中國牦牛種質資源及牦牛肉品質調控研究進展

王莉，魏健，李靜，王玉濤

（1. 喀什大學生命與地理科學學院，新疆帕米爾高原生物資源與生態重點實驗室，新疆 喀什 844000；2. 喀什市第二中學，新疆 喀什 844000）

優異的種質資源是遺傳育種及其他生命相關學科的物質基礎，是國家戰略性資源，事關種業振興全局。牦牛（Bos grunniens）是分布于青藏高原及其毗鄰高山、亞高山地區的特有畜種資源，能夠適應高寒、缺氧、極端干燥等惡劣環境，是高原牧民生產生活重要的特有畜種［1-2］。牦牛的肉、乳、毛、糞等均是牧民主要的生產資料來源，同時在山區物資托運及固疆守邊等方面扮演重要角色，其對生產區域的生態價值、經濟價值和社會價值不可替代［3］。前期已有學者對我國牦牛種質資源及其肉品質改善方式的研究成果進行了總結。近年來，我國在牦牛優質地方品種遺傳資源調查、申報、審定和鑒定方面又有了很大進展，同時在消費升級背景下，對牦牛肉品質要求不斷提升，推動相應牦牛肉品質調控方式和相關研究不斷革新升級，相關認識也更為深入和豐富。因此，本文通過對已有文獻的梳理和歸納，對我國牦牛種質遺傳資源現狀及牦牛宰前宰后肉品質調控進展進行了較系統概述，并對牦牛肉品調控改善前景進行了討論，以期為牦牛種質資源保護、牦牛肉品質改善提升及高質化利用和生產加工提供參考。

1 中國牦牛種質資源現狀

2020 年末，我國牦牛存欄數約1 400 萬頭，約占世界總數的95%以上，是世界上牦牛數量和品種最多的國家，主要集中分布在青海、西藏、四川、甘肅、新疆和云南等地，少量分布于河北省北部山區［1，4-5］。2021 年1月公布的2021 版《國家畜禽遺傳資源品種名錄》中收錄的地方牦牛品種有18個，培育品種有2個，分別是大通牦牛和阿什旦牦牛。2021年底，帕米爾牦牛和查吾拉牦牛作為10大新發現的優異畜禽遺傳資源被列入畜禽遺傳資源名單。帕米爾牦牛分布在新疆維吾爾自治區帕米爾高原東部海拔超過4 000 m的荒漠草場，中心產區主要在克孜勒蘇柯爾克孜自治州（克州）及喀什地區塔什庫爾干塔吉克自治縣，現存欄約18.4 萬頭，其中克州12.8 萬頭、喀什地區5.6 萬頭［6］。查吾拉牦牛主要分布在西藏那曲海拔4 700 m左右的高原地區，聶榮縣下曲鄉和查當鄉是查吾拉牦牛的中心產區，存欄約7.23 萬頭［7］。目前，被列入《國家畜禽遺傳資源品種名錄》的地方牦牛品種共20 個，具體分布及存欄情況見表1。此外，根據牦牛各品種間的遺傳多樣性，運用隨機擴增片段長度多態性（RAPD）和微衛星（SSR）標記及牦牛線粒體基因組（mtDNA）D-loop區基因序列分析，支持將地方牦牛品種劃分為青藏高原型和橫斷高山型2個類型的觀點，但大多數研究涉及品種數量少，缺乏系統性，每個類型所包括的具體品種結果不盡相同，至今仍無定論［8］。

表1 中國牦牛地方品種分布及存欄情況［4-5］Table 1 Distribution and stock of local yak breeds in China

