蓖齿眼子菜与狐尾藻营养价值评价

段杰仁，石 伟，邱小琮，王晓奕

（1.宁夏固原市第七中学，宁夏 固原 756002；2.银川市水产技术推广服务中心，银川 750001；3.宁夏大学生命科学学院，银川 750021）

水生植物是水生态系统的重要组成，处于初级生产者的地位，具有提高物种多样性、维持物种丰度、吸收水体营养盐、改善水质的重要作用［1］，但较多水草残留在湖泊中，会引起水体缺氧，加剧植物残体的腐解，导致水质恶化［2，3］，因此有必要适时打捞，控制水草残体生物量，开展水生植物的资源化利用［4］，减少水生植物消亡带来的的二次污染。

水生植物主要含有蛋白质、糖类、脂肪和微量营养成分（包括维生素、抗氧化物和微量元素），生长过程中可有效吸收水体中的氮、磷等营养成分，全株维管组织木质部成分少，适口性较好，易于消化，可作为畜禽的饲料或饲料原料。孙婉婧等［5］将绿狐尾藻（Myriophyllum verticillatumL.）作为非粮饲料，不仅可以提高动物生产性能，还可以创造较大的经济价值；王艳立［6］于绵羊日粮中添加少量眼子菜，对羊的生长发育没有影响；曾冠军等［7］在芦花鸡配合饲料中添加7%绿狐尾藻粉可以改善其血液生化指标，提高芦花鸡健康状况，并可增加肌肉鲜味中氨基酸的含量，进而改善其肌肉品质。

已检测营养成分并进行了营养价值评价的水生植物有菹草、芦草、莎草、龙须眼子菜等。任文君等［8］对菹草的研究结果表明，在整个生长期，菹草粗蛋白含量在10.0%以上，粗纤维含量低于15.5%，粗脂肪含量在1.2%以上，粗灰分在14.0%以上，钙、磷含量均在0.3%以上；李琳［9］对芦草的研究数据显示，芦草粗蛋白含量为16.62%，粗脂肪含量为2.13%，粗纤维含量为56.06%，粗灰分含量为8.92%，中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量分别为56.06%、28.40%；虞道耿等［10］对16 种莎草的研究结果表明，莎草粗蛋白的平均含量为6.08%，粗脂肪的平均含量为2.43%，粗纤维的平均含量为23.03%，粗灰分的平均含量为6.49%；王艳丽等［11］对龙须眼子菜的研究结果表明，龙须眼子菜粗蛋白的含量为10.97%，钙、磷含量为5.30%、0.27%，中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量分别为33.66%、28.35%。

通过栽种香蒲、芦苇、藨草、荇菜和眼子菜等水生植物对宁夏回族自治区（以下简称宁夏）河湖湿地受污染的水体进行修复［12］，水资源质量不断提升，水环境持续好转，狐尾藻与篦齿眼子菜（Potamogeon pectinatusL.）已成为宁夏大部分水域的优势种。本研究通过测定篦齿眼子菜、狐尾藻的常规营养成分和氨基酸含量，应用饲料相对价值指数（RFV）、粗饲料分级指数（GI）评价其营养价值，应用氨基酸评分法（AAS）、化学分法（CS）、氨基酸比值系数（RC）和氨基酸比值系数分（SRC）评价其氨基酸营养价值，旨在通过营养价值科学评价，为宁夏水生植物资源化利用提供科学依据和参考资料。

1 材料与方法

1.1 样品采集与处理

采集约1 kg 鲜嫩的水草样品，剔除杂草，清洗，自然风干后运至实验室进行处理，用小型粉碎机将样品粉碎后过40 目筛，自封袋密封并标记相关信息，进行常规营养成分、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、氨基酸含量的测定。

1.2 营养成分测定

水分采用105 ℃常压干燥法（GB/T 6435—2014）测定，粗蛋白质（Crude protein，CP）用凯氏定氮法按照GB/6432—2018 标准测定，干物质（Dry matter，DM）用烘干法按照GB/T8858—1988 标准测定，粗灰分（Crude ash，Ash）用550 ℃灼烧法按照GB/T6438—2007 标准测定，粗脂肪（Ether extract，EE）用索氏浸提法按照GB/T6433—2006 标准测定，粗纤维（Crude fiber，CF）采用酸碱消煮法按照GB/T 6434—2006 标准测定，无氮浸出物（Nitrogen-free extract，NFE）使用差减法按照TCVN 1545—1993 标准计算，钙采用EDTA 络合滴定法按照GB/T 6436—2018 标准测定，总磷采用钼黄分光光度法按照GB/T 6437—2018 标准测定。

