瑞香狼毒营养成分分析与评价
2016-02-23季丽萍郭丽珠刘新王琳张世峰郭斌傅艳萍何玮尉亚辉
季丽萍,郭丽珠,刘新,王琳,张世峰,郭斌,傅艳萍,何玮,尉亚辉
(西部资源与现代生物技术省部共建教育部重点实验室,陕西省生物技术重点实验室,西北大学生命科学学院,陕西 西安 710069)
瑞香狼毒营养成分分析与评价
季丽萍**,郭丽珠**,刘新,王琳,张世峰,郭斌,傅艳萍,何玮,尉亚辉*
(西部资源与现代生物技术省部共建教育部重点实验室,陕西省生物技术重点实验室,西北大学生命科学学院,陕西 西安 710069)
摘要:本研究以瑞香狼毒为材料,采用常规营养指标测定方法对其营养成分进行测定。结果表明,瑞香狼毒的干物质(DM)(89.87±0.30)%,灰分(Ash)(5.59±0.62)%,单宁(0.0508±0.0037)%,粗蛋白(CP)(15.00±1.46)%,粗脂肪(EE)(3.47±0.20)%,中性洗涤纤维(NDF)(39.11±0.77)%,酸性洗涤纤维(ADF)(28.7±0.76)%,木质素(ADL)(6.87±0.26)%。同时,其氨基酸和矿质元素种类齐全,含量丰富。研究表明瑞香狼毒各营养成分含量与紫花苜蓿相当,如能实现植株脱毒,则可成为一种潜在的牧草资源。
关键词:瑞香狼毒;营养成分;潜力
瑞香狼毒(Stellerachamaejasme),又称断肠草、拔萝卜、燕子花、馒头花等,为瑞香科狼毒属植物,多年生草本,是我国草地重要的有毒植物。瑞香狼毒生长在海拔2600~4200 m的干旱、半干旱退化草地上,主要分布于我国的甘肃、宁夏、西藏、四川、内蒙古等地区,在俄罗斯、蒙古、尼泊尔也均有分布。重度退化的草原上,瑞香狼毒已成为主要的建群种或优势种[1]。近年来,由于瑞香狼毒大量滋生,导致可食牧草种类和产量都大幅减少,使畜牧业造成了巨大损失[2]。为降低损失,牧民曾采用人工挖除或灭草剂灭除的方法控制狼毒的蔓延,但这种方法不仅影响草原生态,没有改变草原可饲用牧草量减少的现状,而且造成了狼毒资源的极大浪费[3-6]。
紫花苜蓿(Medicagosativa)作为畜牧业优质牧草,有“牧草之王”美誉,其营养价值早已被广泛认可。小花棘豆(Oxytropisglabra)是草原上广泛蔓延的有毒植物,与瑞香狼毒生长环境相似,有研究者已经探究了其脱毒植株作为牧草的可能性,并取得较好结果[7-9]。因此,本文选取紫花苜蓿和小花棘豆作为参照,以提高瑞香狼毒利用率为出发点,对瑞香狼毒中粗蛋白、粗脂肪、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、氨基酸和矿物质含量等营养成分进行分析测定与评价,探究其脱毒后可作为牧草资源的可能性。
1材料与方法
1.1实验材料及处理
瑞香狼毒(盛花期):2013年6月采自青海省海北州西海镇(N:36°46′14.73″,E:100°46′15.23″),采集后取瑞香狼毒地上部分,擦去叶片上的浮土,阴干粉碎,过40目筛(孔径0.45 mm),放于4℃冰箱中保存备用。小花棘豆[10]:于2008年6月中旬采于新疆阿拉尔市托喀依乡,采集时正值盛花期,取其地上部分,阴干粉碎,过40目筛(孔径0.45 mm)备用。陇东紫花苜蓿[11-13]:采于宁夏不同地点,采集时间为初花期,孕蕾期,盛花期,结荚期。
1.2营养成分的测定方法
灰分含量测定采用高温电阻炉灼烧法(550℃)测定(GB/T 6438-2007);单宁含量用GB/T 27985-2011《饲料中单宁的测定方法—分光光度法》测定;粗蛋白含量用凯氏定氮仪测定;粗脂肪含量用索氏提取仪测定;酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维及木质素含量采用纤维分析仪测定;氨基酸含量用氨基酸自动分析仪测定(GB/T 5009.124-2003,未检测色氨酸和半胱氨酸);钙、铁、锌、铜、镁、锰、钾、钠、铅、硒、铬、镉等矿质元素含量利用原子吸收光谱法测定(GB/T 13885-2003);磷元素含量按GB/T 6437-2002测定。其中,每种成分重复测定3次,取平均值。
2结果与分析
2.1常规营养成分分析
