菊苣的营养成分及在动物生产中的应用进展

2023-07-12宁世瑜于雪慧王俊龙

饲料研究 2023年10期

宁世瑜于雪慧王俊龙

（伊犁师范大学污染物化学与环境治理重点实验室，新疆伊宁 835000）

菊苣（Cichorium intybusL.）是菊科菊苣属草本生植物，始载于《新疆中草药手册》。联合国粮食及农业组织2005 年指出，我国是菊苣食材的主要产地。菊苣中含有多种营养成分，在人类和动物的生产生活中起重要作用[1-2]。菊苣具有抗氧化、抗癌、抗炎、抗寄生物、抑菌等功效[3]。菊苣（根、叶、种子）营养丰富，粗蛋白含量高、适口性好、利用率高，反刍动物、禽类动物均喜食。饲喂菊苣的动物与饲喂豆科植物的动物生产性能相似，但优于饲喂禾本科植物[4]。饲喂菊苣的母牛产奶量明显增加[5]；饲喂菊苣可以减少家畜体内寄生物，减少驱虫药物对家畜生长的影响[6]。本文总结了国内外对菊苣营养成分的研究以及菊苣在动物生产中的应用，以期为菊苣进一步在动物生产中应用提供参考。

1 菊苣的营养成分

近年来，在菊苣植物中检测到多种营养成分，包括碳水化合物、酚类化合物、类黄酮、脂肪、氨基酸，倍半萜内酯、维生素和矿物质等。每100 g菊苣中的营养成分见表1。

表1 每100 g菊苣中的营养成分

1.1 碳水化合物

碳水化合物在植物的防御反应、生长发育方面发挥重要作用。植物中碳水化合物含量受到植物种类、栽培技术、地理条件等因素影响。菊苣根、叶、种子中碳水化合物含量分别为：根（70.43%～90.77%）、叶（38.2%～72.11%）、种子（31.66%～34.72%），其中纤维和糖是碳水化合物的主要组成。Oliver等[7]、Nwafor等[8]研究表明，在菊苣根中，可溶性膳食纤维含量和粗纤维含量存在一定变化，分别为0.42%～66.93%、5.12%～27.32%。在菊苣叶中粗纤维含量在16.78～22.4 g/100 g 之间，而种子中的粗纤维含量在25.68～38.12 g/100 g之间。Shad 等[9]研究表明，菊苣根的总糖含量为2.03 g/100 g，而叶片和种子中总糖含量较高，分别为4.50、3.05 g/100 g。

菊粉为菊苣果聚糖，含β-(2-1)糖苷链，由2～60个果糖分子和一个末端葡萄糖分子组成的碳水化合物，一般作为功能食品配料，主要存在菊苣植物根部[10]。Chen等[11]报道了新鲜菊苣根中菊粉含量为11～20 g/100 g，而干燥的菊苣根中菊粉含量约占44.69%。Shoaib 等[10]研究表明，菊苣根中的菊粉含量与其他富含菊粉植物中菊粉含量相近，如大麦颗粒（18～20 g/100 g）、菊芋（12～19 g/100 g）、芦荟根（15 g/100 g）、龙舌兰茎（12～15 g/100 g）、蒲公英（12～15 g/100 g）。Hounguè 等[12]研究表明，菊苣根中菊粉含量为14.5%，总果聚糖含量为61.8%。与菊苣茎、叶相比，菊苣根中菊粉和总果聚糖含量最高。Černý等[13]研究表明，播种时间、收获时期和种属是影响菊粉含量和菊粉链长度的主要因素，在果聚糖降解酶最旺盛的秋季，菊粉的平均链长受到显著影响，早期收获（9月份）富含长链菊粉分子。

1.2 挥发性化合物

植物中的挥发性化合物的组成及含量具有物种特异性，土壤养分、水等对其影响较大。Gol等[14]从菊苣根精油中发现了48 种化合物，主要包括樟脑（1,7,7-三甲基二环[2,2,1]庚烷-2-酮） 22.74%、百里香素15.06%、Y-萜烯13.24%、茴香甲醛10.79%；而菊苣叶中精油含量较高的为百里香素（17.12%）、Y-萜烯（15.18%）、茴香甲醛（10.53%）、百里香酚（9.38）。Qu 等[15]在菊苣根发现的其他挥发性化合物包括辛烷（34.3%～69.8%）、壬烷（0.3%～3.9%）、脂肪族化合物及其衍生物（64.1%～81.3%），以及其他未确定的挥发性成分（4.8%～22.7%）。Oksana 等[16]研究表明，菊苣中含量最高的挥发性成分为棕榈酸（32.9%）、壬烷（26.1%）、 α - 香柠檬烯（14.0%），此外，菊苣挥发油中含有3 种倍半萜烃类、2 种氧化倍半萜烃类和9 种脂肪烃类，分别占17.1%、4.8%和78.1%。

