苎麻嫩茎叶的饲用价值及其在动物生产中的应用研究进展

2021-11-05王延周戴求仲

动物营养学报 2021年10期

王鑫王延周戴求仲,3 林谦,3*

(1.中国农业科学院麻类研究所，长沙 410205；2.广西师范大学生命科学学院，桂林 541006；3.湖南德人牧业科技有限公司，常德 415900)

苎麻(Boehmerianivea)是荨麻科苎麻属(Boehmeria)的一种多年生宿根性草本植物。由于苎麻起源于我国中西部地区(以川贵为主)，世界各地的苎麻均由我国引入，故而又被称为“中国草”[1]。苎麻是我国南方传统纤维类经济作物，因其适于高温、多湿的环境，主要分布在长江流域的中上游，如湖南、湖北、江西、四川等省。我国苎麻栽培历史悠久，可追溯到春秋战国时期，《诗经》中有记载“东门之池，可以沤苎”[2]。最早人们对于苎麻的利用主要是纺织和治病，苎麻叶的抑菌、止血、散瘀等药用功能在《本草纲目》《中药大辞典》中已有详细记述。但其作为传统纺织原料利用仅达5%，造成资源大量浪费[3]。近年来，新型优质非常规饲料资源开发利用备受关注，随着人们对苎麻认识和研究的深入，苎麻以其特有的营养与饲用价值逐步被应用于饲料和养殖产业中[4]。本文主要综述苎麻嫩茎叶的营养价值及其在动物生产中的应用效果，并提出需要进一步研究的问题，以期为苎麻饲料化研究的深入提供参考。

1 苎麻嫩茎叶的营养组成

苎麻常收获其嫩茎叶作为饲料资源开发利用，不过苎麻嫩茎叶的化学组成十分复杂，它的各营养物质类型和含量受到品种、收获茬次、水肥条件及收割高度等多种因素的影响[5]。苎麻鲜茎叶水分含量高达80%以上，苎麻嫩茎叶常规营养成分及氨基酸含量见表1[6-12]。

苎麻嫩茎叶中组成蛋白质的氨基酸含量丰富，以谷氨酸、天冬氨酸含量最高，其次是亮氨酸。必需氨基酸占氨基酸总量的44.00%左右，其中，赖氨酸含量在1.02%左右，占氨基酸总量的近5.50%[10-12]。氨基酸组成及平衡是营养评价的主要指标，苎麻叶中含17种氨基酸，氨基酸总量高达18.36%，且赖氨酸含量较高，赖氨酸是动物重要的限制性氨基酸，故而苎麻可认为是一种营养价值较高的优质蛋白质类饲料原料资源。

苎麻叶中含多种脂肪酸，不饱和脂肪酸含量高于45%，其中油酸含量最高，其次是棕榈酸、硬脂酸、9-烯-十八酮和亚油酸等[13]。

表1 苎麻嫩茎叶常规营养成分及氨基酸含量(干物质基础)

苎麻含大量非纤维素多糖，以果胶和半纤维素为主，还存在少量低聚糖及游离单糖，游离单糖主要为D-赤鲜糖，还存在少量D-半乳糖、L-阿拉伯糖和D-半乳糖醛酸等[14]。中国农业科学院麻类研究所已育成“青饲苎1号”的饲用苎麻新品种，在其嫩茎叶粗蛋白质含量略有提升的情况下，其粗纤维、酸性洗涤纤维等含量较传统饲用苎麻降低了30%～45%，更利于苎麻的饲料化加工、改善适口性和提高营养物质的消化代谢水平。

苎麻还含有多种活性成分，如黄酮类、挥发油类、多酚类等，具有抗菌消炎、抗氧化等功效[15-16]。黄酮类物质主要集中于苎麻属植物叶、根部位，已报道有11种，主要为芸香甙、野漆树苷、β-紫罗酮等[17]；挥发油类亦是苎麻中重要活性物质之一。田辉等[16]利用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)分析苎麻叶挥发油，检测到68种化合物，多数为烷烃、醇类、有机酸；其中，异植物醇是挥发油的主要成分。苎麻中绿原酸的含量丰富，高达0.731%[18]，除绿原酸外，还含有原儿茶酸、咖啡酸、阿魏酸、4-香豆酸、苯甲酸等酚酸[15]。

