紫花苜蓿（Medicago sativa L.）被誉为牧草之王，具有产量高、营养品质好、消化率高和适应性强等优点[1]。紫花苜蓿中蛋白质含量较高，氨基酸含量丰富，种类齐全[2]。紫花苜蓿中氨基酸含量比例均衡，能够满足动物的营养需要，已逐渐成为奶牛等反刍动物日常中常用的粗饲料[3-4]。研究紫花苜蓿的氨基酸组成和含量，既可平衡氨基酸含量使动物充分吸收利用，又能够达到节约成本、减少浪费的目的[5]。游离氨基酸是植物中主要的化学成分之一，是衡量植物品质的重要指标之一，也是衡量动植物品质的重要指标。游离氨基酸含量与动植物的香气、风味等品质相关[6-7]。Fan等[8]通过将蛋白质与代谢组学相结合，结果发现，大多数差异表达的蛋白质和代谢物均参与氨基酸的生物合成过程。姜健等[9]研究发现，不同苜蓿品种间、同一品种的不同部位间，氨基酸含量差异较大。Suwignyo等[10]研究苜蓿的干燥方式，通过阳光直接照射、温室的篷布下或在55 ℃的烤箱中进行干燥，3种干燥方式不影响苜蓿干草的氨基酸含量。目前有关牧草的氨基酸的研究很多，但对氨基酸结合营养品质评价方面的研究较少。因此，本研究分别测定紫花苜蓿的营养品质和氨基酸含量，通过主成分分析法对紫花苜蓿营养品质及氨基酸进行综合评价，探讨氨基酸在苜蓿干草品质评定中的作用。1材料与方法1.1试验地点试验地位于呼和浩特市赛罕区内蒙古农业大学试验地，地处内蒙古自治区中部、大青山南侧，位于北纬40°36′~40°57′、东经110°40′~112°10′，地属典型的温带大陆性气候。年平均降水量为335.2~534.6 mm，且主要集中在7—8月。年平均气温为6.7 ℃，无霜期为113~134 d。1.2试验设计供试品种分别为皇后、WL319HQ和Bara310SC，于2020年6月1日种植。采用随机区组设计，每个品种种植3个小区，共计9个小区，每个小区面积为30 m2（5 m×6 m），小区间间隔50 cm。试验材料生长第2年进入初花期（2021年6月8日）时收获，留茬5 cm，每个小区随机选取1 m2样方进行刈割，设置3个重复。供试紫花苜蓿基本情况见表1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.02.021.T001表1供试紫花苜蓿基本情况编号品种来源原产地秋眠级1皇后百绿加拿大22Bara310SC百绿美国33WL319HQ正道美国31.3测定指标及方法1.3.1产量和常规营养指标干草产量：每个小区随机选取1 m2样方刈割测定鲜草产量，取3次重复，随机称取约300 g自然晾晒至安全含水量，折算干草产量。采用烘干减重法测定干物质（DM）含量：将试验样品65 ℃烘干48 h至恒重，测量干重，计算干物质含量。采用全自动杜马斯定氮仪测定粗蛋白质（CP）含量；采用ANKOM2000I型纤维分析仪测定中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）含量；采用马弗炉550 ℃灰化法测定粗灰分（Ash）含量；采用索氏脂肪提取法测定粗脂肪（EE）含量。计算粗饲料相对饲喂价值（RFV）[11]。RFV=(88.9-0.779×ADF)×(120/NDF)/1.29(1)1.3.2氨基酸样品制备及计算试验方法参照GB/T 18246—2019，使用S-433 D全自动氨基酸分析仪，采用盐酸水解法；精确称取45~50 mg紫花苜蓿样品置于安培管，加入10 mL 6 mol/L的盐酸，氮吹仪瓶口充入氮气30 s，密封（110±2）℃恒温干燥箱内水解24 h，冷却，过滤，定容至25 mL。取1 mL于试管中，平行蒸发仪蒸干后加入5 mL柠檬酸钠缓冲溶液复溶，使氨基酸浓度适宜，振荡，混匀，0.22 μm滤膜过滤装入1.5 mL进样瓶。根据测定的17种氨基酸计算必需氨基酸（EAA）[12]、非必需氨基酸（NEAA）、总氨基酸（TAA）、呈味氨基酸（DAA）[13]、功能性氨基酸（FAA）[14]。1.4数据统计与分析数据采用Excel 2019进行统计，SAS 9.2软件对数据进行单因素方差分析，采用SPSS 25进行主成分分析。结果以“平均值±标准误”表示，P0.05表示差异显著。2结果与分析2.1不同紫花苜蓿品种产量和营养品质分析（见表2）由表2可知，不同紫花苜蓿品种的干草产量、粗蛋白质、中性洗涤纤维和粗脂肪含量均存在显著差异（P0.05）。皇后的干草产量、粗脂肪含量显著高于WL319HQ和Bara310SC（P0.05）；WL319HQ和Bara310SC的粗蛋白质含量、中性洗涤纤维含量均显著高于皇后（P0.05）。