1.3 酚类化合物

1.3.1 总酚含量

Nwafor 等[8]在菊苣根的甲醇提取物中测出总酚含量为20.0 mg/100 g。Gordon[17]测定了野生菊苣和栽培菊苣其根部总酚含量，发现两种培育方式下的菊苣根部总酚含量差异较大，分别为22.4、35.1 mg/100 g，其中菊苣叶中总酚含量明显高于其他部位。Khalaf 等[18]测定了菊苣根、茎、叶中总酚含量，发现菊苣叶中总酚含量最高，为865.91 mg/100 g。而Heimler 等[19]探究菊苣叶中总多酚含量时，测得菊苣叶片中含量为404.6～693.3 mg/100 g，相比菊苣其他部分，叶片中总酚含量最高。

1.3.2 酚酸

酚酸是一类含有酚环的有机酸。Jurgoński 等[20]测定菊苣种子乙醇提取物（9.6 g 酚类化合物/100 g 总质量）中酚酸含量，单咖啡酰奎宁酸为2.8 g/100 g、双咖啡酰奎宁酸（6.8 g/100 g），菊苣种子中提取的酚酸（CQA）化合物可以改善饮食引起的人体代谢紊乱问题。

菊苣中还存在咖啡酸。Nwafor 等[8]报道，在菊苣根和叶中测定出原儿茶酸（2.50%，7.98 mg/100 g）、对羟基苯甲酸（11.04%）、香草酸（1.97%，30.66 mg/100 g）、香豆酸（9.65%，22.84 mg/100 g）。Khalaf 等[18]报道了在菊苣叶中含没食子酸（1.52 mg/100 g）、对氨基苯甲酸（8.61 mg/100 g）、邻羟基苯甲酸（11.93 mg/100 g）、咖啡酸（68.76 mg/100 g）、阿魏酸（5.85 mg/100 g）、异阿魏酸（49.10 mg/100 g）、 4- 羟基-3- 甲氧基苯甲酸（131.02 mg/100 g）、苯甲酸（77.50 mg/100 g）、鞣花酸（91.19 mg/100 g）、3,4,5 甲氧基肉桂酸（6.37 mg/100 g）、水杨酸（15.76 mg/100 g）、肉桂酸（0.70 mg/100 g）。

1.4 氨基酸和蛋白质

菊苣根、叶中氨基酸含量较高的为谷氨酰胺、谷氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、甘氨酸、丝氨酸、精氨酸；而鸟氨酸、脯氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、亮氨酸、丙氨酸、组氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸含量较少[21]。

菊苣中含量最高的是水溶性蛋白质，其次是盐溶性蛋白质和游离的氨基酸，而菊苣叶片中游离氨基酸和水溶性蛋白质含量较高，菊苣根中盐溶性蛋白质含量较高。Al-Snafi 等[22]研究表明，菊苣茎的水溶性蛋白质含量（9.43 g/100 g）高于菊苣根、种子中的水溶性蛋白质（5.57、8.35 g/100 g），菊苣叶中水溶性蛋白质含量最高，为14.13 g/100 g。

1.5 矿物质

Rosa 等[23]报道，菊苣叶中的矿物质元素含量为Cr（0.073 6 mg/100 g）、 Al （14.602 mg/100 g）、 Cd（0.019 mg/100 g）、 Ni （0.057 4 mg/100 g）、 Co（0.014 9 mg/100 g）、Si（6.78 mg/100 g）。Abbas 等[24]报道，菊苣叶中矿物质含量较高，尤其是Ca（3.5%）、Mg（0.28%）。Szentmihàlyi 等[25]报道，菊苣花中富含Fe（15.52 mg/100 g）、 Al （10.26 mg/100 g）、 Mn（4.316 mg/100 g）、Zn（4.20 mg/100 g）。与菊苣根、茎、叶相比，花中的矿物质元素含量较少。菊苣根、茎、叶、花中矿物质元素含量见表2。