瑞香狼毒中常规营养成分及含量见表1。从表1可以看出,瑞香狼毒常规营养成分含量的高低顺序依次为:干物质、纤维素、粗蛋白、灰分、粗脂肪、单宁。其中,干物质含量最高,单宁含量最低。3种纤维素含量的高低顺序依次为:NDF、ADF、ADL。
表1 瑞香狼毒常规营养成分含量
2.2氨基酸组成分析
2.2.1必需、半必需与非必需氨基酸含量分析由表2可知,在瑞香狼毒中共检测出16种氨基酸,含量为9.29%;其中必需氨基酸8种,含量为4.04%,占总氨基酸含量的43.49%;半必需氨基酸2种,含量为0.78%,占总氨基酸含量的8.40%;非必需氨基酸6种,含量为4.47%,占总氨基酸含量的48.12%;与鲜味相关的氨基酸有4种,含量为3.35%。8种必需氨基酸含量高低依次为:苏氨酸>亮氨酸>赖氨酸>缬氨酸>异亮氨酸>酪氨酸>苯丙氨酸>蛋氨酸。6种非必需氨基酸中天冬氨酸含量最高,为1.23%,其次分别为谷氨酸、脯氨酸、丙氨酸、丝氨酸、甘氨酸。4种与鲜味相关的氨基酸含量高低依次为:天冬氨酸>谷氨酸>丙氨酸>甘氨酸。呈鲜味的特征氨基酸为天冬氨酸和谷氨酸,含量分别为1.23%和1.22%,占总氨基酸含量的13.24%和13.13%; 呈甘味的特征氨基酸为丙氨酸和甘氨酸,二者含量分别为0.62%和0.28%,占总氨基酸含量的6.67%和3.01%。所测定的16种氨基酸中必需氨基酸占氨基酸总量(WEAA/WTAA)的43.49%;必需氨基酸占非必需氨基酸(WEAA/WNEAA)的76.95%;鲜味氨基酸含量占氨基酸总量的36.06%。根据FAO/WHO的理想模式[14],蛋白质中WEAA/WTAA为40%左右,WEAA/WNEAA在60%以上为较好品质蛋白质。瑞香狼毒必需氨基酸含量丰富,所含氨基酸各项指标均符合FAO/WHO的理想模式,可以为动物体提供丰富的氨基酸营养。
2.2.2 5种限制性氨基酸含量分析 在动物体需要的全部氨基酸中有5种限制性氨基酸对于牲畜的生长发育起重要的作用。其中,赖氨酸、蛋氨酸、组氨酸为奶牛的第一、第二、第三限制性氨基酸;蛋氨酸、赖氨酸、精氨酸、亮氨酸、苏氨酸为生长牛的限制性氨基酸;蛋氨酸、赖氨酸、苏氨酸、组氨酸、精氨酸为生长绵羊的限制性氨基酸[15]。蛋氨酸和赖氨酸是反刍动物增重、产奶或产毛的第一和第二限制性必需氨基酸[16]。由表2可知,瑞香狼毒中赖氨酸、精氨酸、苏氨酸、组氨酸、蛋氨酸这5种限制性氨基酸总量为2.35%,占氨基酸总含量的25.30%,含量高低依次为:苏氨酸>精氨酸>赖氨酸>组氨酸>蛋氨酸,蛋氨酸为第一限制性氨基酸,组氨酸为第二限制性氨基酸。
2.3 矿质元素组成分析
2.3.1 大量元素含量分析 所测瑞香狼毒矿物质元素中大量元素有P、Ca、Mg、K、Na,其中Ca和P是大量元素中最具有协同作用的营养元素,饲料中二者的消化吸收比例为2∶1时易于被机体吸收。由表3可知,狼毒中Ca和P含量分别达到(19885.17±466.08) μg/g和(7546.93±9.08) μg/g,Ca和P比例为2.63∶1,比值接近2∶1,较易于被机体吸收。5种大量元素含量高低依次为:Ca>K>P>Mg>Na。
表2 瑞香狼毒中氨基酸含量Table2 AminoacidcontentsinS.chamaejasme%氨基酸Aminoacid含量Contents氨基酸Aminoacid含量Contents苯丙氨酸Phe*0.32±0.0198亮氨酸Leu*0.85±0.0049丙氨酸Ala0.62±0.0000丝氨酸Ser0.44±0.0481蛋氨酸Met*0.04±0.0134苏氨酸Thr*0.91±0.0035脯氨酸Pro0.68±0.0014天冬氨酸Asp1.23±0.0071甘氨酸Gly0.28±0.0057缬氨酸Val*0.53±0.0247谷氨酸Glu1.22±0.0071异亮氨酸Ile*0.44±0.0134精氨酸Arg0.71±0.0035组氨酸His0.07±0.0141赖氨酸Lys*0.62±0.0233氨基酸总量TAA9.29±0.0707酪氨酸Tyr*0.33±0.0184 注:“*”表示必需氨基酸。TAA:Totalaminoacid. Note:“*”indicateessentialaminoacid.