菊苣作为饲用牧草的研究与应用
2018-03-19王若楠曹升旭刘大森
■王若楠 曹升旭 郑 飞 刘大森
(东北农业大学动物科学技术学院,黑龙江哈尔滨150030)
1 菊苣的生物学特性及营养价值
菊苣(Cichorium intybus L.)又名欧洲菊苣,是菊科菊属多年生草本植物,根为粗壮的肉质直根,舌状蓝色小花,极少数为白色或粉色。菊苣起源于地中海地区,中亚地区和中非地区,现广泛存在于北美地区、中国及澳大利亚。菊苣的培育历史可以追溯到古罗马和古希腊时期[1]。菊苣又可以称作咖啡萝卜或咖啡草,其根部经过烘干、磨碎、焙炒后,能产生特殊的香味和苦味,因此古埃及人用菊苣的根作为咖啡的替代品[2]。菊苣在欧洲国家广泛栽培,通常用作食用叶菜类[3]。它也可以用作动物饲料[4-5],也可以用作药物[6]。菊苣在20世纪70年代末引入我国种植,是很有发展前途的优质牧草饲料和经济作物之一。
与常见的饲料牧草相比,菊苣是一种相对较新的饲料作物,近年来,人们对于其作为优质饲料的潜力的兴趣有所增加。菊苣具有较强的适应性和抗逆性,喜温暖湿润气候,既耐热也耐寒且再生的能力较强。它对于土壤的要求不严,但更适合生长在排水良好或适度排水的土壤上,如果田间积水,可能会造成其根部的腐烂[7]。菊苣的营养价值类似于苜蓿,含有较高的粗蛋白和能量,并且由于其主根入土较深,使菊苣有更高的矿物质含量。为保证菊苣的产量和质量,在生长培育植株时应把握好菊苣生长过程中茎与叶之间的比例,如茎的比例过高将会降低适口性。菊苣最佳的比例是茎的比例占30%,而叶片的比例为70%[8]。由于在干燥的过程中叶片会变黑并且会沾有较多的灰尘,因此菊苣并不适合制作成干草,但它可以制成青贮饲料来饲喂动物[9]。有实验表明,适当的晾晒或添加甲酸或蔗糖可以改良菊苣青贮饲料的发酵品质[10]。
在菊苣的营养生长阶段,经过多次采样检测,含水分84%、干物质16%。干物质中含粗蛋白15%~32%、粗纤维9.9%~13%、粗脂肪5.3%、无氮浸出物30%~42%、粗灰分12.3%~16%、钙1.31%~1.5%、磷0.24%~0.53%,此外还含有多种维生素和微量元素[7,11]。近年来的一些研究表明,菊苣是一种营养成分较为均衡的饲料原料,为家畜提供粗蛋白质、能量和矿物质。可以快速地通过动物胃肠道,可以明显提高动物的采食量。动物可以通过向其饲料中添加一定量的菊苣来提高幼年动物的生长率,例如,在羔羊日粮中添加量为 290 g/d,在小牛饲料中添加量为 900 g/d[10,12]。菊苣的适口性好,营养丰富,特别是其叶片鲜嫩多汁,是饲喂奶牛、羊、猪、鹅、兔等的优质青饲料。
2 菊苣饲喂反刍动物的效果
菊苣内含有大约0.04%的缩合单宁但在饲喂奶牛时不会引起瘤胃鼓气,但当在奶牛的饲料中的菊苣的含量大于50%时,牛奶可能会被污染[10,13]。在另一项研究中表明,日粮中菊苣含量达到25%时能够被奶牛所接受,并且不会造成牛奶因污染而变苦[10]。在新西兰进行了这样一项实验,用以比较在奶牛日粮中分别添加普那菊苣和芜菁作为夏秋季的饲料作物对牛奶产量的影响。相关实验表明,每天每头牛补充一定比例的芜菁,可增加每头奶牛的干物质采食量,当芜菁的摄入量达到每头牛每日4 kg干物质时,可以显著改善乳固体含量。因此,菊苣可以作为改善牛奶品质的一种优质的粗饲料可对奶牛进行一定比例的添加饲喂。牛锋等(2001)试验发现,在日粮中添加菊苣能显著提高育肥肉牛的平均日增重,与对照组相比,日增重平均提高26.32%[13]。王玉麒(2013)进行菊苣饲喂肉羊试验发现,在肉羊日粮中加入菊苣可以显著提高肉羊的肉产量,并且降低生产成本,提高养殖户的经济收入[14]。