2 牦牛肉品質調控

目前，消費者對肉產品的關注點正逐漸聚焦于質量安全、營養價值、生產體系以及來源信息等非價格因素。牦牛常年生活于高海拔無污染天然牧場，主要采食天然優質牧草，因此牦牛肉具有“優質綠色肉食品”的獨特優勢［9］。牦牛肉蛋白質含量較高（約21.6%），脂肪含量較低（1.6%～4.7%），8 種人體必需的氨基酸的含量占總氨基酸含量的35%以上，n-3系列功能性脂肪酸含量顯著高于秦川牛、西門塔爾牛等黃牛品種，富含維生素和礦物質元素，尤其Fe含量遠高于黃牛肉，保水性能好、熟肉率高［10-20］。牦牛肉的這些獨特優點深受消費者親睞，不過，牦牛肉也存在著明顯缺陷，比如多不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸比值偏小、飽和脂肪酸和n-6/n-3值較高，脂肪沉積效率和大理石花紋評分低，嫩度、肉色穩定性和總體感官較差等，同時傳統放牧牦牛生產模式存在周期長、收益低、草場壓力大等問題，導致加工及食用途徑受到一定限制，缺乏市場競爭力［11，21-24］。因此，進一步探究提升牦牛肉品質調控措施已成為牧民、科研人員和消費者重點關注的問題，目前主要通過宰前遺傳育種改良調控和營養調控及宰后物理化學調控三種途徑對牦牛肉品質進行改善提升。

2.1 遺傳育種改良調控

遺傳性狀是影響畜禽肌肉品質的重要因素，牦牛育種改良及肉質優良品種培育是提高生產性能和改善牦牛肉品質的有效途徑和發展方向［25-27］。目前，我國已有大通牦牛和阿什旦牦牛2個完全自主知識產權的人工培育肉用型牦牛新品種。大通牦牛和阿什旦牦牛分別于2005年和2019年通過國家鑒定，是世界上僅有的2個人工培育牦牛新品種，大通牦牛是在家牦牛群體（母本）中導入野牦牛（父本）優良遺傳基因，適度利用近交進行閉鎖四級繁育體系培育的含1/2野牦?；虻碾s種牦牛。阿什旦牦牛主要采用群體繼代選育法，以更適合舍飼化養殖管理的無角牦牛為父母本，通過完善的四級繁育體系育成。這2 種牦牛均具有生長發育快（18 月齡體質量比當地牦牛提高24%以上），繁殖率高（比當地同齡牦牛提前1～1.5 歲投入繁殖，繁殖成活率為60%～85%）、產肉性能高（成年牦牛屠宰率為47%～50%），抗逆性強（越冬死亡率小于1%）等特點［28-29］。Zhang等［30］認為，大通牦牛肌間脂肪酸構成優于當地黃牛，營養價值更高。侯麗等［20］研究發現，與成年環湖牦牛、青南牦牛和秦川牛相比，大通成年牦牛肉中除色氨酸、天冬氨酸和脯氨酸外其他各種氨基酸、必需氨基酸（6.061 g/100 g）、油酸（41.05±1.41）%和亞油酸（23.00%以上）的含量均比較高。李維紅等［31］和席斌等［32］對大通牦牛肉和青海高原牦牛肉的氨基酸進行比較，發現大通牦牛肉的必需氨基酸比例更為合理。冶成君［21］指出，大通犢牦牛肉的肌纖維較細，肉色和保水性較好，開發利用價值高，這與羅毅皓等［22］、劉勇［33］和張永輝［34］的研究結果相似。吳曉云等［35］發現，4 歲齡阿什旦牦牛經170 d 舍飼育肥后，背最長肌pH45min值、亮度L*24h、黃度b*24h、熟肉率和剪切力均顯著降低，食用品質明顯改善。當前對大通牦牛肉質性狀研究較多，但對新品種阿什旦牦牛肉品質及與其他品種牦牛肉品質的相關對比分析較少。