不同紫花苜蓿品种的干物质、酸性洗涤纤维、粗灰分和相对饲用价值含量均无显著差异（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.02.021.T002表2不同紫花苜蓿品种产量和营养品质分析（干物质基础）项目皇后WL319HQBara310SC干草产量/(kg/hm2)5 494.45±92.11a3 616.77±267.77c4 489.18±90.96b干物质/%17.38±0.1617.11±0.5818.70±0.36粗蛋白质/%19.20±0.30b22.27±1.13a22.13±0.08a酸性洗涤纤维/%33.92±1.7431.30±1.7632.57±1.44中性洗涤纤维/%36.26±0.68b39.15±0.42a39.20±0.06a粗灰分/%11.05±0.1910.90±0.4010.99±0.22粗脂肪/%1.57±0.03a1.44±0.02b1.35±0.02b相对饲用价值160.49±6.07153.27±1.70150.77±2.76注：同行数据肩标不同字母表示差异显著（P0.05），相同字母或无字母表示差异不显著（P0.05）；下表同。2.2不同品种紫花苜蓿氨基酸含量与组分分析（见表3）由表3可知，不同品种紫花苜蓿氨基酸含量丰富，种类齐全。本试验采用盐酸水解法，仅检出17种氨基酸，色氨酸在水解过程中被破坏未检测到，但并不排除其他氨基酸存在的可能性。17种氨基酸及计算指标中仅异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸和必需氨基酸间存在显著差异（P0.05），其余种类氨基酸含量差异不显著（P0.05）。不同品种紫花苜蓿的氨基酸含量呈现一定的规律性，含量最高的氨基酸均为天冬氨酸，高达2.05%~2.21%；含量最低的均为蛋氨酸，仅为0.18%~0.28%。Bara310SC的异亮氨酸含量显著高于其他品种（P0.05），皇后和Bara310SC的赖氨酸含量显著高于WL319HQ（P0.05）。不同品种紫花苜蓿总氨基酸含量为17.27%~19.04%，必需氨酸含量为6.58%~7.61%，非必需氨基酸含量为10.69%~11.43%。不同品种紫花苜蓿中呈味氨基酸含量均高于35%，功能性氨基酸含量均高于25%。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.02.021.T003表3不同品种紫花苜蓿氨基酸含量及组分分析（干物质基础）项目皇后WL319HQBara310SC天冬氨酸2.13±0.092.05±0.052.21±0.02苏氨酸*0.94±0.040.90±0.040.96±0.01丝氨酸0.91±0.040.87±0.040.93±0.03谷氨酸2.08±0.071.94±0.032.10±0.04脯氨酸0.94±0.050.92±0.030.99±0.04甘氨酸0.96±0.030.99±0.041.03±0.03丙氨酸1.27±0.051.24±0.051.32±0.03半胱氨酸0.54±0.010.56±0.020.56±0.01缬氨酸*1.27±0.051.25±0.011.27±0.01蛋氨酸*0.24±0.020.18±0.030.28±0.09异亮氨酸*0.76±0.04b0.69±0.04b1.01±0.06a亮氨酸*1.49±0.08ab1.42±0.05b1.65±0.04a酪氨酸0.77±0.020.72±0.080.70±0.04苯丙氨酸*1.10±0.031.03±0.101.17±0.04组氨酸*0.36±0.020.35±0.010.41±0.03赖氨酸*1.25±0.05a1.11±0.02b1.27±0.02a精氨酸*1.11±0.051.06±0.031.18±0.02总氨基酸18.13±0.4617.27±0.5119.04±0.31必需氨基酸8.53±0.18ab7.98±0.24b9.20±0.14a非必需氨基酸11.07±0.3610.69±0.3011.43±0.20呈味氨基酸6.44±0.236.21±0.166.67±0.09功能性氨基酸4.69±0.204.42±0.104.93±0.08注：“*”为必需氨基酸。%2.33种紫花苜蓿的产量、营养品质和氨基酸等指标的主成分分析（见表4、表5）分析上述干草产量、粗蛋白质、相对饲用价值和氨基酸等指标，各指标各有优劣，无法直接判断哪个品种最好。因此，对不同品种紫花苜蓿的产量、干物质、粗蛋白质、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维、粗灰分、粗脂肪、相对饲用价值、总氨基酸、必需氨基酸、非必需氨基酸、呈味氨基酸和功能性氨基酸等13个指标进行主成分分析。