的瘤胃細(xì)菌脲酶抑制劑，并

進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)黃連堿能促進(jìn)瘤胃微生物發(fā)酵，降低氨的生成及尿素的分解速率。

黃連堿對(duì)瘤胃細(xì)菌脲酶活性的抑制作用是通過與脲酶活性中心的鎳離子、活性

中心以及 flap 區(qū)域的關(guān)鍵氨基酸殘基相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為新型瘤胃細(xì)菌脲酶抑

制劑的開發(fā)研究提供了基礎(chǔ)。

二、研究成果

25

摘要圖 黃連堿抑制瘤胃細(xì)菌脲酶活性及其抑制機(jī)制

研究成果已發(fā)表在《Science of The Total Environment》雜志。該成果由中

國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程重大產(chǎn)出科研選題、國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體

系和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室資金資助，第一作者賀越，通訊作者趙圣國(guó)和

王加啟。

——Yue He, Xiaoyin Zhang, Ming Li, Nan Zheng, Shengguo Zhao, Jiaqi Wang.

Coptisine: A Natural Plant Inhibitor of Ruminal Bacterial Urease Screened by

Molecular Docking. Science of The Total Environment 2022, 808: 151946.

二、研究成果

26

靶向脲酶 UreG 篩選植物源脲酶抑制劑白屈菜赤堿

瘤胃脲酶是尿素代謝的關(guān)鍵限速酶，可以催化尿素分解為氨，氨能夠被瘤

胃微生物利用合成微生物蛋白，為動(dòng)物自身的生長(zhǎng)提供氮源。然而，由于脲酶

過高的催化作用，尿素被快速地水解為氨，當(dāng)大量的氨進(jìn)入血液后極易引起動(dòng)

物氨中毒，而且排出的氨還會(huì)造成環(huán)境污染，嚴(yán)重影響了尿素氮的利用率。因

此，合理調(diào)控瘤胃微生物脲酶活性是高效利用尿素的關(guān)鍵。脲酶抑制劑是調(diào)控

瘤胃微生物脲酶活性常用的措施之一。植物源天然化合物具有少副作用、高穩(wěn)

定性、高利用度以及多樣性的特點(diǎn)，在脲酶抑制劑開發(fā)方面具有很大潛力。

脲酶輔助蛋白 UreG 負(fù)責(zé)將鎳離子由 UreE 蛋白向 UreF 和 UreD 蛋白傳遞，

進(jìn)而激活脲酶。UreG 在脲酶活化過程中的重要作用以及本身的保守性，使它有

潛力成為脲酶活性調(diào)控的新靶點(diǎn)。本試驗(yàn)以 UreG 為靶標(biāo)，植物源天然化合物

為脲酶抑制劑的篩選對(duì)象，通過檢測(cè)天然化合物作用下 UreG 的 GTPase 活性，

篩選出有潛力的調(diào)控脲酶活性的化合物，并對(duì)其抑制機(jī)制進(jìn)行探索，期望為脲

酶抑制劑的篩選提供新的思路和選擇。

以 UreG 的 GTPase 活性為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì) 1130 種植物源天然化合物進(jìn)行初

篩，如圖 1A 所示，是抑制效果排名靠前的 20 種化合物，異綠原酸 C

（Isochlorogenic acid C）、異綠原酸 B（Isochlorogenic acid B）和羥基白樺酸

（Anemosapogenin）幾乎 100%抑制 UreG GTPase 活性。綜合考慮到化合物的

性價(jià)比、應(yīng)用前景、來(lái)源和類別，挑選了異綠原酸 C 和鹽酸白屈菜赤堿

（Chelerythrine chloride）這兩種化合物進(jìn)一步研究。

近年來(lái)發(fā)現(xiàn)植物源天然化合物黃連堿具有抑制脲酶活性的作用，因此試驗(yàn)

選取了鹽酸黃連堿作為對(duì)照組，然后和挑選的異綠原酸 C 和鹽酸白屈菜赤堿組

合在一起，檢測(cè)不同濃度的這些化合物對(duì) UreG 的 GTPase 活性的影響，并根據(jù)

所得的結(jié)果擬合非線性曲線，最后依據(jù)曲線計(jì)算這些化合物對(duì) UreG 的半抑制

率 IC50值，結(jié)果如圖 1B 所示。發(fā)現(xiàn)鹽酸白屈菜赤堿的 IC50值最小，擬合的曲

線最陡峭，隨著化合物濃度的升高，UreG 的 GTPase 活性快速下降。雖然異綠

二、研究成果

27

原酸 C 在 100 μM 時(shí)與鹽酸白屈菜赤堿的抑制效果相當(dāng)，但在低濃度下，鹽酸

白屈菜赤堿的抑制效果更好。采用分子對(duì)接技術(shù)，發(fā)現(xiàn)這三種植物源天然化合

物中，鹽酸白屈菜赤堿與 UreG 的結(jié)合能值的絕對(duì)值最大（-6.72 kcal/mol），抑

制常數(shù) Ki值最小（11.88 μM），表明其與 UreG 的結(jié)合最好。以上的結(jié)果均是

基于 UreG，因此我們又檢測(cè)了鹽酸白屈菜赤堿對(duì)瘤胃粗酶液產(chǎn)氨量的影響，結(jié)