此外，有很多學者對其他品種牦牛的肉質性狀相關功能基因也在不斷深入發掘、篩選和驗證，為牦牛遺傳育種奠定基礎，以實現肉質優良品種選育。如表2所示，劉自增和閻萍［36］研究發現，除了硬脂酰輔酶A 脫氫酶（SCD1）基因會影響天祝白牦牛背最長肌脂肪酸去飽和作用外，瘦素（Leptin）基因外顯子2 和3 上7 個SNPs 位點中4 個錯義突變也會對脂肪酸的組成產生影響。同年劉自增［37］在甘南、大通和天祝牦牛背最長肌肥胖基因（OB）與SCD1中獲得13 處影響肌肉脂肪酸含量的SNPs 位點。曹健等［38-39］分析脂肪型脂肪酸結合蛋白（A-FABP和HFABP）基因多態性與甘南牦牛肉質性狀的關聯表明，4.5～5歲齡A-FABP基因的AA型嫩度極顯著高于BB 型，H-FABP基因的AA 型熟肉率顯著高于AB 型，A-FABP和H-FABP基因突變可作為牦牛肉質性狀潛在分子標記位點。焦斐［40］通過對甘南、天祝和大通牦牛編碼一磷酸腺苷激活蛋白激酶γ3亞基的PRKAG3基因和脂肪酸合成酶（FASN）基因多態位點與肉質性狀關聯分析發現，PRKAG3基因P1位點在第3內含子發現A→G 突變，AA 型個體的失水率顯著高于AB型，pH24h值顯著低于AB型；P4位點在第9 內含子發現G→A 突變，PQ 型個體的失水率顯著高于PP型，而熟肉率、pH24h值、剪切力和脂肪含量差異不顯著。FASN基因F3B 位點M 等位基因、F34B位點上H等位基因和F35位點上E等位基因均對牦牛肉脂肪含量起正面效應。褚敏等［41］在研究FASN基因第3 內含子SNPs 位點與牦牛部分肉質性狀相關性時也得出了類似的結論。秦文［42］發現，甘南牦牛背最長肌FASN基因mRNA表達量與C10：0 呈極顯著正相關。陳海青等［43-44］、潘紅梅［45］、牛曉亮［46］和陳杰［47］研究發現，細胞骨架蛋白（ANK1）基因、鈣蛋白酶（CAPN）基因家族中的CAPN1、CAPN3、CAPN4和鈣蛋白酶抑制蛋白（CAST）基因的多個SNPs 位點均與甘南牦牛肉的嫩度和保水性顯著相關，且相關性受年齡影響。Temizkan等［48］指出，ANK1對牛肉嫩度的影響較大，且ANK1與肉質性狀的關聯性較鈣蛋白酶1（CAPN1）基因更強。根據官久強等［49］和張海波等［50］的研究，通過抑制激素敏感脂肪酶（HSL）和肉堿轉移酶-1（CPT-1）基因的表達，可促進麥洼牦牛肌內脂肪沉積，提高嫩度。石斌剛［51］以不同月齡天祝白牦牛為研究對象，通過轉錄組、蛋白質組學和熒光定量等方法分析獲得了FASN、FABP3、FABP4等24個與肌內脂肪沉積相關的基因和蛋白。上述研究均是從遺傳角度篩選與牦牛肉質性狀相關的候選基因，可為后續牦牛選育改良、遺傳分子育種等工作提供參考，但對牦牛肉品質關鍵調控基因、品質性狀與各基因之間的關聯及各基因的網絡調控關系的研究還不夠深入，相關基因的功能和調控機制仍然需要進一步探索和精確驗證。

表2 牦牛肉質性狀相關候選基因及其潛在功能Table 2 Candidate genes and potential functions of yak meat quality

