蔬菜尾菜饲料化利用及其对动物机体影响的研究进展

■王梦芝杨 楠阎 璐丁若妍

（1.扬州大学动物科学与技术学院，江苏扬州 225009；2.省部共建绵羊遗传改良与健康养殖国家重点实验室，新疆农垦科学院，新疆石河子 832000）

我国属于农业大国，蔬菜作物的种植面积和产量位居世界前列。据报道，我国蔬菜的种植面积和产量分别占世界的43%和49%，2018年我国蔬菜产量达7 亿吨[1]。随着蔬菜产业快速发展和市场要求越来越高，蔬菜尾菜的产生量也越来越多。尾菜中含有大量水分和营养物质，并可能携带病菌虫卵，若是处理不当，不仅会造成资源浪费，还会对生态环境和蔬菜种植造成严重危害。据统计，各类蔬菜在生产过程中的尾菜比率为16.5%～63.5%，平均达33.6%[2-4]。蔬菜尾菜具有较高的含水量为90%左右，且挥发性固体含量高，易于生物降解。在堆放、储存和运输过程中容易产生恶臭气体。蔬菜尾菜干物质养分含量高，但由于新鲜尾菜水分含量高，用常规处理方法难以实现完全资源化利用。近年来，尾菜处理利用已经被相关部门纳入循环农业发展和农村人居环境整治中并取得初步成效。

1 尾菜饲料化利用技术发展现状

1.1 尾菜的资源化利用方式

目前尾菜的资源化利用方式主要有饲料化、肥料化和能源化等，不同尾菜处理方式具有不同的特点（见表1）。国内外有关尾菜利用方式的报道主要集中在生产肥料、制取沼气、制备青贮饲料或直接饲喂畜禽和提取天然产物等方面[5-14]。但由于尾菜含水量高、季节性强，上述利用方法受限因素较多，在国内尚未大规模推广应用。

表1 尾菜资源化处理技术比较

1.2 尾菜饲料化利用技术现状

尾菜饲料化是指通过生物或物理技术处理将尾菜转变为饲料，用于替代部分饲料，可提升饲料的养分、降低饲养成本[3]。将尾菜加工成粗饲料，既丰富了饲料资源，又实现了资源化利用。饲料化处理技术简单、设备投资小，但处理速率较慢，具有饲料使用安全性和可靠性的问题，只能作为添加饲料使用，不能作为主饲料使用等问题，需要进一步的技术改进。

尾菜饲料化利用的方式多样，但各项技术尚不成熟，而且主要应用在养殖农户。农户对于尾菜的饲喂方式只是将尾菜收集后与谷物或其他食物混合供家禽家畜食用，在节省饲料费用的同时，增加家禽家畜对各种营养元素的摄入量，降低养殖成本，提高养殖品质[15]。规模化养殖场所需青、粗饲料量较大，但由于采购尾菜品质参差不齐、与蔬菜基地协调尾菜调运、不同尾菜的饲料化应用技术不成熟等方面的问题尚未解决，导致尾菜饲料化大规模应用于规模化养殖场难以实现。尾菜饲料化的应用技术仍需攻关，以为个体养殖户发展提供保障，促进尾菜饲料化利用技术规模化发展，在现有饲料原料价格飞涨的趋势下降低部分饲料成本。

1.3 尾菜饲料化的主要技术方式

尾菜中含有纤维素和蛋白质等营养物质，但是直接饲喂不易被动物高效吸收利用，需要进一步加工处理[16]。科学地处理与养殖，不但可丰富饲料资源，而且可实现尾菜的资源化利用。目前青贮饲料、加工饲料粉、尾菜发酵蛋白饲料是尾菜加工饲料的最主要的处理方式。

个体农户通常使用尾菜作为饲料饲喂家畜，常见的饲喂方法是直接饲喂或者切碎后饲喂，这种饲喂方法仍然存在局限性，不能很好地保存尾菜。因此，为了科学、合理地利用尾菜饲喂家畜，为种植户、加工企业减少损失，提高养殖户的经济效益，减少资源浪费和环境污染，徐大文[17]研制了一套加工尾菜饲料粉的技术，其中包括选料、清洗、切料、沥水、烘干、粉碎、杀菌、计量包装和入库等加工步骤，最终将杀菌后的尾菜粉末密封打包，可实现延长保存期限。但该技术应用涉及到不同种类尾菜的营养价值不同，在尾菜饲料粉制作和饲喂时还应考虑到营养均衡性，多品种尾菜混合制作饲料粉的效果更佳。