果如圖 1C 所示，發(fā)現(xiàn)鹽酸白屈菜赤堿抑制了氨的排放。綜上所述，鹽酸白屈

菜赤堿是一種有潛力的脲酶抑制劑候選化合物。

不同化合物抑制酶的抑制類型不同，本試驗(yàn)主要依據(jù)米氏學(xué)說原理進(jìn)行推

導(dǎo)，首先檢測(cè)在不同濃度的底物時(shí)，添加不同濃度的化合物后 UreG 的 GTPase

活性，然后繪制同一濃度化合物作用下的米氏方程曲線，根據(jù)曲線計(jì)算 Vmax和

Km值，即可判定化合物對(duì)酶的抑制類型。不同濃度的鹽酸白屈菜赤堿抑制

UreG 的 GTPase 活性的米氏方程曲線如圖 2A 所示，當(dāng)不添加鹽酸白屈菜赤堿

時(shí)，隨著底物 GTP 濃度的升高，反應(yīng)速率逐漸加快；在鹽酸白屈菜赤堿濃度分

別為 6.25 μM、12.5 μM、25 μM 時(shí)，隨著濃度的升高，Vmax和 Km值均減小，但

是當(dāng)不添加此化合物時(shí)，Vmax和 Km值均比 6.25 μM 濃度時(shí)小，因此，該化合物

對(duì) UreG 的 GTPase 活性的方式為混合型抑制。通過對(duì)不同濃度曲線的斜率計(jì)算

其抑制常數(shù) Ki值，得到鹽酸白屈菜赤堿的 Ki值為 26.28 μM（圖 2B）。

在活化結(jié)構(gòu)蛋白的過程中，輔助蛋白的主要作用是傳遞鎳離子，因此，試

驗(yàn)采用等溫滴定量熱法（ITC），探究了鹽酸白屈菜赤堿是否會(huì)影響 UreG 與鎳

離子的結(jié)合，結(jié)果如圖 3 所示。在此 ITC 熱力學(xué)曲線中，縱坐標(biāo)表示每滴一滴

鎳離子整個(gè)反應(yīng)的熱量值，由圖可明顯看出，添加鹽酸白屈菜赤堿后，熱量的

絕對(duì)值明顯減小。進(jìn)一步分析鹽酸白屈菜赤堿對(duì)鎳與 UreG 的摩爾比（N）、親

和力（KD）和焓變（△H）的影響，發(fā)現(xiàn)鹽酸白屈菜赤堿對(duì)鎳與 UreG 的摩爾比

沒有顯著影響，但與對(duì)照組相比，鎳與 UreG 的結(jié)合親和力降低了 8.7 倍，焓變

的絕對(duì)值降低了 32.86%。這些結(jié)果表明，鹽酸白屈菜赤堿抑制了鎳與 UreG 的

結(jié)合，也就是說，鹽酸白屈菜赤堿可能通過阻斷鎳的傳遞進(jìn)而破壞脲酶的成熟

過程。

二、研究成果

28

圖 1 天然化合物對(duì) UreG 的 GTPase 活性和氨排放的影響。A：排名前 20

種植物源天然化合物對(duì) UreG 的 GTPase 活性的抑制率。B：植物源天然化合物

對(duì) UreG GTPase 活性的半抑制率 IC50值。C：鹽酸白屈菜赤堿對(duì)瘤胃粗酶液產(chǎn)

氨量的影響。

圖 2 鹽酸白屈菜赤堿抑制 UreG 的米氏方程曲線（A）和抑制常數(shù) Ki值

（B）。

二、研究成果

29

圖 3 鹽酸白屈菜赤堿對(duì) UreG 與鎳結(jié)合的影響。

為了進(jìn)一步探索鹽酸白屈菜赤堿抑制鎳與 UreG 結(jié)合的可能機(jī)制，試驗(yàn)首

先采用圓二色光譜法（CD）檢測(cè)了鹽酸白屈菜赤堿作用下 UreG 的二級(jí)結(jié)構(gòu)變

化，結(jié)果如圖 4A 所示。與 UreG 的 CD 譜圖相比，添加鹽酸白屈菜赤堿后，

CD 譜圖上移，即強(qiáng)度增加，譜圖中的第一個(gè)負(fù)槽（約 208 nm 處）向左微移，

即改變了 α 螺旋的特征峰。通過統(tǒng)計(jì) α 螺旋、β 折疊、β 轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)卷曲的比

例，更清楚地展現(xiàn)了 CD 譜圖的變化，結(jié)果如圖 4B 所示。與 UreG 相比，添加

鹽酸白屈菜赤堿后，α 螺旋的比例降低了約 21.36%，β 折疊的比例增加了約

18.97%，β 轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)卷曲的比例變化不大。整體來(lái)看，添加表鹽酸白屈菜赤

堿后，UreG 的二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化，主要體現(xiàn)在 α 螺旋和 β 折疊方面。

圖 4 鹽酸白屈菜赤堿對(duì) UreG 的 CD 譜圖（A）和二級(jí)結(jié)構(gòu)比例（B）的影

響。

二、研究成果

30

進(jìn)一步地，試驗(yàn)利用分子對(duì)接技術(shù)研究了鹽酸白屈菜赤堿與 UreG 的結(jié)合

情況，結(jié)果如圖 5 所示。鹽酸白屈菜赤堿位于 G1、G2 和 G3 基序附近，其中

G1 和 G3 基序的主鏈包裹在鹽酸白屈菜赤堿周圍。鹽酸白屈菜赤堿的 O 原子與

G1 基序中的 Thy19 發(fā)生了強(qiáng)烈的氫鍵作用，距離為 2.2 ?。G2 基序的 Asp41 與

鹽酸白屈菜赤堿形成 pi-anion 作用，距離為 2.8 ~ 4.5 ?。有意思的是，我們前期

研究發(fā)現(xiàn)的 Asp41 不僅能抑制 UreG 的 GTPase 活性，還影響了鎳與 UreG 的結(jié)

合。這些結(jié)果表明，鹽酸白屈菜赤堿可能通過與 Asp41 作用抑制了鎳與 UreG

的結(jié)合。

圖 5 鹽酸白屈菜赤堿與 UreG 作用的的 3D 結(jié)構(gòu)圖。A：鹽酸白屈菜赤堿在

UreG 中的位置圖。B：鹽酸白屈菜赤堿與 UreG 的結(jié)合模式圖。

結(jié)論：鑒于 UreG 在脲酶活化過程中重要的傳遞鎳的橋梁作用，以及本身

的保守性，以 UreG 為靶標(biāo)篩選脲酶抑制劑是調(diào)控脲酶活性的新途徑。通過檢

測(cè)植物源天然化合物對(duì) UreG 的 GTPase 活性的影響，篩選了一種有潛力的植物

源化合物脲酶抑制劑：鹽酸白屈菜赤堿，并發(fā)現(xiàn)該化合物可以抑制 UreG 與鎳

的結(jié)合。進(jìn)一步評(píng)估該化合物抑制 UreG 的作用機(jī)制，發(fā)現(xiàn)鹽酸白屈菜赤堿改

變了 UreG 的二級(jí)結(jié)構(gòu)，并與 UreG G1 基序中的 Thy19 和 G2 基序的 Asp41 發(fā)