2.2 營養調控

通過營養調控改善牦牛肉品質已成為牦牛高效生產過程中的共識。目前營養調控肉品質主要是在冷季或暖季對牦牛進行補飼或舍飼，根據牦牛生長期能量代謝、氮代謝及其他營養需要，通過適宜添加形式和添加量，向牦牛日糧中增加能量水平、蛋白質、脂肪、礦物質、氨基酸和生物活性物等營養物質，以達到牦牛高效生產及改善肉質的目的［52-54］。姚喜喜等［55］研究發現，在飼喂80%全貯玉米和20%小麥秸稈的基礎上，以玉米、麩皮、菜粕、小蘇打、鹽、預混料為主配制凈能6.94 MJ/kg 的日糧水平，經15 d 預飼期和90 d 正試期后，能顯著提高舍飼大通牦牛的眼肌面積和pH值，但會使牦牛肉色L*值降低。陳光吉［56］以麥洼牦牛為研究對象，以玉米秸稈和鮮酒糟為日糧粗料，以玉米、麥麩、豆粕、發酵酒糟、碳酸鈣、磷酸氫鈣、硫酸鈉、小蘇打、食鹽、氯化膽堿、礦舔及多維1為精料配制綜合凈能水平（預飼期7 d、正試期90 d），發現不同能量水平日糧對麥洼牦牛肉的pH值、保水性、常規營養成分及氨基酸含量均無顯著影響，但凈能4.48 MJ/kg 的日糧水平可以提高牦牛肉的不飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸相對含量。這與周立業［57］、孫鵬飛［58］和方雷［59］的研究結果相似，但與楊媛麗［60］和郝力壯［61］研究結果有差異，后兩位學者均認為，對放養牦牛進行舍飼或補飼能顯著提高牦牛肉的食用品質和營養品質，同時會調節參與牦牛機體蛋白質和氨基酸代謝、脂肪酸代謝、碳水化合物代謝、維生素代謝、礦物質代謝及免疫代謝途徑等功能相關的代謝通路。馬志遠［62］在牦牛飼料中添加不同水平的過瘤胃氨基酸和礦物質緩釋丸，預飼期7 d，正試期90 d 后，牦牛肉的肉色，滴水損失及剪切力均有改善。王鴻澤［63］發現，增加環湖牦牛的日糧能量水平會促進背最長肌脂肪合成基因、脂肪轉運基因及減緩脂肪分解基因mRNA的表達，促進肌內脂肪沉積，進而改善嫩度、保水性、風味及營養成分的組成和含量。由以上研究結果可知，通過營養調控方式可改善牦牛肉的食用品質，但對肉的常規營養成分影響程度不盡相同，需進一步結合肉品質研究相關調控機理，制定相應補飼標準，在保留牦牛肉現有優點的基礎上，提升牦牛肉品質。

2.3 宰后物理化學調控

剛屠宰完的牦牛肉最明顯的缺陷是嫩度差、肉色不穩定、風味不佳，而嫩度、肉色和風味均是影響牦牛肉品質最直觀重要的感官因素，既會影響消費者的接受性和購買欲，又會降低牦牛肉的食用價值、商品價值和加工利用性。因此，如何改善牦牛肉的嫩度、維持肉色穩定性及提高牦牛肉的風味是當前宰后調控改善牦牛肉品質的研究熱點。宰后牦牛肉嫩度可通過物理和化學兩類方式調控改善。物理嫩化法主要有成熟、電刺激和振動處理，化學嫩化法主要是通過向牦牛肉中添加鈣鹽、外源酶和磷酸鹽等改善嫩度。Zhang 等［64］將牦牛背最長肌在4 ℃成熟21 d 后，剪切力值顯著降低了60%。成熟期間嫩度的變化與肌原纖維小片化、結構彈性網狀蛋白含量及內源蛋白酶的降解作用等有關［10］。鄭祖林等［65］對宰后天祝白牦牛胴體立即進行低壓電流刺激發現，電刺激處理能明顯加速牦牛肉成熟期間糖酵解速度，使pH急速下降，肌原纖維小片化程度增大，剪切力值顯著降低，使嫩度、多汁性及風味得到改善，特別對品質較差的后半軀部位肉效果尤為顯著。Lang等［66］發現，電刺激結合成熟能顯著提高冷熱剔骨甘南牦牛肉的嫩度。這可能是電刺激加速宰后牦牛肉ATP 和糖原消耗，加快pH 下降速率，使鈣蛋白酶（calpain）被更早激活，進而加快骨骼肌肌原纖維骨架蛋白—肌鈣蛋白-T（Troponin-T）和肌間線蛋（Desmin）降解，破壞肌纖維結構，提高嫩化速率，達到改善肉品質的目的［67-70］。楊璐［71］利用加氯鹽振動技術對牦牛肉進行嫩化處理，發現加鹽振動處理可顯著破壞牦牛背最長肌肌原纖維結構，加大肌原纖維水解程度，嫩化效果明顯。馬秀利［72］用CaCl2溶液處理宰后牦牛背最長肌發現，Ca2+可加快肌肉能量代謝活動，使糖酵解加速，降低肌肉內環境pH值，激活并提高成熟前期鈣激活酶和細胞凋亡酶活性，加快成熟速度，使牦牛肉在72 h內完成成熟，剪切力值（4.24 kgf）不足非CaCl2組（8.65 kgf）的一半，達到較好的嫩度和口感，這與高永芳［73］、Wang 等［74-75］的研究結果相似?？赡芘c單磷酸腺苷活化蛋白激酶（AMPK）及其級聯激活效應相關［76-77］。陳一萌等［78］將超聲波、木瓜蛋白酶、超聲輔助木瓜蛋白酶、發酵、超聲輔助木瓜蛋白酶+發酵這5種牦牛肉嫩化方法進行了比較，5個處理組的牦牛肉肌原纖維小片化指數均顯著高于對照組，硬度、彈性、內聚性和咀嚼性顯著低于對照組，其中超聲波輔助木瓜蛋白酶組最低。楊敏等［79］用磷酸鹽處理牦牛肉發現，磷酸鹽對牦牛肉的嫩度也有改善作用，但嫩化效果較CaCl2差。目前在牦牛肉嫩度改善方面就宰后內源酶對肌纖維組織結構及肌原纖維骨架蛋白的作用研究較為深入，而對宰后牦牛肉肌內結締組織特性、變化及調控改善方式缺乏系統和深入研究。

