甜叶菊废渣在畜禽饲料中的综合应用及其作用机制研究进展

熊云霞，肖 昊，刘 帅，王 丽

（广东省农业科学院动物科学研究所，农业农村部华南动物营养与饲料重点实验室，畜禽育种国家重点实验室，岭南现代农业科学与技术广东省实验室茂名分中心，广东省畜禽育种与营养研究重点实验室，广东广州 510640）

甜叶菊，又名甜菊、甜草、甜茶，原产于巴拉圭东北部，是一种多年生灌木菊科植物，其叶片可提取一类天然高倍低能甜味剂-甜菊糖苷，其甜度是蔗糖的180～450 倍，为世界第三大甜味来源。甜叶菊从1977年自日本引进中国，目前中国已成为全球最大的甜叶菊商业种植国和甜菊糖苷生产国。甜叶菊的大量种植及甜菊糖苷提取，产生大量的甜叶菊废渣。甜叶菊废渣属于农副产品加工废料，仅少部分甜叶菊废渣用作农业肥料，其余大部分采取燃烧、填埋等处理方式，不仅极大地浪费了资源，还会造成环境污染。甜叶菊废渣含有较高的粗纤维、粗蛋白质，还含有丰富的氨基酸、维生素、矿物质、寡糖、萜类、多酚类和黄酮类等活性物质，且其来源广泛、价廉、保质期长，是一种颇具开发利用价值的饲料原料。甜叶菊废渣直接添加或者经发酵、提取后添加于畜禽饲料中，不仅可减少环境污染，还可以缓解甜叶菊产区的饲料原料短缺，并降低饲料成本、提高经济效益。本文主要综述了甜叶菊废渣在畜禽饲料中的综合应用，并探讨甜叶菊废渣中的可能有效成分及潜在功能和作用机制，以期为甜叶菊废渣在畜禽饲料中的进一步开发利用提供参考。

1 甜叶菊的营养价值及生物活性

甜叶菊叶片蛋白质含量高，其中必需氨基酸含量高达7.7%；纤维含量丰富，高达15%～18%。甜叶菊叶片中的甜味成分占叶片干重的4%～20%，主要的甜味成分是甜菊糖苷。甜菊糖苷耐高温、低热量，且安全、稳定，作为甜味剂被广泛应用于食品、药品、日用化工，在畜禽饲料中被作为甜味剂。甜叶菊除了富含甜菊糖苷外，还含有很多生物活性物质。María 等从甜叶菊叶片中提取鉴定出89 种化合物，这些植物化学物质具抗氧化、抗肿瘤、抗炎、抗菌、降血糖等生物活性。很早就有记载，以甜叶菊浓缩液及甜叶菊粉末的形式作为药物，可用于治疗畜禽食欲减退、发热、乳腺炎、呼吸道疾病及胃肠炎。甜叶菊废渣为甜叶菊经甜菊糖苷提取后所得副产物，其营养物质及生物活性物质含量丰富。甜叶菊废渣及废渣发酵物作为饲料原料应用于畜禽配方饲料中，不会影响畜禽生长性能，且可降低耗料增重比甜叶菊废渣含有甜菊糖苷、绿原酸类、黄酮类物质等生物活性物质，甜叶菊废渣活性物质提取物具有调节机体免疫及良好的抗氧化活性，应用于畜禽可期待其良好的促幼龄动物生长的效果。

2 甜叶菊废渣的有效成分及作用机制

2.1 甜菊糖苷 甜叶菊废渣为提取甜菊糖苷后的副产物，其中含有很多未被提取的甜菊糖苷成分。甜菊糖苷为甜叶菊废渣的可能有效成分之一，是一类萜类化合物，甜叶菊中富含的甜菊糖苷以甜菊苷和莱苞迪苷A 为代表，均为贝壳杉烯型四环二萜糖苷类化合物。甜菊糖苷甜度高，性质稳定，耐高温，具有较好的安全性，无致畸毒性。其中，甜菊苷具有降糖、降压、抗氧化、抗炎、抗肿瘤、免疫调节的特性。甜菊糖苷作为甜味剂添加于畜禽饲料中，可提高饲料的适口性。在断奶仔猪日粮中添加213 mg/kg 甜菊苷，不仅可增加断奶仔猪采食和增重，还可降低仔猪腹泻。然而Geuns 等、Atteh等、Wu 等在肉鸡、蛋鸡饲料中添加甜菊苷，并未发现其促生长、改善产蛋等效果。可能是由于鸡缺少识别甜味的受体基因，因此在鸡饲料中添加高剂量甜菊苷作为甜味剂，并不能提高鸡的采食量，因此未对其生产性能产生影响。在畜禽生产中应用较多的甜菊糖苷为高纯度甜菊苷或者莱苞迪苷A，而其他种类的甜菊糖苷成分，如甜菊双糖苷、莱苞迪苷B、莱苞迪苷C、莱苞迪苷D、莱苞迪苷E、莱苞迪苷F、甜菊醇、异甜菊醇等，由于含量少，研究也较少。其他种类的甜菊糖苷的分离鉴定、生理功能需要进一步研究。

