木薯葉的營養價值、抗營養因子及其在生豬生產中的應用

冀鳳杰　侯冠彧　張振文　王定發　李茂　周漢林

摘 要 人口膨脹導致的世界范圍內谷物資源短缺，使人們迫切需要研發新的非常規飼料資源用于家畜生產。木薯葉作為木薯副產物，在熱帶和亞熱帶地區產量巨大。木薯葉是良好的蛋白質和氨基酸來源，含有比較豐富的礦物質和維生素，然而抗營養因子（如單寧、氫氰酸）限制了木薯葉在單胃動物上的應用。本文主要綜述了木薯葉的營養價值、抗營養因子以及在育肥豬和妊娠母豬生產中的應用。

關鍵詞 木薯葉；營養價值；抗營養因子；育肥豬；妊娠母豬

中圖分類號 S533 文獻標識碼 A

Abstract In view of the world shortage of cereal grains because of competing needs for the expanding human population， more researches on non-conventional feed sources for livestock production have been called for. Considerable amounts of cassava leaves are readily available as a by-product of cassava roots in tropical and subtropical areas. Cassava leaves are a good source of protein and amino acids， relatively rich in minerals and vitamins. However， anti-nutrient factors（e.g. tannin， cyanogenic glucoside etc.）limit its use for monogastric animals. This article reviewed the nutritive value and anti-nutrient factors of cassava leaf and its application in growing pigs and pregnant sows.

Key words Cassava leaf；Nutritional value；Anti-nutrient components；Growing pigs； Pregnant sows

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2015.07.028

木薯亦稱樹薯，學名Manihot esculenta Crantz，與馬鈴薯、紅薯并列為世界三大薯類作物。國內木薯種植主要集中在廣西、廣東、云南和海南等省（區）。木薯具有諸多優點，例如：耐低肥、耐季節性干旱、耐酸性土壤；可種植于山地，不與糧爭地；以無性繁殖為主，種植成本低；光合效率高等[1]。2013年我國木薯種植面積47.3萬hm2，鮮薯總產量為1 054.7萬t[2]。農業部提出爭取到2015年，木薯種植總面積達66.7萬hm2以上，鮮薯年總產量達到2 000萬t以上[3]。隨著木薯種植面積不斷擴大，如何有效利用越來越多的木薯副產物成為急需解決的問題。

生長期為一年的木薯，輪期采摘木薯葉則全年可收獲21 t干物質，相當于每公頃可得到4 t粗蛋白質；當同時考慮木薯塊根和木薯葉時，從第4個月開始以間隔60～90 d為周期收獲木薯葉，最終能使二者收成最佳[4]。參照2013年木薯種植面積計算，木薯葉每年可以提供189.2萬t蛋白質。而2012年中國進口豆粕4.54萬t[5]，進口苜蓿干草為22.72萬t[6]。如果成功開發木薯葉作為新飼料資源，可有效緩解當前蛋白質飼料或優質豆科牧草緊缺的困境。

本文綜述了木薯葉的營養價值、抗營養因子以及在育肥豬和妊娠母豬生產中的應用，希望為開發木薯葉作為新飼料資源提供參考。

1 木薯葉的營養成分

1.1 一般成分

木薯葉營養成分的變異與木薯品種、植物年齡、木薯莖葉比例有關。分別在3、6和9月連續采摘一年生木薯葉，新鮮木薯葉干物質含量為19.0%～23.2%，其化學組成和抗營養因子含量分別見表1、2[7]。分析9月齡的木薯葉片，發現曬干木薯葉干物質含量為86.8%、淀粉0.9%，總可溶性糖4.6%、系水力3.8 g水/g DM[8]。木薯葉直鏈淀粉含量約為全部淀粉的19%～24%[9]。

1.2 氨基酸組成

與大豆和苜蓿相比，木薯葉蛋氨酸含量較低，而其它氨基酸組成比較平衡。木薯葉的必需氨基酸總和約占全部氨基酸總量的50%，木薯葉氨基酸組成見（表3）[9-11]。

1.3 礦物質元素和維生素組成

木薯葉富含鈣、鎂、鉀、鐵、鋅和維生素[12-14]。木薯葉鈣、磷、鎂、鉀元素含量分別是1.23%、0.31%、0.72%、1.01% DM；鐵、銅、鋅、錳元素含量分別是94.4、7.3、51.6、67.9 mg/kg DM[12]。木薯鮮葉中β-胡蘿卜素和抗壞血酸的含量分別是483～880和600～3 700 mg/kg[12，14-15]，根莖顏色深的胡蘿卜素含量高，富含胡蘿卜素的黃色木薯更適合人類食用。