牦牛宰后成熟除了能改善肉的嫩度外，還可對肉色和肉的風味產生影響。王琳琳等［80］發現，肌肉部位和肌纖維類型均可顯著影響麥洼牦牛肉成熟過程中的肉色穩定性。陳騁［81］將甘南牦牛背最長肌在4 ℃成熟7 d后，發現L*值、a*值和氧合肌紅蛋白相對含量分別顯著降低8.22%、34.53%、33.66%，H*值和高鐵肌紅蛋白相對含量分別顯著升高37.73%、315.89%，肉色主要特征為紅色度降低，肉色劣變的根本原因是肌紅蛋白氧化和線粒體高鐵肌紅蛋白還原能力降低，同時伴隨著脂質氧化程度的升高，脂質氧化產物己醛和壬醛是影響肉色穩定性的主要因子，而內源抗氧化物質α-生育酚和肌肽能夠抑制微粒體脂質氧化、降低肌紅蛋白氧化速率。馬騁［82］研究發現，宰后牦牛肉成熟期間，用60%O2和40%CO2氣調包裝，肉色較穩定，還原型輔酶（NADH）和乳酸脫氫酶（LDH）是影響肉色的酶促因素。陳煉紅等［83］指出，通過增加NADH、糖原含量、LDH活性和降低乳酸含量可抑制單磷酸腺苷激活蛋白激酶（AMPK）活性，而抑制AMPK活性有利于維持牦牛背最長肌在成熟期間肉色的穩定性。已有研究表明，宰后成熟有利于牦牛肉風味的改善，李永鵬等［84］、師希雄等［85］和?，B等［86］采用固相微萃?。℉SSPME）和氣相色譜-質譜（GC-MS）聯用技術檢測分析甘南牦牛肉和西藏斯布牦牛肉成熟過程中的風味物質，發現成熟過程中總體風味物質增多，且宰后成熟可增強了牦牛肉的肉香味，減弱牦牛肉的脂肪味和牧草中特殊成分對牦牛肉風味的不良影響。

3 結論與展望

我國牦牛種質資源豐富，經濟潛力巨大，但牦牛肉在嫩度、肉色和脂肪沉積等方面存在一定缺陷，這些因素在一定程度上限制了牦牛肉產業發展，通過科學的肉品調控方式可提升牦牛肉品質、增強市場競爭力。目前雖然對宰前遺傳育種改良、營養調控和宰后物理化學調控獨立改善牦牛肉的品質有較深入的認識和研究，但對牦牛肉品質宰前和宰后的系統關聯調控研究較少，應結合宰后牦牛肉品質調控方式，對牦牛肉質關鍵調控基因與品質性狀之間的關聯開展完整系統深入研究，以揭示各基因對牦牛營養調控及宰后肉質調控的網絡關系和機理，制定相應飼養標準，達到提升牦牛肉品質的目的。