根据主成分特征值大于1和累计贡献率大于85%的原则，进行主成分提取。由表4可知，根据主成分提取原则，2个主成分的累计贡献率达到100%，大于85%，表明这2个主成分能够有效反映3个品种紫花苜蓿所有的信息。因此，选取前2个主成分进行分析。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.02.021.T004表4主成分的特征值和贡献率主成分初始特征值提取载荷平方和总计方差百分比/%累积/%总计方差百分比/%累积/%17.04854.21354.2137.04854.21354.21325.95245.7871005.95245.787100第1主成分的特征值为7.048，方差贡献率为54.213%，在粗灰分、总氨基酸、必需氨基酸、非必需氨基酸、呈味氨基酸和功能性氨基酸等指标有较高的绝对值系数，说明第1主成分基本反映了粗灰分、总氨基酸、必需氨基酸、非必需氨基酸、呈味氨基酸和功能性氨基酸等指标，主要反映紫花苜蓿氨基酸含量。因此，可将第1主成分综合为“氨基酸因子”。第2主成分的特征值为5.952，方差贡献率为45.787%，干草产量、干物质、粗蛋白质、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维、粗脂肪和相对饲用价值在第2主成分上的系数绝对值大于其他指标，说明第2主成分基本反映了干草产量、干物质、粗蛋白质、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维、粗脂肪和相对饲用价值等指标，主要反映紫花苜蓿营养品质。因此，可将第2主成分综合为“营养因子”。由表5可知，前2个主成分的特征向量，得出2个主成分的线性方程Y1、Y2，以每个主成分对应的方差相对贡献率作为权重建立综合评价模型：10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.02.021.T005表5初始因子成分矩阵及特征向量序号指标主成分特征向量12121CL0.755-0.6560.284-0.2692DM0.7410.6720.2790.2753CP-0.4010.916-0.1510.3754ADF0.770-0.6380.290-0.2625NDF-0.3500.937-0.1320.3846Ash0.847-0.5310.319-0.2187EE-0.046-0.999-0.017-0.4098RFV0.122-0.9930.046-0.4079TAA0.9250.3790.3480.15510EAA0.9090.4160.3420.17111NEAA0.9370.3490.3530.14312DAA0.9310.3640.3510.14913FAA0.9430.3320.3550.136Y1=0.284×CL+0.279×DM-0.151×CP+0.29×ADF-0.132×NDF+0.319×Ash-0.017×EE+0.046×RFV+0.348×TAA+0.342×EAA+0.353×NEAA+0.351×DAA+0.355×FAAY2=-0.269×CL+0.275×DM+0.375×CP-0.262×ADF+0.384×NDF-0.218×Ash-0.409×EE-0.407×RFV+0.155×TAA+0.171×EAA+0.143×NEAA+0.149×DAA+0.136×FAA根据主成分得分方程计算主成分得分和以各个主成分方差贡献率占两个主成分总方差贡献率的比率为权重计算的综合得分，构建苜蓿综合评价模型：Y=0.542 1×Y1+0.457 9×Y2。根据上述综合评价模型计算出各不同品种紫花苜蓿的综合评价分值，分值越高，该品种的综合价值越高，主成分得分及排名见表6。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.02.021.T006表6主成分得分和综合得分品种第1主成分得分Y1第2主成分得分Y2综合得分Y排序Bara310SC1.912.202.041皇后1.12-2.62-0.602WL319HQ-3.030.43-1.453由表6可知，根据Y1与Y2计算综合得分Y，进行排序，综合得分最高的是Bara310SC，皇后次之，WL319HQ的综合得分最低。3讨论3.1不同品种的紫花苜蓿营养品质分析营养品质是衡量饲草品质的关键性评价指标，直接影响家畜采食的适口性以及消化率[15]。