和牛尿肌酐排泄测定及氮与嘌呤衍生物估算：提升高大理石纹肥育牛氮利用效率的关键研究

　　本研究针对和牛（日本黑牛）独特的肌肉脂肪比特征，创新性地采用基于肌酐的定点尿液采样法替代传统全尿收集，成功建立氮（N）和嘌呤衍生物（PD）排泄估算模型。研究发现日本黑牛肌酐排泄量（24.7 mg/kg BW/天）显著低于其他品种（P<0.001），并确定5:00-9:00采样时段对N（R2 =0.92）和PD（R2 =0.38）估算最准确，为大规模肥育场氮代谢监测提供了高效低成本解决方案。

　　

在追求优质牛肉生产的全球浪潮中，日本黑牛（Wagyu）以其独特的大理石纹肉质成为高端市场的宠儿。然而，这种特殊品质背后隐藏着鲜为人知的代谢特征——与普通肉牛相比，日本黑牛具有显著的肌肉脂肪比例差异。这种差异直接影响其蛋白质代谢过程，特别是氮（N）的利用效率。当前畜牧业面临双重挑战：既要满足日益增长的优质牛肉需求，又要应对氮排泄导致的温室气体（N₂
O）和氨（NH₃
）排放问题。传统全尿收集法虽能准确监测氮代谢，但操作繁琐成本高昂，成为制约大规模应用的技术瓶颈。

为破解这一难题，研究人员开展了两项关键实验：采用4×4拉丁方设计（4头母牛）和3×3拉丁方设计（3头母牛），系统评估不同日粮处理和采样时间对尿液体积、肌酐、N和PD浓度的影响。通过收集125份全日尿样，结合高效液相色谱（HPLC）分析技术，首次建立了适用于日本黑牛的肌酐基准代谢模型。

主要技术方法
研究采用拉丁方实验设计，通过安装外阴漏斗装置实现尿粪分离，使用含20%硫酸的容器（pH=3）保存样本。运用凯氏定氮法测定尿氮浓度，改良George等（2006）的HPLC方法分析PD（包括尿囊素和尿酸）及肌酐浓度。采用R软件（v4.3.1）进行线性混合模型分析，通过Bootstrap Welch t检验比较品种差异。

研究结果

每日肌酐排泄量的比较
数据分析显示，日本黑牛平均每日肌酐排泄量为24.7 mg/kg BW/天，显著低于文献报道的其他品种26.3 mg/kg BW/天（P<0.001）。这种差异源于品种特有的体组成特征——为培育大理石纹而采用的饲养策略导致肌肉质量减少和脂肪沉积增加。值得注意的是，尽管日粮处理显著影响尿液体积（P<0.01），但按体重校正后的肌酐排泄量在不同处理和日期间保持稳定（P>0.05），证实其作为生物标志物的可靠性。

利用点尿样本估算尿液体积、尿氮和嘌呤衍生物排泄量
通过99份4小时间隔的点尿样本分析，发现肌酐、N和PD浓度呈现明显昼夜波动：饲喂后（9:00-13:00）浓度升高，随后逐渐下降，在次日清晨（5:00-9:00）再次攀升。最具突破性的发现是：5:00-9:00采集的样本对N排泄量的估算精度最高（R²
=0.92，RMSE=8.5 g/天），PD排泄量估算也达到最佳水平（R²
=0.38，RMSE=16.9 mmol/天）。相比之下，1:00-5:00的样本对尿液体积估算最准确（R²
=0.73）。

讨论与意义
这项研究首次量化了日本黑牛特有的肌酐排泄模式，为理解高大理石纹肉牛的蛋白质代谢提供了新视角。相较于普通肉牛，日本黑牛较低的肌酐排泄量（24.7 vs 26.3 mg/kg BW/天）直接反映了其独特的体组成——通过控制β-胡萝卜素摄入等管理手段人为提高的脂肪沉积比例。研究确立的"黄金采样窗口"（5:00-9:00）突破性地解决了传统全尿收集法的实操难题，使大规模牛群氮代谢监测成为可能。

从应用角度看，这套基于肌酐的点尿采样系统具有三重价值：（1）环境效益——通过精准监控氮排泄，减少N₂
O和NH₃
排放；（2）经济效益——降低90%以上的监测成本；（3）科研价值——为评估瘤胃微生物蛋白合成（通过PD排泄量）提供可行方案。尽管PD排泄量的估算精度相对较低（R²
=0.38），但考虑到PD既包含内源代谢产物又反映微生物蛋白合成，这种误差范围在实践应用中仍具参考价值。

未来研究可沿三个方向拓展：考察不同性别（如阉牛和公牛）的排泄差异、追踪更宽体重范围的动态变化，以及开发适应不同饲养体系的采样算法。这项发表于《animal》的研究不仅为和牛精细化饲养提供了关键技术支撑，也为全球优质牛肉产业的可持续发展树立了新标杆。