生作用，而 Asp41 是影響 UreG 的 GTP 酶活性和鎳傳遞的關(guān)鍵殘基。靶向

UreG 篩選出一種有潛力的植物源天然化合物脲酶抑制劑-鹽酸白屈菜赤堿，為

脲酶抑制劑的開發(fā)提供了新途徑和新選擇。

二、研究成果

31

靶向 UreG 篩選有潛力的脲酶抑制劑流程圖

研究成果已于 2021 年 7 月發(fā)表在《International Journal of Molecular

Sciences》雜志。該成果由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程重大產(chǎn)出科研選

題、國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技體系和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室資金資助，第一作

者張曉音，通訊作者趙圣國(guó)和王加啟。

——Xiaoyin Zhang, Yue He, Zhanbo Xiong, Min Li, Ming Li, Nan Zheng,

Shengguo Zhao, Jiaqi Wang. Chelerythrine Chloride: A Potential Rumen Microbial

Urease Inhibitor Screened by Targeting UreG. International Journal of Molecular

Sciences 2021, 22(15):8212.

二、研究成果

32

構(gòu)建動(dòng)物乳中脂肪酸檢測(cè)方法與指紋圖譜

一、研究背景

乳脂與乳蛋白、乳糖是乳固形物的主要組成部分,它們不僅提供能量來(lái)源，

還為乳制品提供獨(dú)特的感官和物理屬性。乳脂中富含生物活性脂肪酸（FA），

造成乳制品消費(fèi)與心血管疾病和糖尿病的低患病率相關(guān)。脂肪酸根據(jù)碳原子數(shù)

一般分為長(zhǎng)鏈脂肪酸（long-chain fatty acid, LCFA，碳數(shù)≥14）和中、短鏈脂肪

酸（medium- and short-chain fatty acid, MSCFA, 碳數(shù)≤13）?；蚋鶕?jù)碳-碳雙鍵數(shù)

分為飽和脂肪酸（saturated fatty acid, SFA）、單不飽和脂肪酸

（monounsaturated fatty acid, MUFA）、多不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty

acid, PUFA）。SFA 又分為支鏈飽和脂肪酸（branched-chain saturated fatty

acid，BCSFA）和直鏈脂肪酸，包括偶數(shù)鏈飽和脂肪酸（even-chain saturated

fatty acid，ECSFA）和奇數(shù)鏈飽和脂肪酸（odd-chain saturated fatty acid，

OCSFA）。SFA 對(duì)人類健康的作用在過去的幾十年里被廣泛研究卻充滿爭(zhēng)議，

包括 LCFA 對(duì)心血管疾病的影響、MSCFA 對(duì)控制體重和脂質(zhì)代謝的積極作

用、以及 OBCFA 對(duì)炎癥反應(yīng)的積極作用等。不飽和脂肪酸（unsaturated fatty

acid, UFA）也引起了科學(xué)界的廣泛關(guān)注，尤其是共軛亞油酸（CLA）的免疫調(diào)

節(jié)特性、n-3 PUFA 對(duì)心律失常、神經(jīng)發(fā)育和免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)的積極作用，以及反

式（trans-）MUFA 對(duì)心血管疾病的爭(zhēng)議性作用等。此外，乳脂中 FA 的組成與

乳制品的物理性質(zhì)和品質(zhì)有關(guān)，也是奶牛健康狀況的重要指標(biāo)。因此，F(xiàn)A 譜的

分析在乳制品的研究中是必不可少的。但乳脂 FA 組成復(fù)雜、來(lái)源廣泛，主要

有飼糧攝入的 FA、乳腺?gòu)念^合成的 FA 和瘤胃發(fā)酵產(chǎn)生的 FA。在反芻動(dòng)物

中，瘤胃微生物提供了更多的 C4-C16 FA 的前體物；而某些特殊 FA，如 CLA

和 OBCFA，通常不在動(dòng)物乳腺中合成而只能通過瘤胃微生物發(fā)酵過程產(chǎn)生。

牛乳中存在約 400 多種 FA，但目前幾乎沒有報(bào)道采用單一方法對(duì)超過 50

種 FA 做到實(shí)際定量。目前，通常使用氣相色譜（GC）結(jié)合火焰離子化檢測(cè)器

（FID）或質(zhì)譜（MS）對(duì) FA 進(jìn)行測(cè)定。然而，F(xiàn)ID 的靈敏度較差，對(duì)共洗脫

二、研究成果

33

峰的鑒定也較為困難。相比之下，MS 可以在沒有標(biāo)準(zhǔn)品的情況下對(duì) FA 進(jìn)行識(shí)

別，并且具有更好的靈敏度和準(zhǔn)確性。另外，乳中 FA 組成的種類和豐度差異

很大，占比超過 1%的 FA 僅有 10 幾種，大多數(shù) FA 的含量很低，很多研究由

于檢測(cè)方法的線性范圍較窄而采用多次進(jìn)樣的方式分別測(cè)定高含量 FA 和低含

量 FA。因此，需要建立一種高通量、高靈敏的方法來(lái)測(cè)定乳中的 FA?；?/p>

GC 方法，將 FA 轉(zhuǎn)化為脂肪酸甲酯（FAME），目前已廣泛研究并建立了牛奶

的 FA 譜。并且系統(tǒng)研究了人奶的 FA 組成特征，比較了牛奶和人奶的 FA 組

成。水牛、牦牛、山羊、駱駝和驢的乳 FA 組成也有研究報(bào)道。但是由于測(cè)定

方法的不同，文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)支離破碎，無(wú)法準(zhǔn)確比較與評(píng)價(jià)。本文旨在建立一

套靈敏、準(zhǔn)確、穩(wěn)定的高通量檢測(cè)方法以測(cè)定乳中的 FA；系統(tǒng)的研究不同動(dòng)物

生乳的 FA 組成，建立 FA 指紋圖譜并分析組成特征。

二、實(shí)驗(yàn)方法

2.1、樣品采集

共采集生乳 237 份，其中 207 份動(dòng)物乳由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)所