表3 瑞香狼毒矿质元素含量Table3 MineralelementcontentsinS.chamaejasmeμg/g矿质元素Mineralelements含量Contents矿质元素Mineralelements含量ContentsCa19885.17±466.08Cu5.84±0.13Fe386.60±21.26Se0.68±0.03Mg3089.57±39.00Pb0.7305±0.08K17332.23±997.82Cd0.0605±0.002P7546.93±9.08Cr12.58±0.34Mn47.11±4.02Na382.03±43.71Zn12.92±0.35
2.3.2微量元素含量分析所测瑞香狼毒矿物质元素中微量元素有Fe、Cu、Zn、Mn、Se、Cr、Pb、Cd,其中前6种为必需微量元素,Pb,Cd为非必需微量元素。有报道认为,当Zn/Cu>10以及Zn/Fe>1时,Zn、Cu、Fe的生物学功能会发生拮抗作用[17],在瑞香狼毒中Zn/Cu和Zn/Fe分别为2.21和0.03,均低于报道中的数值,其Fe、Zn、Cu的含量比值合理,拮抗作用不明显,有利于机体吸收。Mn主要为多种酶的组成部分,参与体内的造血过程,缺乏时可引起生长迟缓、骨质疏松和运动失常等,瑞香狼毒中Mn含量为(47.11±4.02) μg/g。Se可抗癌、抗氧化、增强免疫力、拮抗有害重金属、增强生殖功能的作用,瑞香狼毒中Se元素含量(0.68±0.03) μg/g;Cr作为一种必要的微量营养元素是重要的血糖调节剂,有助于动物机体的生长发育,当Cr缺乏时可能会导致心脏疾病,瑞香狼毒中Cr含量为(12.58±0.34) μg/g。非必需微量元素Pb和Cd分别为(0.7305±0.08) μg/g和(0.0605±0.002) μg/g,低于2010版药典中规定的5 μg/g和0.3 μg/g。
3讨论
3.1常规营养成分含量比较
粗蛋白是饲料样品中含氮物质的总称,其含量是饲料营养成分检测中的主要鉴定指标和评价饲料营养价值高低的重要标准,其含量越高,牧草的营养价值就越高[18]。从表1中可以看出,瑞香狼毒的粗蛋白含量达到15.00%,比紫花苜蓿[11-13]的粗蛋白含量(17.36%~21.12%)减少了2.36%~6.12%,与小花棘豆[10]粗蛋白含量(14.97%)接近。鉴于瑞香狼毒的高蛋白含量,脱毒后可作为蛋白饲料给牲畜提供蛋白质营养。
粗脂肪含量也是鉴定饲料好坏、营养价值高低的主要指标之一。从表1中可以看出,瑞香狼毒的粗脂肪含量为3.47%,高于小花棘豆[10],接近于紫花苜蓿[11-13]。其含量在可被接受的范围内,采食后不会导致因粗脂肪含量过高而引起的心脏病、肥胖症等慢性疾病,同时其所含的脂类物质可增加牧草的光泽,改善气味,提高牲畜采食的适口性。
纤维素含量是反映牧草营养价值高低的重要指标之一。饲料中适当的纤维素,有利于减少动物体瘤胃臌气,降低氮的浪费[19],还可以促进动物的胃肠道发育,调节肠道pH,促进有益菌繁殖,改善消化功能[20]。NDF含量与饲料的适口性有关,NDF含量高,饲草适口性差,可降低牲畜的采食量;NDF含量低,饲料适口性好,可提高家畜的采食量[21]。ADF含量高,饲草消化率低,ADF含量低,饲草易被家畜消化吸收;ADL含量决定了纤维素的消化率,一定程度上反映了饲粮纤维的品质。由表1可知,瑞香狼毒中NDF含量分别是小花棘豆[10]、紫花苜蓿[11-13]的1.07和1.12~1.32倍,与二者相比,瑞香狼毒适口性较差,在一定程度上降低了牲畜的采食量。瑞香狼毒的ADF含量分别是小花棘豆[10]和紫花苜蓿[11-13]的1.02和0.97~1.09倍,三者含量接近,都具有较低的ADF含量,易被牲畜消化吸收。 瑞香狼毒中ADL含量是紫花苜蓿[11-13]的1.05~1.24倍,小花棘豆[10]的1.73倍,因此,牲畜对瑞香狼毒的采食量不大,原因可能与狼毒的木质素含量高有关,植株内所含的纤维素不易被动物消化。在实际饲养过程中,应综合考虑瑞香狼毒营养特点及不同品种、不同生长阶段牲畜的营养需要量合理搭配饲粮[22]。
瑞香狼毒中灰分、单宁、干物质含量分别为(5.59±0.62)%,(0.0508±0.0037)%和(89.87±0.30)%。灰分是植物体矿质元素氧化物的总和,3种植物中灰分含量高低依次为:紫花苜蓿[11]>小花棘豆[10]>瑞香狼毒,表明瑞香狼毒的矿质元素总含量较低。