饲草的粗蛋白质、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量和相对饲用价值等是衡量牧草营养品质的重要指标。不同品种紫花苜蓿的干草产量差异显著，皇后的产草量最高。粗蛋白质是牧草最重要的营养成分之一。本试验通过对3个紫花苜蓿品种初花期的粗蛋白质含量进行对比，WL319HQ的粗蛋白质含量最高，其次是Bara310SC。李雅璐等[16]对呼伦贝尔地区的35个紫花苜蓿品种的营养品质评价发现，WL319HQ的粗蛋白质含量高于本研究结果。与本研究产生差异的原因，可能是受到牧草品种和种植的地理环境、收获的生育期等影响[17]。本研究中，紫花苜蓿的干草产量越高，粗蛋白质含量越低，紫花苜蓿产量与粗蛋白质间呈负相关，与何亚丽等[18]研究结果一致。中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维主要影响家畜的采食量和消化率。本研究中，中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维与丘金花等[19]研究广西地区的6个国内外品种有所不同，研究结果存在差异的原因可能与气候、种植区域、品种等因素有关。杨小翠等[20]研究了紫花苜蓿不同品种、年份和茬次的相对饲用价值，其供试品种的相对饲用价值为104.66~222.15，与本研究结果不一致。根据中国畜牧业协会发行的团体标准T/CAAA 001—2018，3个苜蓿品种的粗蛋白质、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维等指标各有优劣，综合比较难以区分最优品种。3.2不同品种紫花苜蓿氨基酸的差异性分析氨基酸是构成蛋白质的基本单位，氨基酸含量、种类和比例等直接影响蛋白质的构成，进而影响家畜对粗饲料蛋白的吸收利用。因此，氨基酸是评价粗饲料饲用价值的重要指标[21]。必需氨基酸无法自身合成，必须外源获取；动物体生长发育所需要的必需氨基酸与人体有所差异[12]。非必需氨基酸指生物体内能合成的氨基酸。呈味氨基酸是紫花苜蓿蛋白质的重要组成成分，其组成比例和含量可影响牲畜机体健康[22]。功能性氨基酸是指除合成蛋白质外，有其他特殊功能的氨基酸，不仅维持动物正常生长，还可参与牲畜体内各种物质的合成[23-24]。本试验发现，紫花苜蓿中呈味氨基酸占总氨基酸的35%以上，丰富的呈味氨基酸可改善牲畜的肉品质和肉产品的营养价值[14]。研究表明，配方中添加40%的苜蓿能够使羔羊沉积更加丰富的必需氨基酸和呈味氨基酸，肉产品营养价值也有所提高[25]。功能性氨基酸调控生物体内的代谢平衡，各种氨基酸相互关联；当某种氨基酸缺乏时，会导致其他氨基酸营养失衡[26-27]。本研究中，不同品种紫花苜蓿中含量最高的氨基酸均为天冬氨酸，含量最低的均为蛋氨酸，天冬氨酸含量与魏双霞等[28]的研究结果一致，蛋氨酸含量不一致，可能与紫花苜蓿样品的采集时间、气候和环境不同有关。3.3不同紫花苜蓿品种的营养品质和氨基酸综合分析紫花苜蓿作为一种经济型粗饲料，若仅以某一指标或几个指标来评价紫花苜蓿的营养品质或饲用价值，具有较强的片面性[29]。主成分分析法兼顾了各个指标对其营养品质或饲用价值的贡献作用，能够更全面地综合评价苜蓿的营养品质和饲用价值，使试验结果更加客观、准确[30]。穆麟等[31]通过加权隶属函数分析法对洞庭湖区14个品种的紫花苜蓿进行综合评价，结果表明，WL525、55v12、吉利、南苜701和WL656等5个品种综合评价较高。但是，穆麟等[31]仅对营养品质和农艺性状等指标进行综合分析，忽略了氨基酸这一构成蛋白质的基本单位。赖氨酸和蛋氨酸是奶牛和肉牛的第一和第二限制性氨基酸[32]。蛋氨酸和苏氨酸是育肥羊生长过程中的第一和第二限制性氨基酸[33]。本研究中，Bara310SC和WL319HQ的粗蛋白质含量区分度不明显，Bara310SC的总氨基酸含量与WL319HQ差异不显著，但必需氨基酸含量显著高于WL319HQ。根据牛和羊的关于限制性氨基酸的需求，本研究中，Bara310SC中所含的牛、羊限制性氨基酸含量最高，可考虑优先选择饲喂牛羊，搭配氨基酸饲料以达到更好的饲喂效果。因此，蛋氨酸、赖氨酸等限制性氨基酸的评价能够补充常规营养评价苜蓿干草品质时的不足。紫花苜蓿氨基酸含量决定其营养价值，饲喂不同动物时搭配不同的氨基酸饲料或添加剂，使动物体氨基酸平衡，需要结合氨基酸与蛋白质等营养品质进行评价。4结论本文运用主成分分析对3个不同品种紫花苜蓿的干草产量、营养品质及氨基酸进行了综合评价，结果显示，Bara310SC的综合评价最好，营养物质丰富，品质较好。说明氨基酸可作为评价苜蓿干草品质的重要指标之一。