牛奶因其高營養價值而受到廣大消費者的青睞，隨著消費者對營養的關注度不斷提高，對更健康食品的需求也在增長。許多人飲用牛奶或乳制品后會出現嚴重的胃腸道不適，被認為是乳糖不耐受。因此，市場上出現了高端A2牛奶。眾所周知，傳統牛奶和乳制品通常含有A1和A2 β-酪蛋白的混合物，而僅含A1 β-酪蛋白的牛奶在全球市場上所占比例非常小。酪蛋白是牛奶中的主要蛋白質，約占總蛋白質含量的80%。在酪蛋白家族中，β-酪蛋白占約25%至35%。進一步細分的話，A1 β-酪蛋白和A2 β-酪蛋白是主要成分。它們的關鍵區別在于肽鏈第67位的氨基酸：A1 β-酪蛋白含有組氨酸，而A2 β-酪蛋白含有脯氨酸[1]。

研究表明，牛奶蛋白分解產生的肽具有多種生理功能。β-酪蛋白在腸道內被消化后釋放出β-酪蛋白肽（BCM），這是最具生物活性的肽類之一，可以結合μ-阿片受體（μOR），影響胃腸道消化、代謝物的吸收和炎癥狀態[2]。它還可能通過腦-腸途徑影響心血管和中樞神經系統[3]。腸-腦軸主要通過腸道系統產生的代謝物（包括芳香族氨基酸和短鏈脂肪酸）來發揮作用，這些代謝物作為神經遞質合成的構建塊，進而影響神經功能和認知發展[4]。研究表明，飲用A2牛奶可減少乳糖消化不良的癥狀，且A1牛奶在胃中的轉運速度比A2牛奶快，表明其在胃或小腸中的消化較少，而在結腸中的發酵較多[5],[6]。Lv等人進行的代謝組學分析顯示，A2牛奶中的蛋氨酸、脯氨酸、乙酰乙酸和α-乳糖含量顯著高于A1或A1A2牛奶[7]；相反，A1A1牛奶中的膽堿、甘氨酸、檸檬酸和環腺苷單磷酸（cAMP）含量較高。與這些化合物相關的關鍵代謝途徑包括泛酸和輔酶A的合成、丁酸的代謝以及纈氨酸和異亮氨酸的生物合成。我們之前的研究探討了具有不同β-酪蛋白基因型的奶牛中微生物組成和代謝產物的差異，發現抗炎物質如PGD2-4d和花生四烯酸在A2A2奶牛中更為豐富[8]。鑒定出的微生物主要是黃單胞菌和醋酸菌。

非靶向代謝組學是一種常用的方法，用于分析樣品的化學組成并量化代謝物。隨著統計方法的發展，非靶向代謝組學越來越多地被用來客觀評估與食品質量相關的關鍵代謝物[9]。此外，代謝組學在檢測低分子量物質（如氨基酸、核酸、維生素和有機酸）方面具有優勢，因為傳統方法容易受到多種因素的影響且靈敏度較低[10]。近年來，代謝組學在研究動物獨特代謝特征方面的應用顯著增加[11]。然而，在反芻動物中應用該技術具有挑戰性，因為宿主-微生物相互作用通過許多復雜的代謝途徑進行調節[12]。微生物在一定程度上影響宿主的代謝和炎癥，從而影響牛奶產量的變化[13],[14]。因此，明確了解β-酪蛋白變體牛奶產生的代謝物是研究其功能和調控作用的基礎。

代謝組學已成為研究生物系統中代謝物組成的關鍵技術。盡管之前的代謝組學研究為表征不同的代謝特征奠定了基礎，但研究重點主要集中在描述性分析上[15]。然而，關于三種β-酪蛋白變體（A1A1、A1A2和A2A2）產生的血漿-牛奶中代謝物的組成和差異的研究相對較少。因此，本研究采用非靶向代謝組學技術分析了A1A1、A1A2和A2A2基因型奶牛的血漿-牛奶代謝物，確定了這三種基因型奶牛血漿-牛奶中代謝物的組成、豐度差異和功能成分。本研究的結果旨在揭示不同β-酪蛋白變體之間牛奶成分的差異，同時進一步支持關于A1和A2類型牛奶營養特性的現有證據。