国内外对尾菜饲料化利用加工处理技术研究也有相关报道。Pieszka 等[18]的研究发现，育肥猪饲粮中直接添加蔬菜渣对其生产性能和肉品质无显著影响，且由于蔬菜尾菜中含有较大水分、强季节性和保存周期短的特点，其在作为青绿多汁饲料饲喂动物受到了一定程度的影响。可以通过青贮处理延长饲料储存时间，提高饲料的营养价值及品质，改善适口性，有助于动物的采食；经加工的饲料蛋白质可以提高动物的消化功能和动物产品的品质[19]。戚如鑫等[20]研究南方农区尾菜稻草混贮饲料的饲用价值，结果表明稻草与尾菜比为4∶6 时可提高稻草秸秆与白菜尾菜混合青贮的粗蛋白含量（7.32%）及可溶性碳水化合物的含量（20.34 mg/g），降低了中性洗涤纤维含量（52.80%）及酸性洗涤纤维含量（32.55%）。青贮尾菜加工技术研究已逐步取得进展，诸多对尾菜和秸秆的复合微生物青贮研究也在初步深入，已经从肯定青贮尾菜的饲用价值深入到探索青贮尾菜饲料的制作工艺与参数中。

利用微生物在尾菜中的生长繁殖和新陈代谢，可以积累有用菌体、酶和中间代谢产物来生产和调制饲料[16]。张继等[9]以高山娃娃菜的尾菜为底物，添加麸皮和发酵混合菌，对于发酵产物中蛋白质的含量具有显著提升作用，可以作为饲料使用。实际生产应用中，蓝婧婷等[21]利用花椰菜尾菜、玉米、豆粕、米糠等与复合益生菌菌剂进行全价饲料固态微生物发酵研究，发现基础饲粮中补充花椰菜发酵饲料可以降低保育猪的腹泻率，提高生产性能。尾菜发酵可以提高饲料的营养价值，与微生态制剂的联合使用也可改善动物机体健康水平。

通过加工尾菜饲料粉、尾菜青贮饲料、尾菜发酵蛋白饲料等的研究，发现尾菜具有适口性好、成本低等明显的优势。尾菜饲料化应用的前景广阔，越来越多的研究者投入到尾菜饲料化的研究中，为尾菜饲料化发展提供了理论依据。

2 尾菜饲用价值及所含活性物质

尾菜含有丰富的营养物质，是较好的饲料资源[22]。表2 的数据显示[22-24]，尾菜具有含水量过高和易变质的特点，处理难度比畜禽粪便高，其处理工艺与畜禽粪便堆肥处理相比还不完善，有很大的研究与提升空间；同时尾菜中氮、磷、钾等营养元素含量丰富，如果能够回收，将会大大提高尾菜资源利用率。因此，合理利用尾菜资源不仅有利于生态环境发展、资源循环节能减排，也能在降低生产成本的同时提升种植业的边际效益，具有十分重要的意义[22]。

表2 尾菜原料成分及含量

大白菜、甘蓝、紫甘蓝等蔬菜是制作各种发酵蔬菜制品的主要原材料[24-27]。这些蔬菜的尾菜不仅含有丰富的膳食纤维、维生素和钙、铁、锌等矿物元素，还具有能够促进人体健康的各类植物化学物质，例如硫苷、黄酮和花青素等[28-31]。

硫代葡萄糖苷（简称硫苷）是蔬菜中一类重要的次生代谢物。其抗营养作用表现为降低饲料适口性和动物的采食量，摄入量过大容易引起动物中毒，从而影响动物健康，且长期食用易使动物器官组织形态发生改变，降低动物的生产性能。在尾菜发酵过程中，硫苷被代谢为异硫氰酸盐等活性产物，这些代谢产物具有抗氧化、抗癌、调节肠道菌群等多种生理功能。乳酸菌发酵对硫苷的代谢机制包括促进硫苷从蔬菜中释放，以及使其发生降解。尾菜发酵依赖于原材料携带的乳酸菌及人工接种发酵剂的生长繁殖活动。在异型发酵乳酸菌和同型发酵乳酸菌交替作用下，蔬菜中糖类被转化为乳酸、乙酸等代谢产物，降低了体系pH。一方面，发酵抑制腐败菌生长，延长蔬菜产品的保质期；另一方面，发酵可产生有机酸、氨基酸等营养成分以及特征性风味和滋味[32]。研究显示，乳酸菌对硫苷具有转化能力，且存在菌株差异性，并受到多种外在因素影响。在尾菜的发酵处理应用中，可根据硫苷的代谢作用比较不同青贮发酵菌种的差异，为调控发酵尾菜中硫苷向高活性的代谢产物方向转化提供理论依据。