2 木薯葉的功能性成分

2.1 黃酮類和類胡蘿卜素

木薯葉的保健功能可能與木薯葉含有豐富的類胡蘿卜素和黃酮類化合物有關。印第安人有使用木薯葉做草藥的傳統，療效顯著。Ravindran[16]發現，木薯葉中含有豐富的黃酮類化合物。而黃酮類化合物具有消除氧自由基、調節血脂、抗腫瘤、抗病毒等生理活性[17-20]。Isao Kubo等[21]發現，巴西木薯葉片含槲皮素840 mg/kg、山奈酚840 mg/kg、蘆丁4 620 mg/kg，并且這3種化合物的抗氧化性效果顯著。Egle Machado[22]分析木薯葉粉中含有 360 mg/kg β-胡蘿卜素，并證實木薯葉粉可以增加小白鼠肝臟中維生素A的合成。最新研究認為，木薯葉植物化學物質最豐富的是酚類和茶多酚，其次是五倍子單寧、黃酮、醌類[8]。

2.2 皂甙

木薯葉粉含有甾體皂甙，含量為17.4～47.3 g/kg DM，隨植物成熟度增加而提高[23]。這高于大豆甾體皂甙（含量為0.7～51 g/kg DM）[24-26]；但是低于苜蓿（56 g/kg DM）和甜菜葉（58 g/kg DM）[24]。

3 木薯葉中的抗營養因子

木薯葉最主要的抗營養因子有：單寧、氰化物、胰蛋白酶抑制劑、草酸鹽、植酸，其中單寧和氰化物尤其重要。目前的處理技術已經可以使氰化物等被降低到動物食用的安全范圍。木薯葉對豬的負面作用主要表現在適口性造成的采食量降低，而這可以通過在飼料中添加糖蜜等誘食劑來改善

3.1 單寧

單寧又稱單寧酸或鞣酸，是一種重要的次級代謝產物，也是除木質素以外含量最多的一類植物酚類物質[27-28]。單寧主要存在于植物界的高等植物，特別是雙子葉植物中[27，29]。

單寧按結構可以分為水解單寧、縮合單寧以及復雜單寧。水解單寧可溶于水，與蛋白質分子中的親核基團形成不溶性復合物，也可與金屬離子等結合形成沉淀。水解單寧易于被酶（單寧酶）、酸和堿水解[30]。縮合單寧，又稱原花色素，相對分子量較大，一般不容易被水解。復雜單寧是介于水解單寧和縮合單寧之間的一種單寧，含有水解單寧和縮合單寧組成單位，具有前兩者的共性[27，31]。

單寧含量隨植物成熟度增加而增加，不同品種之間也有變化[32]。飼料中的酚類物質含量高低會直接影響家畜的采食量和健康水平[33]。單寧對動物的抗營養作用主要表現在降低動物采食量，降低營養物質（如蛋白質、糖、鈣、銅和鋅）的消化與吸收；降低動物體內的氮沉積量；改變動物消化道菌群；損害消化系統等方面[34]。單寧的去除方法主要有理化方法和生物降解法。理化方法主要包括溶液浸提、干燥、脫殼、擠壓、堿（氫氧化鈉和草木灰）、聚乙二醇以及射線處理等。生物降解法主要是固態發酵法。關于微生物降解植物性飼料原料中單寧的研究較少。Fauysi等[13]分析新鮮木薯葉中氰化物、單寧、植酸的含量分別是40.2～60.6、6.9～15.0、107～249.1 g/hg鮮葉，比較了曬干、浸泡、撕碎、80 ℃烘干、100 ℃蒸汽處理及其混合方式對去除木薯葉中抗營養因子的效果，認為曬干、撕碎+曬干最能有效去除木薯葉氰化物，處理后殘留率分別為4.1%和3.7%；烘干、撕碎+曬干對去除單寧最有效，殘留率分別為62.3%和48%；曬干、撕碎+曬干對去除植酸最有效，殘留率均為41.1%。

3.2 生氰糖苷

在木薯中，生氰糖苷主要以亞麻苦苷和百脈根苷兩種形式存在，分別占體內總量的95%～97%和3%～5%[35]。生氰糖苷本身不呈現毒性，主要由其水解產物HCN引發毒性。正常情況下，生氰糖苷一般存在于表皮細胞中，而分解生氰糖苷的酶則存在于葉肉細胞中。但含有生氰糖苷的植物被動物采食、咀嚼后，植物組織的結構遭到破壞，生氰糖苷與其共存的水解酶作用產生HCN引起動物中毒[36]。中毒的主要原理是使組織細胞不能利用氧，形成“細胞內窒息”[37]。