中性洗涤纤维（Neutral detergent fiber，NDF）、酸性洗涤纤维（Acid detergent fiber，ADF）用Van Soest洗涤剂法分别按照GB/T20806—2006和NY/T1459—2007 标准测定。氨基酸含量测定使用氨基酸自动分析仪（日立L8800 型，日本日立公司），按照GB 5009.124—2016 标准测定。

1.3 营养价值评价

1.3.1GI指数分级评价 国内尚无统一粗饲料等级评定标准，本研究以其其格等［13］提出的GI分级标准，依据饲料相对指数评分结果将粗饲料按照其品质差异划分为6 级，详见表1。

表1 利用GI指数对粗饲料分级标准

1.3.2 粗饲料相对营养价值指数（RFV）评价 根据测定的营养成分，参照美国饲草和草原理事会下属的干草市场特别工作组提出的饲料相对营养价值指数（Relative feed value，RFV）模型［14］，即相对一特定标准粗饲料（如盛花期苜蓿），某种粗饲料可消化干物质的采食量［15］。评定所测定样品的营养品质，其关系式如下。

式中，NDF为中性洗涤纤维，以占干物质（DM）的百分数表示；ADF表示酸性洗涤纤维，以占干物质的百分数表示；DMI为粗饲料干物质随意采食量，以占体重（BW）的百分数表示；DDM为可消化干物质量，以占干物质的百分数表示。常数1.29 为盛花期苜蓿DDM的采食量。除以1.29 是以盛花期苜蓿的RFV值为100 作标准，RFV大于100 表明相较于基数100 而言，整体上质量较好。

1.3.3 粗饲料分级指数（GI）评价 根据测定的营养成分，采用张吉鹍等［15］提出的粗饲料分级指数（Grading index，GI）模型评定所测定样品的营养价值，计算模型如下［16］。

式中，ME为粗饲料代谢能，DMI为粗饲料干物质随意采食量，是以奶牛标准体质量600 kg 计，借鉴RFV中DMI 模型，乘以标准体质量后再除以100 进行计算［17］得到公式（5）。CP为干物质中粗蛋白质含量，GI反映粗饲料中可为家畜采食的有效能值，将能量和蛋白质指标联系起来，使粗饲料的营养价值评价更为客观、科学。

1.3.4 氨基酸营养价值评价

1）氨基酸评分。采用世界卫生组织（WHO）和联合国粮农组织（FAO）建议的理想蛋白质必需氨基酸评分标准模式［18］，即氨基酸评分（Amino acid sore，AAS）。计算公式如下。

式中，EAA含量为必需氨基酸含量。

2）化学评分。采用中国预防医学科学院营养与食品卫生研究所提出的鸡蛋蛋白评分标准模式［19，20］，即化学评分（Chemical score，CS）。计算公式如下。

3）必需氨基酸的氨基酸比值（RAA）［18，19］。

4）氨基酸比值系数。 采用对比待评样品蛋白质中必需氨基酸比例与WHO/FAO 氨基酸模式谱之间的偏离程度，以氨基酸平衡理论为基础，是蛋白质营养评价的常用方法［21］，即氨基酸比值系数（Ratio coefficient of amino acid，RC）。计算公式如下。

式中，若RC＞1，表示该种必需氨基酸相对过剩；若RC＜1，表示该种必需氨基酸相对缺乏；RC最小者为该食物中的限制性氨基酸。

5）氨基酸比值系数分。表示食物蛋白质的相对营养价值［21］，即氨基酸比值系数分（Score of RC，SRC）。

式中，CV为RC的变异系数，CV=RC的标准差/RC的平均数。若CV=0，SRC=100，表示饲料蛋白质的氨基酸组成与氨基酸模式一致；若饲料蛋白质的RC分散程度变大，则CV变大，SRC变小，蛋白质的营养价值就越差。

苜蓿干草的数据引自文献［22］，以苜蓿干草的各项指标为对照，与2 种水草进行比较分析。

2 结果与分析

2.1 水草常规营养成分含量及价值评价

2.1.1 水草常规营养成分含量 篦齿眼子菜与狐尾藻常规营养成分含量见表2。由表2 可知，按粗蛋白质（CP）含量对水草进行分级时，篦齿眼子菜＞狐尾藻；按酸性洗涤纤维（ADF）和中性洗涤纤维（NDF）进行分级时，二者属于一级牧草。