2.2 绿源酸类物质 食品营养与人类健康北京高精尖创新中心开展了一系列关于甜叶菊废渣提取物的有效成分分析及生理功能研究。甜叶菊废渣经丙酮提取、乙酸乙酯萃取提纯后经大孔树脂吸附，洗脱后浓缩冻干得甜叶菊废渣提取物，发现该提取物具有良好的抗炎、抗氧化、调节糖脂代谢、降低尿酸等活性，经鉴定其中主要的活性成分是绿原酸类物质。绿原酸类物质是植物在有氧呼吸过程中经桂皮酸途径产生的一类苯丙素类化合物，甜叶菊废渣提取物中的绿原酸类物质主要包括绿原酸（3-CQA）、隐绿原酸（4-CQA）、新绿原酸（5-CQA）、异绿原酸A（3,5-diCQA）、异绿原酸B（3,4-diCQA）、异绿原酸C（4,5-diCQA）、莱蓟素（1,3-diCQA），其中以异绿原酸C 含量最高，绿原酸含量次之。

目前，市面上绿原酸产品大都来源于金银花、咖啡、杜仲、忍冬、向日葵等，而对甜叶菊来源的绿原酸关注还较少。其他植物（杜仲、金银花、向日葵、咖啡）来源的绿原酸类成分中新绿原酸是主要组成部分，而甜叶菊来源的绿原酸中异绿原酸（异绿原酸A、异绿原酸B、异绿原酸C、莱蓟素）的占比明显高于其他来源。异绿原酸为二咖啡酰奎宁酸类化合物，1 分子的异绿原酸有2 个咖啡酰基，因此抗氧化活性更强。研究发现，甜叶菊中的总异绿原酸具有较强的体外抗氧化、抑菌活性和防霉效力，用做饲料抗氧化剂和防霉剂具有很大潜力；甜叶菊废渣提取物中的主要活性成分-异绿原酸C 具有很好的抗炎效果，可以显著降低脂多糖（LPS）诱导的小鼠单核巨噬细胞炎症模型细胞一氧化氮（NO）的产生，并可显著降低角叉菜胶致小鼠足部肿胀模型小鼠血清NO、前列腺素（E）的含量。目前，有关异绿原酸的研究大都关注其药用价值，在畜禽饲料及养殖中的应用研究还较少。