動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供，包括荷斯坦奶牛乳 59 份、娟珊奶牛乳 32

份、水牛乳 9 份、牦牛乳 25 份、山羊乳 38 份、驢乳 15 份、駱駝乳 29 份；另

外，人乳由志愿者母親提供，共收集 30 份。所有生乳樣品采集后冷凍，置于20℃保存。

2.2、樣品前處理

在測(cè)定分析前，將冷凍牛奶樣品置于 40℃水浴中預(yù)熱解凍，并輕輕攪拌，

避免起泡。然后，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn) AOAC 996.06 和 Serafim 等的方法提取脂質(zhì)，并將

FA 甲酯化為 FAME。操作步驟簡(jiǎn)述如下：（1）破除乳脂球膜，釋放甘油酯等

結(jié)合態(tài)脂質(zhì)并皂化：將 2 mL 牛奶樣品與 2 mL 氨水、1 mL 乙醇、50 mg 焦性沒

食子酸混合，置于 70℃水浴水解 20 min。冷卻后加入內(nèi)標(biāo)（internal standard，

IS）C10:1 c4 FA。（2）脂質(zhì)提?。涸谒庖褐屑尤?4 mL 正己烷/異丙醇

（v/v=3/2）溶液，振蕩離心后，取出上層 2.6 mL 正己烷于具塞玻璃試管中，使

用 2.4 mL 正己烷二次提取水解液，合并正己烷共 5 mL。（3）甲酯化：在提取

二、研究成果

34

的正己烷中加入 2 mL NaOH 甲醇溶液（2%），密封后置于 50℃水浴加熱 20

min。冷卻后開蓋，加入 2 mL 乙酰氯甲醇溶液（10%）密封，置于 80℃水浴加

熱 150 min。（4）凈化與稀釋：再次冷卻后開蓋，沿試管壁加入 5 mL 超純水

和 5 mL 正己烷。取正己烷層稀釋 5 倍后，待 GC-MS 測(cè)定。

2.3、GC-MS 測(cè)定

使用氣相色譜 Agilent 7890A 并配備 7000B 三重四級(jí)桿質(zhì)譜檢測(cè)器

（Agilent Technologies, Santa Clara, California, USA）測(cè)定 FAME。使用強(qiáng)極性

DB-WAX UI 毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）實(shí)現(xiàn)色譜分離。

GC 參數(shù)：進(jìn)樣量 1 μL，分流比 50:1。載氣為 He，恒壓 7 psi，總運(yùn)行時(shí)間

94 min。進(jìn)樣口溫度 250℃，烘箱溫度采用程序升溫，設(shè)置如下：初始溫度

60℃保持 2 min，以 30℃/min 升溫到 120℃，再以 4℃/min 升溫到 160℃保持 40

min，然后以 4℃/min 升溫到 200℃保持 20 min，最后以 20℃/min 升溫到 240℃

保持 8 min。

MS 參數(shù)：傳輸線溫度 250℃，溶劑延遲 2 min。MS 離子源溫度 230℃，電

離能 70 eV。采用選擇離子監(jiān)測(cè)模式（SIM）對(duì) FAME 進(jìn)行定性定量分析。

FAME 的定性依據(jù)是其在 GC 上的保留時(shí)間和特征離子（1 個(gè)定量離子，3 個(gè)定

性離子）。FAME 的定量依據(jù)是選擇離子流圖上定量離子的峰面積，外標(biāo)法定

量。建立標(biāo)準(zhǔn)曲線，即建立峰面積與 FAME 進(jìn)樣濃度之間的邏輯關(guān)系，確定線

性回歸方程和相應(yīng)的線性范圍。使用 C10:1 c4 作為內(nèi)標(biāo)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。

2.4、方法學(xué)驗(yàn)證

根據(jù)方法學(xué)驗(yàn)證指南（ICH, 2005）和 GB/T 27417-2017《合格評(píng)定 化學(xué)分

析方法確認(rèn)和驗(yàn)證指南》對(duì)該方法進(jìn)行方法學(xué)驗(yàn)證，主要包括靈敏度、線性、

準(zhǔn)確度和精密度。以 GC-MS 選擇離子流圖（elected ion chromatography，

EIC）上信噪比（signal-to-noise ratio，S/N）=10 的對(duì)應(yīng)進(jìn)樣濃度，計(jì)算每種

FAME 的定量限（limit of quantitation, LOQ）。每種 FAME 均建立了獨(dú)立的不

少于 5 個(gè)濃度水平的標(biāo)準(zhǔn)曲線，相應(yīng)的線性范圍均在 0.02~150 mg/L 內(nèi)。添加

回收率試驗(yàn)是在 2 mL 乳清溶液中添加 40 種 FA 混標(biāo) GLC 617，設(shè)置 3 個(gè)濃度

二、研究成果

35

水平，分別為 10 μg/mL、50 μg/mL、200 μg/mL，或 20 μg/mL、100 μg/mL、

400 μg/mL。

2.5、統(tǒng)計(jì)分析

FA 測(cè)定結(jié)果由安捷倫 ChemStation B.04.03 工作站導(dǎo)出；通過 Excel 2019

對(duì)結(jié)果進(jìn)行初步整理和分析。主成分分析（principal component analysis，

PCA）使用 GraphPad Prism 9（GraphPad Prism version 9, GraphPad Software, La

Jolla, CA）完成。熱圖及聚類分析使用 R 語(yǔ)言程序（R package version 1.0.12）

完成。

三 、結(jié)果與討論

3.1、方法學(xué)驗(yàn)證

如圖 1a 和 1b 所示，本方法有效分離超過 70 種 FAME，大多數(shù)色譜峰的分

辨率較好，能同時(shí)測(cè)定 69 種 FA。

圖 1 (a) FAME 混標(biāo)的總離子流圖， (b)荷斯坦奶牛乳中所得 FAME 的總離

子流圖，（c）荷斯坦奶牛乳中所得 C18:1 FAME 的選擇離子流圖，（d）荷斯

坦奶牛乳中所得 C18:2 FAME 的選擇離子流圖。

二、研究成果

36

然而，如其他研究中提到的那樣，我們?cè)诜蛛x C18 FAME 時(shí)也遇到了困

難。乳中 C18 FA 有大量異構(gòu)體（雙鍵位置、順反結(jié)構(gòu)），這些異構(gòu)體極性和

化學(xué)性質(zhì)相似，質(zhì)譜圖幾乎相同，是 FA 研究的巨大挑戰(zhàn)。在本研究中，如圖

1c 所示，C18:1 FAME 在 EIC 上仍然沒有實(shí)現(xiàn)基線分離，為了提高準(zhǔn)確和精密

度，將全部 C18:1 FAME 的結(jié)果求和處理，標(biāo)記為∑C18:1。另外，如圖 1d 所

示，比對(duì) NIST 庫(kù)鑒定了多個(gè) C18:2 FAME 異構(gòu)體，但由于缺乏相匹配的標(biāo)準(zhǔn)