表2 篦齿眼子菜与狐尾藻常规营养成分含量（风干基础）（单位：%）

按照国际饲料分类法，篦齿眼子菜的粗纤维含量≥18%，可划分为粗饲料（饲料编码：1-00-000），狐尾藻的粗纤维含量≤18%，且粗蛋白质的含量≤20%，可划分为能量饲料（饲料编码：4-00-000）。

2.1.2 水草营养价值评定 篦齿眼子菜与狐尾藻价值评定指数见表3。由表3 可知，蓖齿眼子菜与狐尾藻的GI和RFV分别为35.44%、91.36%和154.95%、404.62%。通过与表1 分级标准对比得出，按RFV对水草进行分级时，篦齿眼子菜与狐尾藻都属于一级牧草；按GI对牧草进行分级时，狐尾藻属于一级牧草，篦齿眼子菜属于二级牧草；从以上2 个指数对水草分级的结果看，分级情况存在差异。这说明使用GI能明显区分养分含量差异很小的不同种类牧草，GI的计算公式把牧草中代谢能和粗蛋白结合起来，同时把牧草中NDF和ADF包括在内，对全面、准确评价水草的营养价值具有科学的指导意义。

表3 苜蓿干草与水草价值评定指数

2.2 水草氨基酸含量与价值评定

2.2.1 水草氨基酸含量 篦齿眼子菜与狐尾藻17种氨基酸含量占比见表4，水草中氨基酸种类丰富（除色氨酸因水解几乎全被破坏外），狐尾藻中氨基酸总量（TAA）和必需氨基酸总量（EAA）分别为5.306、2.031 g/（100 g），其中含量最高的是天冬氨酸，为0.754 g/（100 g），占氨基酸总含量的14.21%，其次是谷氨酸和亮氨酸，分别占氨基酸总量的13.29%和8.80%。篦齿眼子菜的氨基酸总量和必需氨基酸总量则分别为5.165、1.993 g/（100 g），占氨基酸总含量排前三的氨基酸与狐尾藻相同，依次为天冬氨酸（12.47%）、谷氨酸（11.40%）、亮氨酸（10.73%）。依据WHO/FAO 提出的蛋白质理想模式（EAA/TAA约为40.00%、EAA/NEAA高于60.00%）可知，狐尾藻与篦齿眼子菜的EAA/TAA分别为38.28%和38.59%，EAA/NEAA则为62.02%和62.83%，可作为畜禽的理想蛋白质补充来源。

表4 水草的17 种氨基酸含量

2.2.2 水草氨基酸评分 篦齿眼子菜与狐尾藻氨基酸评分与化学评分见表5，根据AAS分析，狐尾藻和蓖齿眼子菜的氨基酸评分除Met+Cys（81.4%、33.1%），其余均大于100.0%，高于WHO/FAO 评分标准模式（100.0%），满足饲料必需氨基酸的需求，蛋白质营养价值高；根据CS分析，与标准鸡蛋蛋白模式相比较，狐尾藻和蓖齿眼子菜中第一限制性氨基酸均为Met+Cys，评分为51.8%、21.1%。采用氨基酸评分和化学评分评价狐尾藻和蓖齿眼子菜蛋白质营养价值时，可通过WHO/FAO 标准模式与鸡蛋蛋白模式计算来明确2 种水草分别缺乏的氨基酸。若仅以第一限制性氨基酸作为蛋白质质量的判断标准，数据单一，存在不足，同时单一氨基酸过多还会影响蛋白质质量，为了更好地评价蛋白质营养，可从蛋白质的氨基酸平衡性角度去评价水草蛋白质质量［19］。

表5 水草的氨基酸评分与化学评分

2.2.3RAA、RC、SRC分析 篦齿眼子菜与狐尾藻必需氨基酸的RAA、RC见表6。RC分析中，狐尾藻中除蛋氨酸+胱氨酸含量不足，为第一限制氨基酸外，其他氨基酸评分均在0.80～1.39，接近WHO/FAO 理想模式；蓖齿眼子菜中蛋氨酸+胱氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸的RC为0.26、1.97，分别表明其与对应氨基酸WHO/FAO 理想模式推荐值相对不足和相对过剩，限制了蓖齿眼子菜的氨基酸营养价值。由RC计算CV后可得SRC，2 种水草的SRC按顺序排列为狐尾藻（82.84）＞蓖齿眼子菜（62.23）。说明狐尾藻的必需氨基酸相对平衡，蛋白质营养价值高于蓖齿眼子菜；蓖齿眼子菜的RC分散程度较狐尾藻大，但其SRC＞50.00，说明仍具有较高的营养价值。