而绿原酸应用于畜禽养殖的报道已有很多。绿原酸是由咖啡酸与奎尼酸酯化组成的缩酚酸，化学名3-O-咖啡酰奎尼酸（3-O-caffeoylquinicacid），具有良好的抑菌、抗炎、抗氧化、护肝、调节血糖脂代谢、免疫调节、抗癌等活性。绿原酸添加于饲料中可以延缓饲料中油脂、维生素等的氧化，有效防止饲料因微生物污染而发生的腐败变质，提高饲料的适口性、改善饲料的稳定性。绿原酸应用于断奶仔猪可提高采食量、降低耗料增重比和腹泻率，提高肠道绒毛高度及绒隐比，降低肠道通透性，改善肠道菌群，提高消化吸收相关的基因表达，提高蛋白表观消化率，改善机体抗氧化能力。Chen 等发现，断奶仔猪饲粮添加绿原酸，可降低血清肿瘤坏死因子-（TNF-）、白细胞介素-6（IL-6）和白细胞介素-1（IL-1）浓度，提高血清免疫球蛋白G（IgG）和空肠分泌性免疫球蛋白A（SIgA）浓度；减少G0、G1 期的肠细胞数量，增加S 期的肠细胞数量，并且降低肠细胞中晚期和总凋亡细胞的百分比以及B 细胞淋巴瘤-2 相关X 蛋白（Bax）与B 细胞淋巴瘤-2（Bcl-2）的比值，上调肠细胞中的表达量，下调半胱氨酸蛋白酶-3（）、的表达。在肥育猪中，添加1 000 mg/kg 绿原酸可以提高肌肉的抗氧化活性，降低肌肉滴水损失、蒸煮损失、丙二醛（MDA）含量，显著改善肌肉品质。绿原酸发挥其生物活性主要依赖于其在肠道的吸收和代谢。研究发现，绿原酸类物质约33%在胃和/或胃肠道上部被完整吸收，不经水解，进入血液，约7%被小肠吸收，水解为咖啡酸和奎宁酸。微生物群介导绿原酸与代谢产物在结肠的吸收，完整的绿原酸及其代谢产物（主要是3-羟基苯丙酸和苯甲酸）进入血流后，在肝脏被吸收和/或代谢。结肠是绿原酸代谢的主要部位，绿原酸的生物利用程度很大部分取决于肠道菌群。绿原酸和肠道菌群存在互作，可提高肠道菌群多样性，促进有益菌生长，降低有害菌丰度。

甜叶菊废渣中主要的一类活性物质-绿原酸类物质主要包括异绿原酸、绿原酸，且异绿原酸占比更大。现有关甜叶菊废渣提取物的抗氧化活性及保健活性的研究均是基于体外细胞和小鼠模型，在大动物上的研究尚缺乏，在畜禽饲料中的应用需要进一步研究及验证。

2.3 黄酮类物质 甜叶菊废渣经提取后的抗氧化活性物质，经分析除绿原酸类物之外，另一大类为黄酮类物质，占比4.6%左右，主要黄酮成分为槲皮素和槲皮苷。罗序燕等采用壳聚糖絮凝与聚酰胺吸附相结合的方法纯化甜叶菊废渣乙醇提取液中的黄酮，可使最终黄酮纯度达到53.42%。Tavarini 等在甜叶菊中鉴定出芦丁、杨梅素、芹菜素-7-O-葡萄糖苷、槲皮苷、山柰酚和木犀草素-7-O-葡萄糖苷等黄酮类物质。童红梅等用HPLC 柠檬酸-甲醇流动相梯度洗脱法测定甜叶菊茎叶中黄酮成分发现，甜叶菊茎叶中的黄酮主要为芦丁、槲皮素、橙皮苷、山奈素等，且黄酮含量与抗氧化活性呈较显著的相关性。黄酮类物质具有良好的抗炎、抗氧化、抗肿瘤、抗衰老等功效。关于甜叶菊中的黄酮类化合物的研究还比较少，且现有研究也大都还集中在黄酮类物质提取、分离、鉴定、体外抗氧化活性评价等，其生理活性有待进一步研究。

3 甜叶菊废渣在畜禽养殖中的应用

3.1 甜叶菊废渣 甜叶菊废渣中纤维含量高达30% 左右，由于其高水平的粗纤维含量，甜叶菊废渣具有较好的瘤胃厌氧发酵性能，可作为基料开发出较好的反刍动物饲料。张慧等应用体外法评价甜叶菊废渣对山羊的营养价值发现，甜叶菊废渣在山羊中有较好的营养物质消化率，在山羊小肠液中发酵18 h 干物质降解率为19.21%，中性洗涤纤维降解率为32.28%，粗蛋白质降解率为21.70%。对于耐粗饲畜禽，高纤维的甜叶菊废渣也可作为很好的饲料原料来源，如肉鹅对甜叶菊废渣粗纤维的表观消化率可以达到56.99%，甜叶菊废渣添加水平在5%～10%可显著降低肉鹅的耗料增重比。孙艳宾等用甜叶菊废渣等量替代花生秧粉饲喂肉兔，发现肉兔饲料中添加25% 甜叶菊废渣，不影响肉兔生长速度、屠宰率及饲料利用率，但是可改善其免疫功能，可作为很好的饲料原料来源。甜叶菊废渣在怀孕母猪饲粮中也有较好应用，在怀孕母猪限饲饲粮中添加30%甜叶菊废渣，可在不提高饲粮热量的情况下，使饲料粗纤维含量提高至9.15%，显著改善母猪因为限饲缺乏纤维导致的孕期便秘，并降低了13.33%的饲料费用；且添加甜叶菊废渣可显著提高肠道有益菌丰度，降低有害菌丰度，可改善怀孕母猪肠道菌群平衡和均衡。