表2 菊苣根、茎、叶、花中矿物质元素含量单位：mg/100 g

1.6 脂肪酸及衍生物

脂质化合物是细胞膜的重要成分，细胞膜的许多特性，如柔软性、对极性分子的不可通透性、高电阻性等均与脂质有关。目前，已有大量文献报道有关菊苣中的脂肪酸及其衍生物。Fathalla 等[26]发现，菊苣叶片中的脂肪酸甲酯包括月桂酸甲酯（0.13%）、肉豆蔻酸甲酯（0.06%）、棕榈油酸甲酯（0.38%）、棕榈酸甲酯（19.77%）、二氢丙戊酸甲酯（0.44%）、9-13-亚油酸甲酯（58.98%）、硬脂酸甲酯（9.07%）、亚麻油酸甲酯（0.59%）、亚麻酸甲酯（0.81%）、11-二十碳烯酸甲酯（0.65%）、二十碳烯酸甲酯（1.69%）。Anderson等[27]报道了菊苣种子甲醇提取物中存在的5 种脂肪酸脂，分别为十八烷基棕榈酸酯、五十六烷基棕榈酸酯、硬脂酸-9-烯酸酯、十八烷基-9-烯酸五十六酸酯、正十六烷基硬脂酸酯和正十八烷基硬脂酸酯。

1.7 倍半萜内酯

倍半萜内酯是以15个碳原子为基本骨架的天然萜类化合物，也是菊科植物的代谢产物，在菊苣中主要存在茎部分泌的乳胶中，目前，从菊苣根中分离到的倍半萜内酯中，含量较高的是乳果糖素、8-脱氧乳果糖素、11(S),13-二氢-8-脱氧乳果糖素、山莴苣素、11(S),13-二氢乳果糖素、乳果糖苷A、乳果糖苷B。Mònica 等[28]在两个品种的菊苣叶中检测到倍半萜内酯并测定其含量，其中11(S),13-二氢乳果糖素437.4 mg/kg、山莴苣素350.3 mg/kg、8-脱氧乳果糖素598.8 mg/kg、11(S),13-二氢-8-脱氧乳果糖素69.5 mg/kg、乳酸苦苷315.7 mg/kg。

1.8 维生素

关于苣菊中维生素的报道较少。Smith等[29]发现，野生菊苣和人工栽培菊苣叶中富含维生素B1（133.4～156.7 μg/100 g）、维生素B2（112.4～116.1 μg/100 g）、维生素B6（162.8～168.7 μg/100 g）和维生素C （3.5～4.0 μg/100 g），而叶片中维生素A含量为0.45 mg/100 g。

2 菊苣在动物生产中的应用

菊苣提取物在猪、反刍类动物、禽类等饲料中得到广泛应用，能够有效提高动物的生产性能、产奶量、免疫力、肉品质等。

2.1 菊苣在猪生产中的应用

在日粮中使用部分菊苣代替精料（20%～30%）时，猪的生长性能不受影响，肉品质、饲料转化率、日增重均有提高。在猪日粮中添加部分菊苣时，其饲料成本降低，经济效益明显增加，能够改善猪的肠道健康、免疫性能、消化率等。Lepczyski 等[30]研究了饲粮中添加菊苣根、菊苣粉提取物对猪肝脏蛋白质的影响，结果表明，两种膳食添加剂添加量分别为10%、7%时，参与保护肝细胞抵抗氧化应激的蛋白质含量提高，血清及肝脏的铜锌超氧化物歧化酶（Cu-Zn-SOD）活性和总抗氧化能力（T-AOC）提高，丙二醛（MDA）含量降低；pH值、肉色、肌内脂肪含量分别为6.45%、4.15%、4.67%，均高于对照组，并证明饲粮中添加菊苣会引起肝脏细胞骨架蛋白的显著变化，其中细胞角蛋白18可增强菊苣中菊粉型果聚糖的抗炎性质。

王维康[31]研究表明，断奶仔猪饲粮中添加菊苣叶2.5 g/kg时，断奶仔猪平均日采食量（ADFI）和平均日增重（ADG）分别提高12.2%和20.1%；显著提高了断奶仔猪粗灰分的表观消化率；显著提高了空肠B 细胞淋巴瘤基因-2（Bcl-2）表达水平；增加了盲肠食糜中乳酸杆菌数量；提高了粗蛋白的表观消化率；降低了断奶仔猪十二指肠和回肠中肿瘤坏死因子-α（TNF-α）表达水平；2.5 g/kg菊粉还能降低盲肠食糜中大肠杆菌数量，因此日粮添加菊粉可通过改善断奶仔猪肠道屏障结构与功能，减少肠道炎性因子产生，改善后肠微生物菌群结构，从而改善肠道健康。Herosimczyk等[32]采用蛋白质组学技术测定了以菊苣为日粮的生长猪大肠黏膜蛋白质的变化，结果表明，在饲粮中添加3%菊苣可提高生长猪的盲肠和结肠中分子蛋白、蛋白质中折叠蛋白和抗氧化蛋白的表达，有助于机体维持黏膜细胞的完整性，保护机体免受内毒素和活性氧的伤害，屠宰率、眼肌面积、后腿比例、瘦肉率分别为74.21%、31.46%、31.83%、60.04%，均高于对照组。