黄酮作为植物的次生代谢产物广泛存在于植物中[33]。黄酮类物质是一种天然食物非营养素成分[34]，大量研究表明，相当一部分黄酮类物质具有显著的生理及药理活性，如抗氧化、抗病毒、抗炎、调节血管渗透性、中枢抑制、神经保护等功能[35-37]。黄酮类物质作为一类具有多种生理活性的天然物质，已成为当前国内外食品开发研究中的一个热点[38]。吴朝霞等[39]研究表明，叶菜中黄酮含量远高于果菜、根茎菜中的黄酮含量，说明黄酮类物质主要存在于尾菜的叶片中。对于黄酮类物质的研究集中于黄酮类物质的代谢机制、营养保健与药用价值，对于动物来说，黄酮类物质是一种天然活性物质，来源广泛、安全性高，可为动物机体带来诸多益处。

花青素是自然界中一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素，花青素营养价值高，研究者们试图寻找花青素含量丰富的植物原料，从中提取花青素并投入到商业生产，开拓花青素应用市场，主要用于食品着色、染料、医药、化妆品等方面[40]。大量研究表明，花青素具有很强的抗氧化作用，可以清除体内的自由基，降低氧化酶的活性，改善高甘油酯脂蛋白的分解代谢，抑制胆固醇吸收；抗变异、抗肿瘤、抗过敏，预防高血压及心脑血管疾病，减缓肝功能障碍，改善视力，调节心情等[41]。花青素具有良好的营养和药用价值，可以提高机体抗氧化作用，为抵抗疾病带来无限希望，而花青素本身具有较佳的抗氧化能力，可以提高尾菜作为饲料的抗菌作用。

尾菜所富含的诸多特殊活性物质，使其在饲料化应用中凸显优势，科学、合理、及时地利用好蔬菜尾菜，可使动物饲养行业发展前景更加广阔，在节省成本的同时提高动物体健康水平，为畜禽行业发展带来更多机遇。

3 尾菜饲料化应用技术

3.1 尾菜加工饲料粉

蔬菜尾菜是一种适口性好、营养丰富的饲料原料。将蔬菜尾菜加工成粗饲料，不仅可以达到长期保藏尾菜的目的，减少了因腐烂造成的损失，能大大降低贮藏、运输、包装等方面的费用，便于饲喂和配制配方饲粮；其次，还具有保存和食用方便、可调性强及营养丰富等特点。徐大文[17]研发的加工饲料粉技术，为尾菜饲喂动物提供参考。杨富民等[42]对白菜、甘蓝、芹菜商品化处理产生的尾菜采用畜禽粗饲料制粒和制块工艺，研发了尾菜饲料化生产线，并对主要设备工艺参数及尾菜生产畜禽颗粒及蜂窝块状粗饲料辅料配比进行了优化。尾菜加工饲料粉技术可以保持原有尾菜的营养风味，被用作原料加工成其他饲料，成为一种绿色、健康的饲料产品。尾菜加工饲料粉技术亦可作为一种饲料添加剂进行使用，降低养殖成本。

3.2 尾菜发酵饲料

发酵饲料是指在饲料中添加有益微生物发酵，通过益生菌发酵可产生对动物健康和生长性能有积极影响的生物活性物质[43]。发酵饲料具有营养价值高、适口性好的特点[44]。蓝婧婷等[21]研究表明，饲粮添加20%尾菜发酵饲料能够降低保育猪的腹泻率，促进肠道发育，增加肠道微生物菌群丰度及多样性，增强免疫性能，提高生长性能和经济效益。朱凯等[45]研究表明，绵羊日粮中添加尾菜发酵饲料可提高其生长性能、屠宰性能及肉品质。由此可知，蔬菜尾菜发酵饲料饲喂动物可提高动物生长性能，是一种优质的饲料。但不同尾菜种类和添加量、不同发酵菌种和添加量的饲料配方还需进一步优化。