品，僅標(biāo)記并定量了 C18:2 c9c12 和 C18:2 t9t12，而無(wú)法對(duì)所有 C18:2 FAME 進(jìn)

行標(biāo)記。通過將其他 C18:2 FAME 的結(jié)果求和處理，實(shí)現(xiàn)總 FA 結(jié)果準(zhǔn)確的目

的，標(biāo)記為∑C18:2 others。

為了提高檢測(cè)方法的靈敏度，每種 FAME 根據(jù)其最佳 S/N 選擇定量離子。

同時(shí)，掃描設(shè)置為 15 個(gè)時(shí)間窗口，每個(gè)窗口僅掃描不超過 12 個(gè)離子。在保證

掃描頻率至少 8 循環(huán)/秒（確保離子流圖上峰的平滑、積分的準(zhǔn)確）的前提下，

這樣做能夠確保每個(gè)特征離子的駐留時(shí)間超過 9 毫秒，大幅提高了信號(hào)的響

應(yīng)。根據(jù)定量離子的峰面積，所測(cè) 69 種 FAME 的儀器定量限為 0.3~14.3

μg/L。

本方法所測(cè) FAME 的 LOQ 范圍在 0.3~14.3 μg/L，大約對(duì)應(yīng)牛奶樣品中 8 ~

358 μg/L 的 FA。假設(shè)乳脂總 FA 含量為 4%，本方法的各 FA 的最低檢出濃度為

0.02~150 μg/mL。各 FAME 標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)應(yīng)各自的回歸方程，決定系數(shù) R2均大于

0.9991。通過添加回收率試驗(yàn)，本方法的回收率為 76.6%~109.3%，變異系數(shù)