肉质异味一直是影响公猪食用价值的主要原因，主要是由猪大肠中臭味素和雄烯酮引起。Heyrman 等[33]发现，食用菊苣的公猪比喂食商业化饲粮的公猪污染率显著降低，食用菊苣3周后，菊苣体内的雄烯酮显著降低，肠道中的乳酸菌含量显著提高，而大肠杆菌相对减少。Li 等[34]研究发现，食用菊苣的公猪体内臭味素含量显著降低，并不是通过减少大肠中粪臭素菌的数量或刺激丁酸盐的产生抑制粪臭素，而是通过增加微生物活性，将相应的高氨基酸结合到细菌生物量中，从而抑制色氨酸转化为粪臭素。因此，菊苣可以改善公猪体内的臭味素和雄烯酮水平，从而降低公猪异味。

2.2 菊苣在反刍动物生产中的应用

反刍动物皱胃线虫和肠道线虫是最致命的胃肠道寄生物，有效的驱虫方案对畜牧业可持续发展尤为重要。由于耐药性，需要寻找一种既具有抗寄生物特性，营养价值又高的牧草代替传统饲料。

近年来，关于菊苣对反刍动物胃肠道线虫感染的体内作用报道较多。苣菊在反刍动物体内驱虫作用试验总结见表3。

表3 苣菊在反刍动物体内驱虫作用试验总结

由表3可知，尽管近年来的研究结果存在重大差异，但可以得到两个结论：首先，饲喂菊苣可以降低反刍动物体内虫粪卵数和皱胃虫卵数，而不是抑制反刍动物的肠道蠕虫感染；其次，从对反刍动物的感染试验来看，饲料中添加菊苣量大于70%时，铁线虫、弓线虫数量明显减少，并且具有驱虫活性的菊苣添加量最低水平为50%，而菊苣含量低于24%时，没有任何抗寄生物效果。

菊苣作为一种多用途作物，因其缩合单宁含量少，在饲喂成年反刍动物时，不会引起瘤胃鼓气。反刍动物同等水平摄入量下，采食菊苣的反刍动物与采食黑麦草的动物相比，其体重增加更高。据报道，菊苣作为辅助饲料还可以维持牛、羊的产奶量，并且菊粉能够有效改善牛犊生长性能，主要表现在牛犊粪便中的乳酸杆菌和双歧杆菌数量增加，大肠杆菌群数量明显减少[46]。Trantas 等[47]研究日粮中添加菊苣对奶牛奶制品的影响，结果表明，奶牛日粮中菊苣含量达25%时，牛奶不会因污染而变苦，在日粮中添加25%菊苣比对照组平均每头多产奶1.24 kg/d、乳蛋白率增加0.1%，牛奶生产成本降低4.8%。王玉麒[48]研究了在肉羊饲料中添加一定比例的菊苣对其采食量和经济效益的影响，与对照组相比，肉产量增加3 kg，平均肉产量比对照组提高21.7%。试验组比对照组头均纯收益提高31.4%。牛锋等[49]用菊苣对圈养条件下的母牛进行育肥试验。饲用含有菊苣饲粮的育肥牛，平均日增重0.57～0.76 kg，显著提高了26.32%，每千克增重降低饲料成本0.98 元。Niderkorn 等[50]研究表明，饲料中添加20%菊苣，可使绵羊采食量提高17%，增重率提高2.54%，肋肉厚度、背膘厚度显著增加，饲粮在绵羊瘤胃中消化更快，这些影响可能是绵羊摄入菊苣后，体内蛋白质达到平衡。