3.2氨基酸组成含量比较
选取小花棘豆[10]和紫花苜蓿芽[23]的氨基酸含量与瑞香狼毒进行比较。小花棘豆[10]和紫花苜蓿芽[23]氨基酸总量分别为10.89%和25.15%,分别是瑞香狼毒氨基酸总量(9.29%)的1.17和2.71倍。小花棘豆[10]和紫花苜蓿芽[23]中必需氨基酸含量分别为10.14%和8.69%,分别是瑞香狼毒必需氨基酸含量(4.04%)的2.51和2.15倍。小花棘豆[10]和紫花苜蓿芽[23]非必需氨基酸含量分别为0.48%和13.6%,紫花苜蓿芽[23]非必需氨基酸含量是瑞香狼毒(4.47%)的3.04倍;瑞香狼毒非必需氨基酸含量是小花棘豆[10]的9.31倍。小花棘豆[10]、紫花苜蓿芽[23]、瑞香狼毒必需氨基酸与总氨基酸的比值分别为93.11%,39.23%和43.49%,三者必需氨基酸与非必需氨基酸含量的比值分别为2134.73%,63.89%和76.95%。根据FAO/WHO的理想模式[14]可知,紫花苜蓿芽和瑞香狼毒的氨基酸营养较好,可为牲畜提供较高品质的蛋白质。
紫花苜蓿芽[23]中5种限制性氨基酸高低依次为:赖氨酸>精氨酸>苏氨酸>组氨酸>蛋氨酸,蛋氨酸为第一限制性氨基酸,组氨酸为第二限制性氨基酸;小花棘豆[10]中5种限制性氨基酸含量高低依次为:苏氨酸>精氨酸>蛋氨酸>赖氨酸>组氨酸,组氨酸为第一限制性氨基酸,赖氨酸为第二限制性氨基酸。小花棘豆[10]和紫花苜蓿芽[23]中的这5种限制性氨基酸总量分别为0.73%和4.75%,紫花苜蓿芽[23]的5种限制性氨基酸含量均高于小花棘豆[10]。这3种植物的5种限制性氨基酸之间含量差异较大,其中紫花苜蓿芽[23]的5种限制性氨基酸含量均高于瑞香狼毒和小花棘豆[10]。3种植物中限制性氨基酸总量高低依次为:紫花苜蓿芽[23]>瑞香狼毒>小花棘豆[10]。综合考虑瑞香狼毒必需氨基酸、限制性氨基酸含量和氨基酸总量,可知瑞香狼毒可为动物体提供良好的氨基酸营养。
3.3矿质元素含量比较
狼毒中Ca和P含量分别达到(19885.17±466.08) μg/g和(7546.93±9.08) μg/g,分别为紫花苜蓿[24]的1.10和2.70~3.28倍,小花棘豆[10]的2.03和5.03倍。Mg含量是紫花苜蓿[24]的2.41倍;K含量是小花棘豆[10]的1.29倍。5种大量元素含量差异较大,但瑞香狼毒中的含量均高于紫花苜蓿[24]和小花棘豆[10]。瑞香狼毒的Fe含量为(386.60±21.26) μg/g,分别是紫花苜蓿[24]和小花棘豆[10]的2.12和2.51倍,Zn含量低于紫花苜蓿[24]和小花棘豆[10],Cu含量也明显低于小花棘豆[10]。瑞香狼毒中Mn含量为47.11 μg/g,低于紫花苜蓿[24],是小花棘豆[10]的1.14倍。Se元素含量(0.68±0.03) μg/g,比小花棘豆[10]低了0.86%。矿质元素组成分析结果表明,瑞香狼毒、紫花苜蓿[24]和小花棘豆[10]3种植株中矿质元素组成相当,但含量差异较大,其原因可能是由于植株本身吸收土壤矿物质的能力或者其生境中各元素含量的不同,直接影响了植物体内矿质元素的积累程度,从而造成了植物间各元素含量的差异。
综上所述,瑞香狼毒作为一种分布广泛的草原植物,营养成分丰富、矿物质元素及氨基酸种类齐全。但其本身有毒,若能制成脱毒或低毒可饲牧草,将有效缓解畜牧业牧草短缺的问题。目前关于瑞香狼毒脱毒植株的研究较少,但已有很多脱毒毒害草加工成为饲料的文献报道。余晓华等[25]于1995年初步研究了微生物降解紫茎泽兰(Eupatoriumadenophorum)毒素的效果;刘辉等[26]于2012年研究了有毒入侵植物紫茎泽兰脱毒后作为饲料的潜力;莫重辉等[27]于2013年研究了有毒植物黄花棘豆作为脱毒饲料的能力。因此,瑞香狼毒植株脱毒的研究可以借鉴这方面经验,利用微生物发酵及青贮等技术降低或祛除瑞香狼毒植株毒素,为发展瑞香狼毒成为新型牧草奠定基础。