（variable coefficient，CV）為 0.5%~11.7%。

3.2、乳脂肪酸譜的整體情況

利用 GC-MS 法檢測(cè)了荷斯坦奶牛乳、娟珊奶牛乳、水牛乳、牦牛乳、山

羊乳、駱駝乳、驢乳和人乳的 FA 組成。所有生乳樣品中均檢測(cè)出超過 60 種

FA。本研究將這些 FA 分為五類進(jìn)行分析，包括 ECSFA、OCSFA、BCSFA、

MUFA 和 PUFA。

二、研究成果

37

圖 2 荷斯坦奶牛乳、娟珊奶牛乳、水牛乳、牦牛乳、山羊乳、駱駝乳、驢

乳和人乳的脂肪酸組成（%）

如圖 2 所示，荷斯坦奶牛乳、娟珊奶牛乳、水牛乳和山羊乳的 FA 組成類

型相似，ECSFA 含量為 57.3% ~ 58.8%、OCSFA 含量為 1.3% ~ 1.8%、BCSFA

含量為 1.4% ~ 1.9%、MUFA 含量為 33.1% ~ 35.3%、PUFA 含量為 3.8% ~

5.1%。而在文獻(xiàn)報(bào)道中，SFA 的總含量更高，為 61.3% ~ 73.9%，MUFA 含量

更低，為 22.3% ~ 33.0%，BCSFA 和 PUFA 的含量與我們的結(jié)果一致，分別為

1.1% ~ 2.7%和 2.1% ~ 5.5%。

與這 4 種乳相比，牦牛乳和駱駝乳的 ECSFA 含量大幅降低，而 OCSFA、

BCSFA、MUFA 和 PUFA 均含量上升。在這 6 種反芻動(dòng)物乳中，牦牛乳中的

OCSFA、BCSFA 和 PUFA 含量最高，分別達(dá)到 2.8%、3.0%和 6.3%；而駱駝乳

中的 MUFA 含量最高，達(dá)到 40.7%，同時(shí) ECSFA 含量最低，為 48.6%。而在

文獻(xiàn)報(bào)道中，則是駱駝乳的 BCSFA、MUFA 和 PUFA 含量高于其他反芻動(dòng)物

乳，分別到達(dá) 2.2% ~ 3.0%、25.7% ~ 32.8%和 3.9% ~ 8.1%，而 SFA 含量較低，

為 54.5% ~ 64.1%。

人乳、驢乳和反芻動(dòng)物乳的 FA 組成差別很大。在人乳中 ECSFA、OCSFA

和 BCSFA 的含量均最低，分別為 31.3%、0.4%和 0.3%，而 MUFA 和 PUFA 的

含量最高，分別到達(dá) 45.7%和 22.4%。在文獻(xiàn)報(bào)道中，人乳的 FA 組成差別很

大，如 SFA 的含量范圍 29.0%~56.8%，MUFA 的含量為 20.6% ~ 41.3%，PUFA

的含量為 19.6% ~ 50.5%。驢乳也含有較低的 MUFA 和較高的 PUFA，分別到

達(dá) 26.0%和 19.4%，這低于文獻(xiàn)報(bào)道的 MUFA 的含量（32.67% ~ 41.68%）而高

二、研究成果

38

于 PUFA 的含量（12.30% ~ 16.11%），而 ECSFA、OCSFA 和 BCSFA 的含量

均低于牛乳。

牛乳（荷斯坦奶牛乳、娟珊奶牛乳、水牛乳和牦牛乳）的 MSCFA 含量相

似，分別為 10.6%、10.7%、8.8%和 8.3%。與牛乳相比，驢乳和山羊乳的

MSCFA 含量較高，分別為 26.1%和 15.9%，而駱駝乳和人乳的 MSCFA 含量較

低，分別為 1.2%和 4.3%，這與文獻(xiàn)報(bào)道的研究結(jié)果一致。

3.3、飽和脂肪酸的比較

如圖 3b 所示，人乳、駱駝乳和牦牛乳與其他物種乳區(qū)分明顯，因此，這些

物種乳的 SFA 組成具有明顯特征。

在所測(cè)生乳樣品中，人乳中的 SFA 種類和豐度都十分有限。除 C12:0、

C20:0、C22:0 和 C24:0 外，人乳中的 SFA 含量顯著低于其他乳。牦牛乳的

C15:0 和 C18:0 含量較高，分別為 1.31%和 15.03%，C17 ~ C24 SFA 單體的含量

也是所有乳中最高的。駱駝乳的 C15:0 和 C18:0 含量與之相似，分別為 1.10%

和 15.38%，C14:0 的含量在所有乳中最高，達(dá)到 10.26%，但 C4 ~ C12 SFA 的

含量卻較低。在驢乳中，C8 ~ C13 SFA 的含量較高，尤其是 C8:0（3.73%）、

C10:0（9.74%）和 C12:0（9.54%），而 C15 ~ C18 SFA 的含量則較低，特別是

C18:0 僅有 1.31%，同時(shí) C4 ~ C6 SFA 的含量極低。在山羊乳中，C6 ~ C11 SFA

的含量較高，特別是 C6:0，含量達(dá)到 1.57%。荷斯坦奶牛乳、娟珊奶牛乳和水

牛乳中 ECSFA 的含量相似，C4:0 和 C16:0 含量較高，而 C19 ~ C24 SFA 在荷

斯坦奶牛乳中的含量極低。

二、研究成果

39

圖 3 荷斯坦奶牛乳、娟珊奶牛乳、水牛乳、牦牛乳、山羊乳、駱駝乳、驢

乳和人乳脂肪酸組成的主成分分析圖（a）全脂肪酸（b）飽和脂肪酸（c）單不

飽和脂肪酸（d）多不飽和脂肪酸

OBCFA 由于其對(duì)人類的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和潛在的功能性，而受到越來(lái)越多的關(guān)

注。牦牛乳和駱駝乳中的 OBCFA 含量較高，而人乳中的 OBCFA 含量則最

低，這與文獻(xiàn)報(bào)道的結(jié)果一致。C15 ~ C23 OCSFA 和 C14 ~ C17 BCFA 在牦牛

乳和駱駝乳中含量豐富。娟珊奶牛乳的 C5 ~ C13 OCSFA 的含量最高，山羊乳

的 C9:0 和 C11:0 的含量最高，而驢乳的 C13:0 iso、C13:0 anteiso 和 C18:0 iso

的含量最高。

3.4、單不飽和脂肪酸的比較

如圖 3c 所示，人乳和驢乳與其他乳能明顯區(qū)分，因此，這些物種乳的

MUFA 組成具有明顯特征。

MUFA 在人乳中含量最高，而在驢乳中最低。人乳中 MUFA 的多樣性十分

有限，主要集中于 C16:1, C18:1 和 C20:1，這與文獻(xiàn)報(bào)道的結(jié)果一致。在驢乳

中，C10:1、C12:1、C22:1 和 C24:1 的含量均為最高。值得注意的是 C10:1 c9

和 C22:1 c13，其含量分別達(dá)到 1.95%和 1.79%，而文獻(xiàn)中從未報(bào)道過驢乳中

C10:1 c9 的含量，C22:1 c13 的含量也低于我們的結(jié)果。

二、研究成果

40

C18:1 作為乳中含量最高、異構(gòu)體最多的 MUFA，極大程度上決定著

MUFA 的 FA 組成占比。其總含量在人乳中最高，達(dá)到 42.50%，而在驢乳中僅

為 18.26%，在所有乳樣中含量最低。有文獻(xiàn)報(bào)道了人乳中的 C18:1 含量為

18.2% ~ 38.8%，而驢乳中的 C18:1 含量為 21.9% ~ 27.9%，這與我們的結(jié)果存在

一定差距。在反芻動(dòng)物乳中，C18:1 的總含量范圍在 29.86%（娟珊奶牛乳）至

32.03%（水牛乳）之間。除 C18:1 外，乳中另一種主要的 MUFA 是 C16:1 c9。

C16:1 c9 是一種 n7 FA，由于其具有特殊的生理活性功能引起了廣泛的關(guān)注。

C16:1 c9 在駱駝乳中含量最高，達(dá)到 6.64%，這與文獻(xiàn)報(bào)道的結(jié)果一致。在人

乳和牛乳（荷斯坦奶牛乳、娟珊奶牛乳、水牛乳和牦牛乳）中，C16:1 c9 的含

量為 1.65%~1.75%。而在山羊乳和驢乳中，其含量分別為 1.04%和 2.28%。另

外，荷斯坦奶牛乳和娟珊奶牛乳中的 C14:1 的含量較高，駱駝乳中 C16:1 和

C17:1 的含量較高，牦牛乳中 C19:1 和 C20:1 的含量較高。

3.5、多不飽和脂肪酸的比較

如圖 3d 所示，人乳、驢乳均能與其他乳區(qū)分開，因此，這些物種的 PUFA

組成也具有各自的特征。

人乳和驢乳的 PUFA 的含量較高，分別達(dá)到 22.36%和 19.42%。而在反芻

動(dòng)物乳中，PUFA 的含量為 3.79%（水牛乳）~ 6.33%（牦牛乳）。LA 是人乳和

驢乳中最主要的 PUFA，分別達(dá)到 19.23%和 14.81%。而在反芻動(dòng)物乳中，LA

的含量為 1.13%（牦牛乳）~ 2.60%（娟珊奶牛乳）。CLA n7 是乳中最重要的

CLA 之一，具有多種生物功能活性。CLA n7 在反芻動(dòng)物乳中含量較高，為

0.74%（荷斯坦和娟珊奶牛乳）~ 2.57%（牦牛乳），而在人乳和驢乳中含量很

低，僅為 0.16%和 0.36%。CLA n6 是乳中另一種 CLA，在乳中的含量普遍較

低。CLA n6 在驢乳中含量?jī)H有約 0.10%，卻是本研究所有物種乳中含量最高

的。

n3 PUFA 對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育和心血管疾病的預(yù)防具有重要的作用，包括