表6 水草必需氨基酸的RAA 和RC

3 讨论

该研究结果表明，狐尾藻的营养价值评价高于蓖齿眼子菜，其中常规营养成分价值评定中，按粗蛋白（CP）对水草进行分级时，苜蓿草粉＞篦齿眼子菜＞狐尾藻；按酸性洗涤纤维（ADF）和中性洗涤纤维（NDF）进行分级时，三者均属于一级牧草。因为ADF用于估测粗饲料潜在采食量，其含量越高，粗饲料品质越低，NDF用于估测粗饲料消化率，其含量越低，粗饲料品质越好［23］。篦齿眼子菜的粗蛋白含量虽低于苜蓿草粉（NY/T140—20023 级），却接近于玉米（CFN：4-07-0278）9.00%，是一种低纤维、钙和粗蛋白含量较好的粗饲料，狐尾藻中钙的含量远超过苜蓿草粉，可作为畜禽的理想补钙来源。在氨基酸含量评定中，狐尾藻＞篦齿眼子菜。苜蓿干草TAA含量为14.56%，EAA含量为5.82%［22］，而本研究中狐尾藻中TAA和EAA分别为5.306 g/（100 g）和2.031 g/（100 g），篦齿眼子菜的TAA和EAA则分别为5.165 g/（100 g）和1.993 g/（100 g）。氨基酸相关价值品质排序为苜蓿干草＞狐尾藻＞篦齿眼子菜。依据WHO/FAO 提出的蛋白质理想模式可知，苜蓿干草、狐尾藻与篦齿眼子菜的EAA/TAA分别为39.31%、38.28%和38.59%，EAA/NEAA则为60.69%、62.02%和62.83%，含量相近，可作为苜蓿的替代饲料。

水草作为替代饲料，在不影响畜禽正常生长性能的情况下，可通过添加适宜比例替代部分常规饲料。吴飞等［24］在饲粮中添加10%绿狐尾藻可改善肥育猪的血清生化指标，降低平均背膘厚，改善猪肉品质；李琳［9］研究表明，相较于玉米秸秆，芦草对肉羊的生产性能更好，随着饲喂时间越长，芦草组羔羊平均日增重和料重比与青贮苜蓿无显著差异，对肉羊的增重效果相当，可替代青贮苜蓿作为粗饲料来源；黄仲园［25］在饲料中添加30%以内的苦草粉可提高草鱼肌肉的品质和营养价值，同时提高了草鱼肠道菌群的多样性，可增强肠道对苦草纤维素的分解能力；王艳立等［11］将富营养化湖泊中龙须眼子菜为主的沉水水草应用于绵羊日粮饲料中，有效添加量最高可达到30 %，最佳添加量为20 %，既具有生态效益，又具有经济效益。

该研究采用饲料相对价值指数、粗饲料分级指数进行常规营养成分的评定，应用氨基酸评分法、化学评分法、氨基酸比值系数和氨基酸比值系数分来分析水草的营养价值。综合分析可知，蓖齿眼子菜与狐尾藻的氨基酸种类丰富、含量高，营养物质全面，营养价值略低于苜蓿干草，可以作为常规饲料原料的补充饲料，有望解决水环境的二次污染问题，同时为下一步替代常规饲料适宜添加比例的研究提供科学依据和参考资料，促进宁夏水生植物资源化利用的发展。

4 小结

通过对水草常规营养成分及价值的初步评定，蓖齿眼子菜与狐尾藻的GI和RFV分别为35.44、91.36MJ 和154.95%、404.62%，均属于一级牧草。对水草的氨基酸含量及价值初步评定，篦齿眼子菜和狐尾藻中氨基酸总量分别为5.165、5.306 g/（100g），AAS、CS分析与其对应评分标准模式比较可知，2 种水草蛋白质营养价值高，满足饲料必需氨基酸的需求，且SRC按顺序排列为狐尾藻（82.84）＞蓖齿眼子菜（62.23）。说明狐尾藻的必需氨基酸相对平衡，蛋白质营养价值高于蓖齿眼子菜。2 种水草的饲用价值接近于苜蓿干草，是一种营养价值较高、氨基酸种类丰富、含量高的优质饲料，二者均可作为畜禽饲料理想蛋白质的补充来源，提高机体免疫力，适合作为牛、羊等草食动物粗饲料，同时起到补充宁夏饲料短缺、降低饲养成本的作用，是具有潜力的水草资源，值得大力开发利用。