在非洲，鮮嫩木薯葉主要作為貧困地區人口的食物，采用搗碎、晾曬、水洗、水煮的加工方式來去除氰化物。比較溫和有效的方式是先搗碎、日曬2 h或者陰干5 h、最后水洗3次，這樣可以使剩余總氰化物含量分別達到28%，12%和1%[38]。要降低或消除木薯葉氰化物對動物的危害，主要從加工工藝和動物飼糧配制著手。作物氰糖苷脫毒技術主要有干法脫毒、濕法脫毒、微波脫毒、溶劑提取脫毒、擠壓膨化脫毒和生物法脫毒等[39]，它們各有利弊。動物營養學家使用的經典方法是曬干、65 ℃烘干和青貯。簡單的日曬可以去除90%左右的氰化物[11， 13， 40-41]。由于亞麻苦甙在低pH值下的穩定性[42]，日曬比青貯更能有效去除氰化物。

動物可以通過幾個途徑降解有毒氰化物，但主要是通過與硫代硫酸鹽反應形成硫氰酸鹽。這種轉化可使毒性減少200倍。脫毒過程就是蛋氨酸中硫的利用過程，故應增加蛋氨酸的供給。其他物質也能脫毒，如在木薯飼糧中添加一定量的硫代硫酸鈉或碘等，維生素B12也是一種脫毒途徑[43]。中國飼料衛生標準規定，木薯干中氫氰酸（以HCN計）最大允許量為100 mg/kg，豬和雞配合飼料中最大允許量為50 mg/kg[44]，可據此推算飼糧中木薯葉的最大允許添加量。

3.3 胰蛋白酶抑制劑

胰蛋白酶抑制因子會導致腸道對蛋白質的消化、吸收及利用能力下降；同時增加內源氮損失，造成體內氨基酸代謝失調或不平衡，造成胰腺分泌失調性肥大和增生[45]。胰蛋白酶抑制因子對熱敏感，如蒸汽處理、膨化、烘烤等都很容易使之滅活。大豆中的胰蛋白酶抑制因子在100 ℃以下，常壓處理 30 min左右，活性可降低90%左右，而且不破壞賴氨酸的活性[46]。

木薯葉粉在淀粉累積期（植物17月齡），胰蛋白酶抑制劑含量是3.79 ITU/mg DM；在葉片發育期（植物12月齡），胰蛋白酶抑制劑含量是11.14 ITU/mg DM[47]。而去皮豆粕、普通豆粕、膨化大豆的胰蛋白酶抑制劑含量是分別是0.3、0.82、0.9 ITU/mg DM[48]。胰蛋白酶抑制因子對動物的影響有一定的劑量范圍，大豆產品的蛋白酶抑制因子活性降到2.5 mg/g時，不會影響蛋白質的消化和降低幼齡動物的生長性能[49]；仔豬基礎飼糧中添加2.4 g/kg Kunitz胰蛋白酶抑制因子時，其生長速度會下降13%[50]。考慮到胰蛋白酶抑制劑的影響，建議在育肥豬和母豬階段飼用木薯葉。

3.4 草酸鹽

草酸及草酸鹽是廣泛存在于植物性飼料中的抗營養因子，能顯著降低動物對礦物質元素的利用率，并能對很多器官造成損害，引起中毒。草酸鹽是植物中正常存在的成分，可分為可溶性草酸鹽和不可溶性草酸鹽，可溶性草酸鹽主要有草酸鈉、草酸鉀和草酸銨，不溶性草酸鹽主要有草酸鈣、草酸鎂和草酸鐵[51]。

木薯葉粉中草酸鹽對人的負面作用取決于木薯葉中草酸鹽和鈣的比值。Wobeto報道，木薯葉粉草酸鹽含量為1.35～2.88 g/hg DM，測定5個木薯品種的鈣和草酸鹽比值都大于0.44%，這意味著木薯葉草酸鹽含量不會減少鈣的吸收[23]。

3.5 植酸

植酸又稱肌醇六磷酸，在微酸性至堿性的pH范圍內，可與消化道中的鈣、鎂、鋅、鐵、錳、銅、鉻等離子形成不溶性的復合鹽（植酸鹽），因此會影響礦物質元素吸收利用。植物性飼料中的磷，60%～80%都以植酸鹽的形式存在[52]。植酸在120 ℃以下短時間內較穩定，因此制粒工藝無法消除。由于單胃動物不能或很少分泌植酸酶，飼料中植酸磷的利用率僅為0～40%[53]。在雙子葉植物（如木薯）中，植酸主要貯存在胚乳和子葉中[54]。木薯葉植酸含量，有隨植齡增加而減少的趨勢[7]。植酸酶作為單一酶制劑消除植酸的影響，已經在飼料工業中得到廣泛應用。