ALA、EPA、DPA n3、DHA 等。ALA 是乳中最主要的 n3 PUFA，在水牛乳中

含量最低，約為 0.14%，這與文獻(xiàn)報(bào)道基本一致，而在驢乳中的含量最高，達(dá)

到 2.57%。驢乳中的 C20:3 也是本研究所有物種乳中含量最高的，達(dá)到 0.10%，

二、研究成果

41

但并未檢測(cè)到 EPA 和 DHA。而在文獻(xiàn)報(bào)道中，驢乳中的 EPA 和 DHA 含量也

很低，僅有 0.01%和 0.03%。另外，DHA 在人乳中的含量最高，達(dá)到 0.38%，

而 EPA 和 DPA n3 在牦牛乳和駱駝乳中的含量較高，在牦牛乳中為 0.06%和

0.21%，在駱駝乳中為 0.06%和 0.18%，值得關(guān)注。

過量攝入 n6 PUFA 會(huì)增加罹患慢性疾病的風(fēng)險(xiǎn)。在 n6 PUFA 中，LA、

GLA、C20:2、C20:3、AA 和 C22:4 在人乳中含量最高，尤其是 LA，高達(dá)

19.23%；而 C22:2、DPA n6 在驢乳中含量最高。n6/n3 的比值應(yīng)控制在合理的

范圍內(nèi)，以保持 FA 的膳食平衡。人乳中 PUFA 的 n6/n3 高達(dá) 13.75，存在一定

的健康風(fēng)險(xiǎn)，這主要是 LA 含量過高造成的。而牦牛乳和駱駝乳的 n6/n3 較低，

分別為 1.09 和 1.78，這與文獻(xiàn)報(bào)道的結(jié)果一致。

3.6、聚類分析

根據(jù)圖 3a 和圖 4，對(duì)所有乳進(jìn)行聚類分析。如 PCA 圖 3a 所示，基于 FA

能將人乳和驢乳與反芻動(dòng)物乳明顯區(qū)分，而對(duì)于反芻動(dòng)物而言，駱駝乳和牦牛

乳能與其他反芻動(dòng)物乳（荷斯坦奶牛乳、娟珊奶牛乳、水牛乳和山羊乳）區(qū)分

開。這與熱圖 4 的聚類關(guān)系一致，即荷斯坦奶牛乳/娟珊奶牛乳→山羊乳→水牛

乳→牦牛乳/駱駝乳→驢乳/人乳。

圖 4 荷斯坦奶牛乳、娟珊奶牛乳、水牛乳、牦牛乳、山羊乳、駱駝乳、驢

乳和人乳中的脂肪酸組成熱圖

二、研究成果

42

四 、結(jié)論

本研究建立的 GC-MS 高通量檢測(cè)方法能同時(shí)測(cè)定 69 種 FA，在靈敏度和

檢測(cè)通量上具備優(yōu)勢(shì)，尤其是 OBCFA、MUFA 和 CLA。對(duì)荷斯坦奶牛、娟珊

奶牛、水牛、牦牛、山羊、駱駝和驢的生乳，以及人乳樣品的 FA 組成進(jìn)行測(cè)

定和系統(tǒng)比較，建立指紋圖譜并分析 FA 組成特征。結(jié)果表明，荷斯坦奶牛

乳、娟珊奶牛乳、水牛乳和山羊乳的 FA 組成相似， SFA 含量較高。牦牛乳和

駱駝乳的 FA 組成相似，OBCFA 含量較高，而 PUFA 的 n6/n3 比值較低，是平

衡人類膳食結(jié)構(gòu)的功能性食品。人乳和驢乳與這 6 種反芻動(dòng)物乳的差異較大。

驢乳中的 PUFA 和 MSCFA 含量較高，而 MUFA 含量較低。人乳中 SFA 的含量

極低，包括 OBCFA，而 MUFA 和 PUFA 的含量則很高，其中 DHA 和 LA 的含

量遠(yuǎn)高于其他動(dòng)物乳，PUFA 的 n6/n3 高達(dá) 13.75，而 MSCFA 和 CLA 的含量則

較低。

該研究成果已在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《Journal of Dairy Science》2021 年第 105 期

在線發(fā)表。王峰恩博士為第一作者，王加啟研究員與張養(yǎng)東副研究員為共同通

訊作者。

——F. Wang, M. Chen, R. Luo, G. Huang, X. Wu, N. Zheng, Y. Zhang, J.

Wang. Fatty acid profiles of milk from Holstein cows, Jersey cows, buffalos, yaks,

humans, goats, camels, and donkeys based on gas chromatography–mass

spectrometry. Journal of Dairy Science, 2021, https://doi.org/10.3168/jds.2021-20750.

二、研究成果

43

亞麻籽類型對(duì)瘤胃發(fā)酵和微生物組成的影響

1、研究背景

亞麻籽中含有豐富的 α-亞麻酸（ALA），作為富含 ω-3 多不飽和脂肪酸

（n-3 UPFA）的飼料，已經(jīng)廣泛地用于提高乳中 n-3 UPFA 的飼料研究中。在

飼養(yǎng)試驗(yàn)中亞麻籽的飼喂方式有多種，其中完整亞麻籽和粉碎亞麻籽是主要的

兩種飼喂形式。前人報(bào)道，與飼喂完整亞麻籽相比，飼喂粉碎亞麻籽提高乳中

的 n-3 UPFA（主要是 ALA）的效率更高。這個(gè)可能是由于與完整亞麻籽中

ALA 無(wú)法釋放而直接排出體外，導(dǎo)致 ALA 轉(zhuǎn)運(yùn)至乳中的效率降低有關(guān)。此

外，可能不同處理亞麻籽中 ALA 在瘤胃釋放不同，也會(huì)影響 ALA 轉(zhuǎn)運(yùn)至乳中

的效率。日糧多不飽和脂肪酸能夠改變瘤胃微生物的組成，但是亞麻籽不同的

ALA 的釋放形式或許會(huì)對(duì)瘤胃中微生物產(chǎn)生不同的影響，目前這方面的研究尚

缺。本試驗(yàn)的主要目的是探究飼喂粉碎亞麻籽與完整亞麻籽對(duì)瘤胃脂肪酸發(fā)酵

與瘤胃微生物組成的影響。我們猜測(cè)由于亞麻籽飼喂形式的不同，會(huì)對(duì)瘤胃脂

肪酸組成，發(fā)酵形式與瘤胃微生物的組成產(chǎn)生不同的影響。

2、試驗(yàn)設(shè)計(jì)