苎麻嫩茎叶除上述营养成分外，还存在抗营养因子，如单宁。单宁味涩、化学性质活泼，易与蛋白质、金属离子等结合，影响饲料原料的适口性和消化率，最终影响动物生产性能。但适量的单宁酸由于其含有的多元酚羟基也能在动物体内发挥收敛抗腹泻、抗病毒、抗寄生虫、抗氧化、抑菌等功能[19]。

2 苎麻嫩茎叶的饲用价值及其功能

目前，有关苎麻在畜禽体内消化代谢评价的报道相对较少。毛健翔等[20]研究发现，苎麻叶的总能为17.16 MJ/kg，对杂交去势公猪的消化能为12.26 MJ/kg。Li等[21]在三元杂交公猪饲粮中分别添加15%、20%的苎麻，发现猪对其消化能分别为13.27、13.07 MJ/kg，代谢能分别为13.16、12.82 MJ/kg。朱慈根等[22]研究发现，三麻期苎麻叶总能为13.73 MJ/kg，对鹅的表观代谢能、真代谢能分别为5.69、6.68 MJ/kg；干物质、粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维、钙和磷的利用率分别为30.01%、40.69%、30.04%、29.62%、23.44%和16.45%。Ridla[23]用苎麻嫩茎叶和青贮苎麻替代10%全混合日粮，发现苎麻可提高山羊对饲粮脂肪消化利用率，对饲粮其他营养物质消化利用率无显著影响。

苎麻嫩茎叶含有多种活性物质，具有广泛药理作用。例如，油酸、亚油酸等不饱和脂肪酸可降低低密度脂蛋白胆固醇和甘油三酯含量，在预防动脉粥样硬化、心血管疾病的发生方面有很好疗效，有益于人体健康[13,24]。苎麻叶中含有黄酮类化合物，黄酮类化合物是天然抗氧化剂，依靠其4位羰基，2、3位之间的双键以及3位或5位羟基清除自由基，达到抗氧化的效果[17]。贺波[25]研究发现，苎麻叶中黄酮粗品对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基的清除率高达78%，在浓度为1 mg/mL时对羟基自由基的清除率为63.29%。另据报道，异叶绿醇是苎麻叶挥发油的主要成分，占苎麻叶挥发油总体的12.52%[16]。

苎麻茎叶中的酚酸组分具有抗氧化、抗炎、改善微循环的作用。一方面可通过调节炎症相关通路降低机体白细胞介素-1β(interleukin-1，IL-1β)、前列腺素E2(prostaglandin E2，PGE2)等炎性介质释放，达到抗炎的效果；另一方面可降低毛细血管通透性，加强损伤处丢失和渗出细胞的吸收，使血液凝聚状态减轻，瘀血减少，促进局部血液循环，从而改善微循环和血液流变学[26]。Sung等[27]研究发现，野苎麻叶70%乙醇提取液(主要成分为绿原酸、芦丁、木犀草素-7-葡萄糖苷、橙皮苷等酚类物质)通过抑制p38丝裂原激活蛋白激酶(p38 mitogen-activated protein kinases，p38)和c-jun氨基末端激酶(c-jun N-terminal kinases，JNK)的磷酸化作用，降低脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)诱导的巨噬细胞中的一氧化氮(NO)、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)和白细胞介素-6(interleukin-6，IL-6)等炎性分泌物；还降低了诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)的蛋白表达水平。Shin等[28]研究发现，用苎麻叶提取液中的酚类物质(绿原酸、芦丁、柚皮苷、橙皮苷等)可以降低溃疡性结肠炎模型小鼠环氧化酶2(cyclooxygenase-2，COX-2)、IL-6和单核细胞趋化蛋白-1(monocyte chemotactic protein 1，MCP-1)的表达，从而达到预防肠炎的效果。此外，苎麻嫩茎叶中含有的阿魏酸在保持细胞生理完整性方面具有重要的抗氧化作用，可抑制脂质过氧化和氧化酸败[29]；咖啡酸具有清除自由基及抑制低密度脂蛋白氧化的作用[30]。而绿原酸作为苎麻中含量较高的活性物质，还具有提高机体免疫水平、抗菌、降糖降脂等多种功效。Henry-Vitrac等[31]研究发现，绿原酸是葡萄糖-6-磷酸位移酶特异性抑制剂，可介导Svetol抑制人类肝微粒体中葡萄糖-6-磷酸的水解，从而减少肝脏葡萄糖的产生，调节血糖和减少Ⅱ型糖尿病的发生。此外，绿原酸对大鼠脂质代谢有积极作用，可通过改变参与多种细胞内信号通路的转录因子过氧化物酶体增殖因子激活受体α(peroxisome proliferator-activated receptor α，PPARα)和肝脏X受体α(liver X receptor α，LXRα)的表达，改善脂质代谢紊乱[32]。