生长完全的反刍动物的瘤胃代表着一个巨大的发酵器官,饲用菊粉将在其中完全发酵,并且不会到达它可以发挥其有益活性的胃肠道的更远端的区域。然而,在犊牛生产中,主要饲喂代乳料,瘤胃并未完全发育,从消化的观点来看,这时候的犊牛更接近于单胃动物。在这一类动物中,菊粉和低聚果糖显示着能够显著增加生长性能的特性。小肠的肠道感染是犊牛饲养中的一个主要问题。与试验对照动物相比,在饲喂添加低聚果糖和菊粉饲料的动物组中可以观察到粪便得到显著改善。在代乳料中添加菊粉也能在总体上获得更好的生长效果和饲料转化率[15]。
3 菊苣在猪生产上的应用
在猪的日粮中,用新鲜的普那菊苣替代部分的精饲料(20%~30%)饲喂,不影响猪的正常发育,并且可以提高猪肉质、饲料转化率和日增重。同样,在猪的日粮中添加菊苣时,饲料的成本也相对较低,经济效益显著,养殖户将获得更高的利润[16]。菊苣含有较多的水分和粗纤维。赵必迁(2014)经过试验发现,在一定范围内添加菊苣可显著降低妊娠母猪的便秘率,能显著提高妊娠期的背膘厚度,在一定程度上改善体况,显著提高窝产仔数、初生窝重、初生个体重等产仔性能指标[17]。使用鲜绿菊苣代替一定比例基础饲粮(10%)饲喂育肥猪,不影响猪生长,显著提高瘦肉率,提高肌肉粗蛋白含量,极显著降低背膘厚度,极显著提高肌内脂肪含量,显著或极显著提高肌肉肌苷酸含量[18]。
公猪的猪肉常因为其肉的风味异常而不受欢迎,这主要是由在大肠中产生的臭粪素以及雄烯酮引起的。Hansen等(2006)报道,饲喂具有较高菊粉含量的粗制或干制的菊苣根可以减少粪臭素,但是血液中雄烯酮的浓度并未发生明显变化[19]。Zammerini等(2012)在对30个养殖场进行初步研究中发现,公猪异味复合物多样性是由于品种基因型以及各养殖场不同的养殖方式之间的差异造成的[20]。高浓度的粪臭素和雄烯酮可能导致这些养殖场的公猪出现猪肉异味问题,但是通过向饲料中添加菊苣可以降低这个风险。有明确的证据表明,在屠宰前至少2周饲喂含有9%的菊苣可将粪臭素降低至与通常阉割后的公猪所含的粪臭素相较的水平。粪臭素浓度的降低同时可以降低烹饪脂肪异常气味的评分,改善肉质,但该评分与高水平的雄烯酮无关,也证实了粪臭素对异常气味的产生起重要的作用。用添加菊苣的饲料饲喂猪,还可以减少矿物质排泄,从而降低饲料成本以及粪便中矿物质含量[21]。
4 菊苣在家禽上的应用
菊苣也可以用作一种家禽的饲料原料,其所含的一些营养成分有利于家禽的生产。菊苣的根具有高含量的低聚果糖和菊粉,可以用作产蛋鸡的益生元,已被试验证实有抑制有害细菌生长,改变蛋鸡肠道微生物群落的作用。饲喂菊苣还可以刺激蛋鸡肠道对矿物质的吸收[22]。对于在蛋鸡日粮中添加菊苣是否会影响鸡蛋的质量,则需要更多的试验数据来证明。
Ammerman等(1989)报道,饲料中添加菊苣低聚果糖和菊粉可以影响雄性肉鸡的生产性能[23]。Yusrizal等(2003)通过试验证实[22],在肉鸡日粮中补充低聚果糖可以改善肉鸡的体增重、胴体重、屠体百分比以及饲料转化率。他们还发现,添加菊苣低聚果糖可以增加雌性肉鸡的小肠长度,这有利于营养素在家禽肠道内的吸收。菊苣还可以用作肉鸡日粮中的纤维来源,它的适口性较好,添加量在60 g/kg的水平,对肉鸡的消化率和生产性能方面都不会产生大的问题。有研究表明,用添加菊苣水溶提取物(CWE)或菊粉的饲料饲喂蛋鸡可以减少盲肠内有害微生物菌群的数量并通过减少鸡蛋的总胆固醇含量改善鸡蛋的组成[24-25]。此外,试验中作为饲料补充物而添加的CWE或菊粉对产蛋鸡的生产性能和鸡蛋质量没有任何负面影响。因此,基于该研究,CWE和菊粉作为蛋黄胆固醇降低剂是有非常广阔的前景的,这将有助于鸡蛋及鸡蛋产品的销售[26]。