2.3 苣菊在禽类生产中的应用

菊苣中氨基酸种类和含量较为丰富，目前已有12个品种均可作为禽类优质饲料蛋白源，饲料中添加菊苣对禽类生长性能、肠道菌群平衡、肉品质、蛋质、抗氧化能力等均有促进作用。菊苣中的菊粉作为一种益生元，可以促进肠道微生物的生长，抑制肠道中的病原体，因此，菊苣可以用于治疗禽类生物失调导致的生产力低下。武炜等[51]在1 日龄肉仔鸡日粮中添加0.5%、1.0%菊粉，结果发现，添加1.0%菊粉肉仔鸡平均日增重、采食量均显著提高，肠道内双歧杆菌数量增加，表明菊粉能调节肉仔鸡肠道菌落平衡。Khoobani[52]发现，菊苣饮食粉可以提高肉鸡生长性能并改善肠道菌群。Gurram[53]发现，在鸡日粮中添加1.0%和1.5%菊苣根粉，显著降低了大肠杆菌和沙门氏菌数量，并且菊苣根粉可以作为替代原生抗生素的肉鸡生长促进剂，表明菊粉可以促进肉鸡的生长性能并改善肠道菌群，但菊苣中哪种靶性物质发挥先导作用仍需更多的试验验证。

寇祥明等[54]发现，在鹅日粮中添加5%菊苣饲喂5周后，鹅体重显著高于对照组，鹅对精饲料的转化率为74.57%，比对照组低1.02%；胸肌和腿肌中的蛋白质、脂肪含量、脂肪酸含量提高。李佳艾等[55]研究紫苏、菊苣、白菜对肉鸡生长性能和肌肉品质的影响，结果表明，菊苣草粉饲喂的肉鸡末重、平均日采食量和平均日增重均显著高于对照组、紫苏草粉和白菜草粉处理组，发现在肉鸡生长过程中添加3%菊苣草粉能够提高肉鸡生长性能，改善了鸡肉品质。魏轶男等[56]发现，在肉鸡日粮中添加1%菊苣还能提高1～42 日龄肉仔鸡的脾脏和法氏囊指数，显著提高T-SOD、GSH-Px 活性，表明菊粉能够促进肉仔鸡生长，提高免疫器官指数和抗氧化能力。

郑明利等[57]发现，北京油鸡日粮中添加5%菊苣能在一定程度上改善生长性能、屠体性能及蛋白质指标，并显著提高了蛋重及蛋黄色泽，试验组鸡体内血清胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）均显著低于对照组。王守红等[58]探究日粮中不同比例的菊苣对鹅生长发育的影响发现，当菊苣在日粮中的添加比例增大时，鹅的肌胃指数、总肠长、小肠长以及盲肠长等均有增加趋势，但菊苣添加比例过高时，鹅的增重率会下降，若改为单一饲料投喂，虽然增重率提高，但养殖成本偏高，建议鹅的日粮组成中菊苣占75%。Faramarzzadeh 等[59]发现，日粮中添加3%菊苣根粉，鸡产蛋率提高2.4%，料蛋比降低12.1%，平均蛋重提高1.36%，蛋黄黄度明显提高14.9%，蛋黄粗蛋白质含量也显著提高，鸡生长性能、胴体质量、内脏相对质量均显著提高。

2.4 苣菊在其他动物生产中的应用

菊苣营养价值高，粗蛋白、粗纤维、无氮浸出物，尤其是矿物质含量均比一般的牧草高。粗纤维是兔饲料中重要的营养物质之一，对兔具有特殊的生理功能，在维持肠黏膜健康、肠道通畅、消化道微生态平衡、降低肠炎发病方面发挥重要作用。兔饲料中添加菊苣后，从未发生过腹泻症状，并且原来腹泻的兔子饲喂菊苣3 d后停止腹泻。Boronat等[61]在新西兰白兔幼崽日粮中添加新鲜菊苣，结果发现，断奶前幼兔盲肠的NH3（0.5 μmol/g）和pH 值（5.9）下降，挥发性脂肪酸（52 mmol/L）含量增加，幼兔阑尾体积显著增加。断奶后幼兔采食量和日增重提高。

现阶段，配合饵料是集约化养殖鱼类的主要营养来源。如何提高饲料的利用率、降低饲料成本、减少鱼类病害是配合饲料研发的3 个关键点。近期关于菊粉对鱼类营养的影响研究表明，菊粉中益生元可以改善动物的生产性能，包括加速黄颡鱼的生长、降低饲料转化率。菊粉作为一种微生态调节剂，能够选择性地刺激肠内多种有益菌的生长繁殖，具有免疫调节功能。蒋飞等[61]发现，在饵料中添加5 g/kg 菊粉能显著提高暗纹东方鲀幼鱼的特定生长率和成活率，并且连续投喂8 w后，鱼肉的粗脂肪含量（0.87%）高于对照组，表明菊苣对暗纹东方鲀幼鱼消化酶活性和非特异性免疫酶活性均有促进作用。