3.2 甜叶菊废渣发酵物 甜叶菊废渣直接大比例添加进畜禽饲料效果往往并不理想。对于非草食动物，太高的纤维含量不利于消化吸收，这就限制了甜叶菊废渣在非草食动物饲粮中的应用。微生物发酵可以有效分解纤维，降低其抗营养物质含量。黑曲霉、里氏木酶和酿酒酵母按比例（8%、4%、3%）添加发酵甜叶菊渣，可有效降低其中粗纤维含量，提高蛋白、氨基酸及可溶性还原糖的含量。甜叶菊废渣发酵料添加量在40%左右可显著提高土杂猪的屠宰率、瘦肉率并降低背膘厚，并且可以降低肌肉中的单不饱脂肪酸含量。但是也有研究指出，甜叶菊废渣发酵物对番鸭肌肉蛋白及肌肉脂肪酸组成均无显著差异。最近，刘珍妮等研究发现，虽然添加经乳酸菌和酵母菌发酵的甜叶菊废渣发酵物对于番鸭的生长性能、屠宰性能、免疫性能无显著影响，但是10%的甜叶菊废渣发酵物可显著降低番鸭粪便总氮水平，减少排污。甜叶菊废渣经发酵后可作为良好的饲料原料来源。但是由于其原料品种、原料来源、发酵菌种、发酵方法等不同，会使得甜叶菊发酵产物成分差异大，且在饲料中的添加量也因动物品种不同差异很大，最终在畜禽上的应用效果可能不太一致。

3.3 甜叶菊废渣提取物 甜叶菊废渣除富含粗蛋白质和粗纤维外，还含有很多生物活性物质。甜叶菊废渣经水、有机溶剂提取并纯化后，可得到活性物质混合物，富含绿原酸类物质和黄酮类物质等抗氧化活性物质，甜叶菊废渣提取物可作为畜禽饲料良好的抗氧化剂和抗霉剂。目前，甜叶菊废渣提取物的研究主要关注其保健功能，且其功能活性研究还集中于体外细胞及小鼠模型，在畜禽动物饲料中的应用尚待进一步验证和开发。

4 小结与展望

甜叶菊在我国种植广泛，我国又是甜菊糖苷生产大国，因此每年产生大量的甜叶菊废渣。甜叶菊废渣综合应用于畜禽饲料具有原料来源广泛、价廉的优势，可缓解饲料原料短缺，降低饲料价格、提高经济效益、减少环境污染。甜叶菊废渣的有效成分（如甜菊糖苷、绿原酸类、黄酮类物质）具有很好的免疫调节、抗氧化、改善肠道菌群等生物活性。因此，甜叶菊废渣在畜禽饲料中的应用潜力巨大。但是甜叶菊废渣应用于畜禽饲料还存在诸多问题：①由于甜叶菊品种、产地、收获季节、甜菊糖苷提取工艺的不同，甜叶菊废渣中的生物活性物质含量差异大；②由于发酵菌种、原料配伍、发酵方法等不同，造成甜叶菊废渣发酵产物成分差异大；③甜叶菊废渣提取物由于原料来源、提取方法等不同，有效成分组成和含量差异大；④目前，甜叶菊废渣应用于畜禽养殖中的形式多样，作为饲料原料直接添加，或经发酵后添加，但是甜叶菊废渣在饲料中的添加比例尚处于摸索阶段；⑤甜叶菊废渣中甜菊糖苷、绿原酸类、黄酮类物质含量丰富，但也含有其他氨基酸、维生素、矿物质、微量元素、寡糖等功能物质，在畜禽饲料中多以混合物添加，易造成有效成分、作用机制不明确。

综上，甜叶菊废渣及发酵物作为饲料原料应用于畜禽养殖已有较多探索，且甜叶菊废渣及发酵物相对于甜叶菊废渣提取物，在制作成本、工艺上更简单便捷，在畜禽养殖中更易推广。