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*Analysis and evaluation of the nutritional components ofStellerachamaejasme
JI Li-Ping**, GUO Li-Zhu**, LIU Xin, WANG Lin, ZHANG Shi-Feng, GUO Bin, FU Yan-Ping, HE Wei, WEI Ya-Hui*
KeyLaboratoryofResourceBiologyandBiotechnologyinWesternChina,MinistryofEducation,ShaanxiProvincialKeyLaboratoryofBiotechnology,CollegeofLifeScience,NorthwestUniversity,Xi’an710069,China
Abstract:This paper reports on an analysis and evaluation of the nutritional components ofStellerachamaejasmeusing standard methods. The results showed that dry matter, ash content, tannins, crude protein, ether extract, neutral detergent fiber, acid detergent fiber and lignin was (89.87±0.30)%, (5.59±0.62)%, (0.0508±0.0037)%, (15.00±1.46)%, (3.47±0.20)%, (39.11±0.77)%, (28.7±0.76)% and (6.87±0.26)% respectively. In addition, the types and amounts of amino acids and minerals were bountiful. These results show that the nutrition components ofS.chamaejasmeare almost equivalent to alfalfa.S.chamaejasmethus has great potential to be bred as forage if it can be detoxicated.
Key words:Stellerachamaejasme; nutritional component; potential
*通信作者Corresponding author. E-mail: weiyahui@nwu.edu.cn
作者简介:季丽萍(1989-),女,山西晋城人,在读硕士。E-mail:jiliping1990@163.com。 郭丽珠(1988-),女,福建龙岩人,在读硕士。E-mail:ellenguo@sina.cn。**共同第一作者These authors contributed equally to this work.
基金项目:农业部“十二五”公益性行业(农业)重大科研专项“草原主要毒草发生规律与防控技术研究”(No.201203062)和陕西省教育厅重点实验室科研计划项目(14JS099)资助。
*收稿日期:2015-04-24;改回日期:2015-07-14
DOI:10.11686/cyxb2015220
http://cyxb.lzu.edu.cn
季丽萍,郭丽珠,刘新,王琳,张世峰,郭斌,傅艳萍,何玮,尉亚辉. 瑞香狼毒营养成分分析与评价. 草业学报, 2016, 25(1): 262-267.
JI Li-Ping, GUO Li-Zhu, LIU Xin, WANG Lin, ZHANG Shi-Feng, GUO Bin, FU Yan-Ping, HE Wei, WEI Ya-Hui. Analysis and evaluation of the nutritional components ofStellerachamaejasme. Acta Prataculturae Sinica, 2016, 25(1): 262-267.