3.3 尾菜青贮饲料

自德国学者Reihelu发表有关青贮工艺的论文以来，世界范围内对青贮包裹技术开发利用的研究所涉及的领域，从最初的微生物学、生物化学、营养学逐渐扩展到收割、机械制造等，围绕着微生物发酵、青贮包裹、青贮添加剂、高原青贮技术、谷物湿贮、青贮原料收获方式和时期及收割方式等问题不断进行深入研究。青贮裹包技术已成为世界上先进实用技术之一，并在西方发达国家被广泛使用。我国也对包裹青贮饲料进行大规模试验和推广应用，研究报道都证实了其有良好的营养价值和显著的经济效益。杨道兰等[46]采用晾晒萎蔫的花椰菜茎叶、新鲜花椰菜茎叶及玉米秸秆不同比例的混合料为原料进行青贮，研究了不同比例混贮对饲料品质的影响，结果表明，对经过晾晒至水分含量为75%的花椰菜茎叶中加入一定的添加剂，就能够成功青贮；花椰菜茎叶与玉米秸秆以质量比7∶3 混贮，能显著提高青贮料的可溶性碳水化合物、乳酸和丙酸含量，降低pH、丁酸含量。戴宏伟等[47]发现，当玉米秸秆、莲花菜尾菜、酵母按70∶30∶2混合发酵，可以在一定程度上提高原料中的粗蛋白和粗脂肪含量。牛荇洲[48]以“高原夏菜”为研究对象，生产尾菜青贮饲料，通过压缩袋装青贮工艺的正交优化试验，达到生产工艺改良的效果，试验过程需要对pH 和有机酸进行全程控制，良好的工艺控制是尾菜青贮得以高品质保存的重要保证。李海玲等[49]按照小麦秸秆与白菜尾菜配比7∶3、玉米粉添加量5%、酵母粉添加量2%的混合比例，在室温、pH 为6.6 条件下发酵2 d，可提高尾菜粗蛋白和脂肪含量，进而提高小麦秸秆和白菜尾菜的有效利用率，实现循环利用。综上所述，尾菜青贮技术虽然简单、设备投资小，但具有饲料使用安全性和可靠性的问题，还需进一步优化，以提高尾菜饲料化应用的可行性。

3.4 尾菜提取物

以尾菜为原料通过有效成分提取分离或生物发酵等可生产高附加值产物。Baiano 等[50]研究发现，蔬菜废弃物中含有营养丰富的酚类化合物，可零成本获得，使其成为增值食品中有益的成分。据国内外相关研究报道，尾菜可被加工为蔬菜纸、活性炭等，还可以从尾菜中分离提取叶蛋白、纤维素、叶绿素等有效成分或通过微生物发酵生产聚羟基烷酸酯、聚乳酸等加以利用[51-53]。虽然尾菜处理成本低，但加工技术还不够成熟。目前，国内对于尾菜提取物的研究，仅停留在新鲜蔬菜提取物的研究中，蔬菜尾菜的抗氧化活性已被证实[54]，但对于尾菜提取物的饲料化利用尚无进展。

4 尾菜饲料化技术的开发思考

国内外尾菜处理利用技术研发已由减少资源浪费和环境污染向资源化利用和高价值化开发转变。但由于尾菜种类、分级、来源等不同，难有统一的处理利用技术。加之蔬菜季节性强，尾菜不能长期均衡供应，限制了现有尾菜处理利用技术的推广应用，导致尾菜的利用率并未得到提高。我国是一个农业大国，从尾菜饲料化利用技术角度和经济条件分析，其更适合在蔬菜集中种植的地区推广。目前，尾菜饲料化处理技术仍不成熟，并且面临尾菜分布广、含水量高、含有大量致病微生物等难题，需要更加深入地研究。今后的研发或可从以下几个方面进行：

①对主要大宗蔬菜尾菜的饲料化技术，如物料配比、过程参数及调控技术、饲料产品质量控制等深化研究。

②尝试将蔬菜尾菜与厨余进行分类分级后联合处理制作饲料，实现蔬菜尾菜与厨余的高价值化。

③研究尾菜的高效分级分离技术，降低尾菜的处理成本，促进尾菜资源饲料化利用。

④尾菜处理技术配套的工业化设备及其处理工艺的研发，实现尾菜饲料化的产业化。

在实际生产中，还需根据蔬菜废弃物来源的区域、种类和季节性等特点，选用合适的处理方法或在此基础上进行创新。

5 结语

我国蔬菜产量大，伴生的尾菜量大，在其饲料化上已有一定的发展，尤其是在养殖区域周边、蔬菜种植较为集中的地区，对尾菜采取饲料化处理相对较早。但我国蔬菜产区分散，而且尾菜资源饲料化利用正处于起步阶段，需要根据各地尾菜资源状况对尾菜利用方式进行针对性地研究。具体体现在尾菜饲料化的物料配比、过程参数及调控技术、产品质量控制等方面还有所欠缺，不同区域、不同尾菜饲料化处理的技术体系还不够成熟，结合实际明确研发目标和思路，进行更环保、更高效化尾菜处理和利用技术的开发。