4 木薯葉在豬生產中的應用

木薯葉對豬具有飼用價值，可以用作生長育肥豬、妊娠母豬的飼料，但是人們擔心氫氰酸的毒性以及采摘木薯葉影響木薯塊根生長，其推廣并沒有受到足夠重視，目前仍停留在實驗階段。目前研究主要關注適合的添加比例和養分表觀消化率，以及木薯葉富含的中性洗滌纖維對其養分消化率的影響。

4.1 育肥豬

給杜一長二元雜交生長肥育豬飼喂含5%、10%的木薯葉粉飼糧，其屠宰測定、胴體和肉品質均有所改善，考慮到抗營養因子的存在，建議其用量不超過10%為宜[55]。采用長白×約克×東山雜交去勢公豬試驗進行消化試驗，套算法測得豬對木薯葉粉的干物質、總能、粗蛋白質和粗纖維的表觀消化率分別為43.49%、34.93%、45.77%和16.93%，由此得出豬對木薯葉粉的消化能為7.44 MJ/kg DM，可消化粗蛋白質為11.35%[56]。在35 kg體重的大白×長白×杜洛克雜交去勢公豬飼糧中，使用曬干和青貯木薯葉分別替代15%、30%和45%的豆粕，結果發現干物質、粗蛋白質和粗纖維的總消化道表觀消化率分別為49%、51%，44%、52%，51%、59%；隨著木薯葉添加比例升高，豬對曬干和青貯木薯葉的表觀消化率下降[41]。

隨木薯葉添加比例升高（4%、8%、12%），育肥豬背膘厚降低，豬肉脂肪含量降低，對屠宰率和豬肉蛋白質含量沒有影響[10]。研究發現，生長豬飼糧中添加青貯木薯葉或曬干木薯葉后，干物質、有機物、粗纖維的總消化道表觀消化率均顯著高于（p<0.05）回腸表觀消化率，且蛋白質消化率也有此趨勢，這說明生長豬大腸微生物對粗纖維的發酵作用影響顯著[11]。近期采用體重35 kg的生長期閹公豬進行代謝試驗表明，與玉米豆粕型飼糧比較，木薯葉飼糧食糜在豬消化道平均停留時間更短，分別是42.1和30.4 h；木薯葉飼糧能量、粗蛋白質的總消化道表觀消化率分別是31.0%和11.2%，顯著低于玉米豆粕型飼糧，這與木薯葉飼糧中性洗滌纖維含量極大負相關（R2=0.81）；推算豬對木薯葉消化能為6.22 MJ/kg[8]。而玉米的消化能是14.27 MJ/kg，豆粕的消化能是14.26 MJ/kg（中國飼料原料營養成分價值表2013）[57]，它們的能量利用率達到80%以上。如何提高木薯葉的能量利用率，是需要重點解決的問題。

4.2 妊娠母豬

與生長豬相比，妊娠母豬非常適宜飼喂高纖維飼糧，能從高纖維飼糧中獲得較多的能量。大量研究報道，妊娠母豬飼糧中添加適宜的纖維水平不僅可以提高妊娠早期胚胎存活[58]、降低規癖行為和改善腸道健康[59]，還能降低母豬分娩應激[60]。因此，木薯葉對于妊娠母豬是一種有用的飼料原料，但是關于應用效果的研究，目前還很少。據報道，在妊娠母豬飼料中添加10%、20%、30%的曬干木薯葉替代米糠，結果表明，木薯葉處理組仔豬出生數比對照組高；10%木薯葉處理組的仔豬腹瀉率比對照組低3%[10]。木薯葉處理組妊娠母豬表現出較好的生產性能，可能是由于木薯葉與米糠相比，含有豐富的維生素和礦物質、氨基酸組成。尤其是β-胡蘿卜素對于生殖細胞的凋亡、卵母細胞的成熟、存活和活力非常重要，并影響卵泡的類固醇合成[61-62]。

5 小結

中國是一個飼料資源嚴重缺乏的國家，研究木薯葉在畜禽飼料中的應用，可以緩解當前飼料原料的緊張狀態、降低飼料成本，實現木薯副產物資源轉化，建設因地制宜的節約型畜牧業。木薯葉是良好的蛋白質和氨基酸來源，含有比較豐富的礦物質和維生素。但是抗營養因子（如單寧、 氫氰酸等）的存在，采摘時間、地域、品種等造成的營養成分變異，豬品種和日齡的差異，添加比例和使用方式不同，都會對應用效果產生影響。因此，在使用過程中要充分考慮這些因素。木薯葉組分中，碳水化合物占近50%比重，提高碳水化合物的利用率是增加飼料養分效價和能量利用率的關鍵。然而隨著碳水化合物體系的深入研究，木薯葉非淀粉多糖類數據仍然缺失，這極大限制了酶制劑的應用。如何利用現代生物學技術（例如酶制劑、微生物發酵）提高木薯葉營養價值，仍需要進一步研究。

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