3 苎麻嫩茎叶在畜禽及水产养殖中的应用

3.1 反刍动物

反刍动物饲粮中添加苎麻嫩茎叶可表现出良好的瘤胃降解特性，并可改善动物生长性能。研究发现，青贮苎麻人工切成1、2和3 cm 3种不同长度配制的全混合日粮，随着其长度的增加瘤胃液pH上升，长度为3 cm的青贮苎麻更有利于黑山羊瘤胃发酵[33]。许兰娇等[34]以苎麻和象草为原料，按苎麻和象草干物质比例为2∶8、3∶7、4∶6和10∶0进行混合青贮，发现苎麻与象草以2∶8比例混合青贮时其青贮饲料品质最佳，在锦江黄牛瘤胃中的降解性能最好。通过波尔山羊的动物饲养试验证明，饲粮添加苎麻嫩茎叶青贮料可显著提高羊的采食量和日增重，苎麻嫩茎叶青贮料育肥效果优于苜蓿[35]。

此外，有研究发现，苎麻青贮替代苜蓿对奶牛产奶性能、乳品质均无负面影响。Dai等[36]用苎麻替代饲粮中12%的苜蓿，发现其对荷斯坦奶牛的产奶量、乳品质和血液指标也均无负面影响。牟兰[37]通过云岭牛的试验发现，青贮苎麻替代20%和40%的青贮玉米，对其生长性能和健康均无不良影响，且可显著降低血清尿素氮的含量，提高机体蛋白质利用率。

苎麻嫩茎叶的添加还能在一定程度上改善肌肉品质、增强肌肉风味。一项有关波尔山羊饲粮添加苎麻嫩茎叶的研究结果证实，苎麻嫩茎叶对山羊肌肉总氨基酸和风味氨基酸含量以及肉品质无不良影响，但对改善肉品质的脂肪酸组成有一定作用，饲粮添加苎麻嫩茎叶使得肌肉中亚油酸、多不饱和脂肪酸含量以及多不饱和脂肪酸/饱和脂肪酸比值显著提高[38]。

3.2 家禽

苎麻嫩茎叶含丰富的营养成分，有利于改善动物生长性能，提高产品品质，目前苎麻嫩茎叶在家禽方面的研究主要集中在鸡和鹅上。Squibb等[39]研究发现，在雏鸡饲粮中添加5%苎麻茎叶粉可提高血液中胡萝卜素和叶黄素含量。牟琼等[40]在21日龄肉鸡的基础饲粮中分别添加0、5%、10%、15%苎麻嫩茎叶粉，结果发现，49日龄时5%组增重高于对照组，且随添加量的增加肉鸡的生长性能降低，可能与其纤维含量过高影响肉鸡采食量有关。多位学者研究表明，仔鹅(2～7周龄)饲粮中添加苎麻，可通过后期补饲精料达到对其生长性能无影响的效果，同时降低精料用量，提升养殖效益[41-42]。此外，就苎麻刈割高度和成熟度对朗德鹅的饲用价值进行评定，发现成熟期苎麻叶饲用价值最高[12]。另有研究发现，饲粮添加9%～12%苎麻对仔鹅体重、屠宰性能、体尺性状、胫骨强度无不良影响，还可改善肌肉品质，提高血液中球蛋白含量，增强机体免疫力，这些作用与苎麻中的活性成分密不可分[43]。苎麻在蛋禽生产方面的应用报道不多，有研究发现，饲粮苎麻添加对杂交蛋鸡产蛋量、蛋重、蛋壳厚度、蛋白/蛋黄比值等均无显著影响[44]。而本实验室研究发现，产蛋高峰期罗曼蛋鸡饲粮中添加一定比例的苎麻嫩茎叶干粉可提高蛋黄颜色和蛋黄指数，提高蛋黄的总抗氧化能力，提升鸡蛋中必需氨基酸和多不饱和脂肪酸(尤其是n-3多不饱和脂肪酸)含量，降低蛋黄中胆固醇含量。由此可见，家禽饲粮中添加适宜水平的苎麻可在不影响动物生长性能的前提下显著改善家禽肉、蛋品质。