奶牛飼養(yǎng)參照中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部 2004 年頒布的《奶牛飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)》

進(jìn)行。試驗(yàn)選用 30 頭荷斯坦奶牛，采用完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，將奶牛隨機(jī)分為三

組。三組奶牛分別飼喂不含亞麻籽日糧（對(duì)照組；CK 組）、含完整亞麻籽日糧

（完整組；WF 組；能夠每天為奶牛提供 1500 克完整亞麻籽）和含粉碎亞麻籽

的日糧（粉碎組；GF 組；每天為奶牛提供 1500 克粉碎亞麻籽）。試驗(yàn)期為 5

周，其中試驗(yàn)期最后 1 周采集瘤胃液，用于瘤胃液脂肪酸、pH 值、氨態(tài)氮

（NH3-N）、揮發(fā)性脂肪酸與瘤胃微生物組成的測(cè)定。

3、試驗(yàn)結(jié)果

3.1、對(duì)瘤胃脂肪酸組成的影響

二、研究成果

44

瘤胃液脂肪酸采用氣相色譜-質(zhì)譜法進(jìn)行測(cè)定。如表 1 所示，試驗(yàn)結(jié)果發(fā)

現(xiàn)，在這三組中瘤胃中 ALA、二十碳五烯酸 (EPA)、總 n-3 UPFA 含量在 WF

組中最高（P<0.05），而在 CK 與 GF 組中沒有差異（P>0.05）。此結(jié)果說明，

不同形式的亞麻籽對(duì)瘤胃脂肪酸組成的影響不同，而由于完整亞麻籽需要通過

奶牛反芻，而后由牙齒進(jìn)行破碎釋放 ALA，此過程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，因此在瘤胃中

保持較高的 ALA、EPA 與 n-3 UPFA 的含量。這種長(zhǎng)時(shí)間的釋放可能會(huì)使得奶

牛瘤胃中持續(xù)的發(fā)生 ALA 生物氫化作用，這也是導(dǎo)致完整亞麻籽中 ALA 轉(zhuǎn)運(yùn)

至乳中效率低的原因。

表 1 日糧添加粉碎或完整亞麻籽對(duì)瘤胃脂肪酸組成的影響 (g/100 g 總脂

肪酸)

Treatments1

Items CK WF GF P-value

C6:0, Caproic 0.61±0.25 0.50±0.23 0.51±0.29 0.597

C8:0, Caprylic 0.48±0.31 0.50±0.30 0.71±0.33 0.230

C10:0, Capric 3.80±1.18 2.24±1.62 2.08±0.90 0.606

C12:0, Lauric 2.16±0.94 3.25±1.04 3.12±1.17 0.963

C14:0, Myristic 11.07±2.55 11.91±2.16 9.41±2.90 0.192

C16:0, Palmitic 55.87±5.09b 57.72±2.74b 62.18±5.05a 0.013

C18:0, Stearic 6.69±0.83 8.38±2.53 7.16±1.39 0.101

Other-C18:11 0.18±0.03 0.22±0.05 0.25±0.07 0.057

t9-C18:1, Elaidic Acid 0.04±0.01a 0.03±0.01b 0.04±0.01a 0.018

c9,c12-C18:2, linoleic acid 1.07±0.24 0.86±0.32 1.22±0.58 0.164

c9,c12,c15-C18:3, (ALA) 0.21±0.06b 0.44±0.26a 0.33±0.19ab 0.039

c5,c8,c11,c14c17-C20:5 (EPA) 0.47±0.52 0.85±0.69 0.32±0.38 0.099

二、研究成果

45

Total n-3 UPFA 0.67±0.50b 1.25±0.67a 0.69±0.33b 0.036

C22:0, Docosanoic acid 0.03±0.01 0.02±0.01 0.02±0.01 0.212

c3-C22:1, cis-3-Docosenoate 0.08±0.02 0.06±0.03 0.07±0.04 0.334

ALA = α-linolenic acid; EPA = Eicosapentaenoic acid; n-3 UPFA = omega-3

polyunsaturated fatty acid

1 Other-C18:1 = c8-C18:1, c6-C18:1, and c9-C18:1

3.2、對(duì)瘤胃內(nèi)環(huán)境的影響

瘤胃發(fā)酵指標(biāo)如表 2 所示，奶牛每日攝入 1500g 粉碎亞麻籽或完整亞麻籽

對(duì)瘤胃 pH 值與 NH3-N 含量沒有影響。但是，本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)日糧添加亞麻籽能夠

影響瘤胃中揮發(fā)性脂肪酸（VFA）的摩爾比。其中不同形式的亞麻籽對(duì) VFA 的

影響也不相同。與對(duì)照組相比，WF 與 GF 組中乙酸的摩爾比例降低，其中 GF

組最低（P <0.001）。而丙酸、丁酸、異丁酸、戊酸和異戊酸的摩爾比例變化

呈 CK＜WF＜GF 的趨勢(shì)。日糧中添加完整和粉碎亞麻籽能夠改變瘤胃發(fā)酵模

式，降低乙酸與丙酸的比例，但是乙酸與丙酸的比例在 WF 與 GF 組之間沒有

差異。已知在添加同類型的亞麻籽后發(fā)現(xiàn)，隨著添加量的增加瘤胃中 VFA 呈線

性變化。試驗(yàn)結(jié)果同樣也發(fā)現(xiàn)瘤胃中 VFA 與 ALA 的釋放量呈線性相關(guān)，同時(shí)

相對(duì)于完整亞麻籽，粉碎亞麻籽在瘤胃中 ALA 釋放量更大。

表 2 日糧添加粉碎或完整亞麻籽對(duì)瘤胃發(fā)酵指標(biāo)的影響

Treatments1

Items CK WF GF P-value

pH 7.07±0.14 6.94±0.23 6.86±0.26 0.115

NH3-N (mg/dL) 5.74±0.96 6.53±1.93 6.27±2.39 0.630

Molar proportion, %

Acetate 60.25±1.58a 52.02±1.85b 48.29±2.61c <0.001