营养生长期菊苣的代谢能较高,蛋白质含量较高,而粗纤维含量较低,钙、磷含量也较高。试验数据表明,在日粮中适量添加20%左右的菊苣,可以促进鹅对饲料中的营养物质的吸收,提高饲料的利用率[27]。菊苣添加量为4∶1时有利于提高鹅的活体重和屠宰性能,适量增饲菊苣有利于提高鹅肉品质,适量增加饲料中菊苣的添加量不会改变鹅肉的氨基酸组成,不影响鹅肉鲜味,日粮中菊苣添加比例提高可以降低胸肌中的饱和脂肪酸,同时增加多不饱和脂肪酸含量,适量增饲菊苣有利于提高鹅肉的脂肪酸营养价值[28]。
5 菊苣在其他动物生产上的应用
有研究显示,在断奶前向幼兔使用新鲜菊苣作为饲料,改善了盲肠内容物的生化性状:较低的NH3和pH值以及较高的VFA含量表明肠道菌群内有更好的、更平衡的发酵,但在断奶后添加菊苣会略微影响兔子的生长性能。用菊苣喂养的兔子具有较高的固体食物摄取量,更好的日增重,但屠宰体重和饲料利用率与未饲喂菊苣的兔子几乎相同[29]。成年兔子采食后从未发生过腹泻的现象,原来腹泻的兔子饲喂菊苣2 d后停止腹泻。因此,可以说与其他的叶菜类饲料相比,对兔子具有止泻作用[11]。
马的商品饲料中通常会加入菊粉型果聚糖。然而,与这一主题相关的研究及文献很少。在初步研究中,对瘘管马进行监测时,采食菊粉型果聚糖添加水平高达2%的饲料改善了盲肠发酵效果[30],并且摄入后无任何副作用。进一步的研究应该更多的集中于减少马绞痛的发生率。大多数的关于菊糖型果聚糖应用于马生产中的可考文献是通过喂食高达每千克体重10 g果聚糖来检查蹄叶炎的繁殖试验。蹄叶炎是导致动物跛行的病症,其通常导致动物需要进行安乐死。在这些实验中使用的剂量要比实际对消化道有利作用的剂量高几个数量级。
鱼类代表了一种多样化的动物,可以是肉食性、杂食性或是草食性的。鱼是肺动脉热血(冷血)动物,它们的肠道结构相对简单。在鱼肠道中的生长的细菌群体几乎与在吸热恒温动物(温血动物)肠道中发现的细菌群体重叠。近期的关于菊粉对鱼类营养的影响的研究表明,其益生元作用可以改善动物的生产性能,包括加速青年食肉大菱鲆的生长,降低饲料转化率[31]。在食草性鲟鱼和杂食性鲶鱼中,动物的生产性能的改善(特别是生长速率和饲料转化率)与较长的肠道和改变肠道发酵相关,是通过分析试验组与对照组的肠道短链脂肪酸和细菌所示[31]。
宠物营养,特别是猫和狗的营养越来越受到人们的关注。菊粉型果聚糖对猫和狗的益生元作用已经得到确认[32],益生元对与预防慢性疾病相关的全身功能的影响变得重要。众所周知,与人类群体相似,伴侣动物也会有患肥胖、心血管疾病和癌症。用菊粉或低聚果糖喂食高脂血症的狗,能够降低其胆固醇的循环和甘油三酯水平[33-34],这是心血管疾病的危险因素。在猫中,由于饲喂菊粉使得肠道的发酵增加,更多的氮被固定在细菌中,从而减轻了它们肾脏的氮负荷[35]。在狗中也观察到类似的效果[36],但是这些杂食性动物比肉食性的猫相比,不易遭受到肾功能不全。目前亟待研究关于菊粉型果聚糖益生元对宠物的免疫系统和抑制癌症风险的影响。
6 小结
菊苣作为动物饲料的优点是,适口性好,易消化,其矿物质的含量甚至高于紫花苜蓿。它可以广泛地栽培,对土质的要求不高,在酸性的土壤上也能够生产高品质的草料。菊苣在放牧后能够迅速恢复,因此可以在适当的刈割管理下,为动物提供高质量和足够数量的饲料。
根据早期的研究发现,菊苣可以用作家禽家畜的饲料补充物,包括它的叶片和根部。然而菊苣在家禽家畜的饲料中的添加比例及对动物生产性能的影响还需进行进一步的研究试验。根据菊苣的栽培特性以及营养价值,它具有在轮牧系统中用作饲用牧草的潜力,虽然不适合做干草,但可以与其它一些草种共同制作成青贮饲料。菊苣的叶片对于动物来说是非常重要的纤维来源,具有高含量的菊粉的根部,可以用于改善动物肠道功能。它是一种有着广阔发展前景的可以作为改善动物生产性能的饲料补充物。