3.3 猪

张彬等[45]研究表明，饲粮添加适宜水平的苎麻嫩茎叶粉对猪日增重、采食量、胴体瘦肉率、营养物质消化率等均无不良影响，与对照组比，添加5%～15%苎麻嫩茎叶粉可使胴体瘦肉率有所升高。Li等[46]试验发现，饲粮添加3%苎麻嫩茎叶粉可提高仔猪生长性能，随添加水平升高(3%～12%)，平均体重下降，但对采食量无显著影响；屠宰数据显示，饲粮苎麻嫩茎叶粉水平增加可降低屠宰体重及热胴体重量，减缓肌肉pH下降速度，与对照组相比，3%、6%、9%、12%添加组背膘厚度分别降低8.65%、7.08%、9.83%、9.07%，眼肌面积分别增加5.54%、5.26%、5.00%、8.92%。Li等[47]进一步试验发现，与对照组相比，3%、6%、9%、12%苎麻组胸长肌(LT)中多不饱和脂肪酸含量分别增加0.55%、1.80%、1.65%、1.42%，添加苎麻可改善脂肪酸的组成，但不饱和脂肪酸含量增加易导致肉质氧化；研究还发现，添加苎麻还可显著提高血清总超氧化物歧化酶活性，降低血清丙二醛含量，从而提高肌肉抗氧化能力；6%苎麻组抗氧化能力最佳，可消除肌肉不饱和脂肪酸带来的易氧化问题，其作用原理是通过提高超氧化物歧化酶活性改善氧化稳定性，而并非刺激红细胞衍生核因子2样蛋白2(NFE2L2)途径。猪肉组织中动脉粥样硬化性(AI)和血栓形成性(TI)可反映脂肪“健康”状态，添加苎麻使AI和TI的脂质指数线性降低，表明饲喂含苎麻饲粮的猪肉更为健康。因此，饲粮添加苎麻可以提高猪生长性能，改善胴体性状，提升猪肉品质，节约生产成本，值得推广和使用。

3.4 水产动物

目前，有关苎麻应用于水产动物的报道相对较少。因其含丰富的蛋白质、氨基酸等营养物质，可作为植物蛋白质源缓解鱼粉资源紧缺的问题，具有广泛应用前景。金红春[48]报道，草鱼喜食鲜苎麻叶，食用后不易生病且生长较快。陈丽婷等[49]研究表明，与矮象草相比，饲用苎麻可显著提高草鱼增重率和养殖效益；陈丽婷等[50]进一步研究发现，投喂苎麻可显著降低草鱼肌肉粗脂肪含量，增加粗蛋白质含量，显著提高肌肉中呈鲜味氨基酸与多不饱和脂肪酸含量，进而改善草鱼肉品质；饲草单一会影响草鱼增重率，降低生长性能，故文章指出，苎麻应与青草搭配使用。鲜麻叶饲喂过多可导致鱼排便困难、躁动不安，这可能与苎麻中含有的抗营养因子成分有关[51]。总之，投喂苎麻可改善鱼肉品质，增强风味，节约饲料成本，缓解鱼粉短缺问题，但添加量要适度。

4 存在问题及发展趋势

苎麻作为畜禽饲料原料已取得较多研究进展，但仍有许多问题需要深入研究，从而更好地发挥苎麻的利用价值。

1)苎麻营养价值数据不完整。尤其对水产动物而言，需通过营养价值评估试验，精准测定水产动物对苎麻嫩茎叶养分消化利用率、有效能值等各项指标，建立健全苎麻营养价值数据库，为更合理利用苎麻资源提供依据。

2)尚未合理开发利用其生物活性物质。苎麻中含有大量黄酮类、挥发油类、酚类、脂肪酸等物质，具有独特生物学功能。需通过动物试验进一步评估它们对动物生长发育、肠道健康、代谢调控、免疫机能、畜禽产品品质的影响，深入研究这些物质发挥作用的机理，以功能型饲料为研发重点，在“饲料禁抗”背景下，发挥苎麻嫩茎叶的特殊功效和饲用价值。

3)苎麻加工技术有待提高。鲜苎麻水分和纤维含量高，故干燥成本高，粉碎时易形成絮团，不利于饲料化加工。因此，在培育高蛋白质低纤维含量苎麻新品种的基础上，必须加强对苎麻这一类作物的饲料化加工技术研究，以保证充分地利用和发挥其价值，以更好的为饲料工业服务。