木薯叶的营养价值、抗营养因子及其在生猪生产中的应用

冀凤杰　侯冠彧　张振文　王定发　李茂　周汉林

摘 要 人口膨胀导致的世界范围内谷物资源短缺，使人们迫切需要研发新的非常规饲料资源用于家畜生产。木薯叶作为木薯副产物，在热带和亚热带地区产量巨大。木薯叶是良好的蛋白质和氨基酸来源，含有比较丰富的矿物质和维生素，然而抗营养因子（如单宁、氢氰酸）限制了木薯叶在单胃动物上的应用。本文主要综述了木薯叶的营养价值、抗营养因子以及在育肥猪和妊娠母猪生产中的应用。

关键词 木薯叶；营养价值；抗营养因子；育肥猪；妊娠母猪

中图分类号 S533 文献标识码 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

木薯亦称树薯，学名Manihot esculenta Crantz，与马铃薯、红薯并列为世界三大薯类作物。国内木薯种植主要集中在广西、广东、云南和海南等省（区）。木薯具有诸多优点，例如：耐低肥、耐季节性干旱、耐酸性土壤；可种植于山地，不与粮争地；以无性繁殖为主，种植成本低；光合效率高等[1]。2013年我国木薯种植面积47.3万hm2，鲜薯总产量为1 054.7万t[2]。农业部提出争取到2015年，木薯种植总面积达66.7万hm2以上，鲜薯年总产量达到2 000万t以上[3]。随着木薯种植面积不断扩大，如何有效利用越来越多的木薯副产物成为急需解决的问题。

生长期为一年的木薯，轮期采摘木薯叶则全年可收获21 t干物质，相当于每公顷可得到4 t粗蛋白质；当同时考虑木薯块根和木薯叶时，从第4个月开始以间隔60～90 d为周期收获木薯叶，最终能使二者收成最佳[4]。参照2013年木薯种植面积计算，木薯叶每年可以提供189.2万t蛋白质。而2012年中国进口豆粕4.54万t[5]，进口苜蓿干草为22.72万t[6]。如果成功开发木薯叶作为新饲料资源，可有效缓解当前蛋白质饲料或优质豆科牧草紧缺的困境。

本文综述了木薯叶的营养价值、抗营养因子以及在育肥猪和妊娠母猪生产中的应用，希望为开发木薯叶作为新饲料资源提供参考。

1 木薯叶的营养成分

1.1 一般成分

木薯叶营养成分的变异与木薯品种、植物年龄、木薯茎叶比例有关。分别在3、6和9月连续采摘一年生木薯叶，新鲜木薯叶干物质含量为19.0%～23.2%，其化学组成和抗营养因子含量分别见表1、2[7]。分析9月龄的木薯叶片，发现晒干木薯叶干物质含量为86.8%、淀粉0.9%，总可溶性糖4.6%、系水力3.8 g水/g DM[8]。木薯叶直链淀粉含量约为全部淀粉的19%～24%[9]。

1.2 氨基酸组成

与大豆和苜蓿相比，木薯叶蛋氨酸含量较低，而其它氨基酸组成比较平衡。木薯叶的必需氨基酸总和约占全部氨基酸总量的50%，木薯叶氨基酸组成见（表3）[9-11]。

1.3 矿物质元素和维生素组成

木薯叶富含钙、镁、钾、铁、锌和维生素[12-14]。木薯叶钙、磷、镁、钾元素含量分别是1.23%、0.31%、0.72%、1.01% DM；铁、铜、锌、锰元素含量分别是94.4、7.3、51.6、67.9 mg/kg DM[12]。木薯鲜叶中β-胡萝卜素和抗坏血酸的含量分别是483～880和600～3 700 mg/kg[12，14-15]，根茎颜色深的胡萝卜素含量高，富含胡萝卜素的黄色木薯更适合人类食用。

2 木薯叶的功能性成分

2.1 黄酮类和类胡萝卜素

木薯叶的保健功能可能与木薯叶含有丰富的类胡萝卜素和黄酮类化合物有关。印第安人有使用木薯叶做草药的传统，疗效显著。Ravindran[16]发现，木薯叶中含有丰富的黄酮类化合物。而黄酮类化合物具有消除氧自由基、调节血脂、抗肿瘤、抗病毒等生理活性[17-20]。Isao Kubo等[21]发现，巴西木薯叶片含槲皮素840 mg/kg、山奈酚840 mg/kg、芦丁4 620 mg/kg，并且这3种化合物的抗氧化性效果显著。Egle Machado[22]分析木薯叶粉中含有 360 mg/kg β-胡萝卜素，并证实木薯叶粉可以增加小白鼠肝脏中维生素A的合成。最新研究认为，木薯叶植物化学物质最丰富的是酚类和茶多酚，其次是五倍子单宁、黄酮、醌类[8]。

2.2 皂甙

木薯叶粉含有甾体皂甙，含量为17.4～47.3 g/kg DM，随植物成熟度增加而提高[23]。这高于大豆甾体皂甙（含量为0.7～51 g/kg DM）[24-26]；但是低于苜蓿（56 g/kg DM）和甜菜叶（58 g/kg DM）[24]。

3 木薯叶中的抗营养因子

木薯叶最主要的抗营养因子有：单宁、氰化物、胰蛋白酶抑制剂、草酸盐、植酸，其中单宁和氰化物尤其重要。目前的处理技术已经可以使氰化物等被降低到动物食用的安全范围。木薯叶对猪的负面作用主要表现在适口性造成的采食量降低，而这可以通过在饲料中添加糖蜜等诱食剂来改善

3.1 单宁

单宁又称单宁酸或鞣酸，是一种重要的次级代谢产物，也是除木质素以外含量最多的一类植物酚类物质[27-28]。单宁主要存在于植物界的高等植物，特别是双子叶植物中[27，29]。

单宁按结构可以分为水解单宁、缩合单宁以及复杂单宁。水解单宁可溶于水，与蛋白质分子中的亲核基团形成不溶性复合物，也可与金属离子等结合形成沉淀。水解单宁易于被酶（单宁酶）、酸和碱水解[30]。缩合单宁，又称原花色素，相对分子量较大，一般不容易被水解。复杂单宁是介于水解单宁和缩合单宁之间的一种单宁，含有水解单宁和缩合单宁组成单位，具有前两者的共性[27，31]。

单宁含量随植物成熟度增加而增加，不同品种之间也有变化[32]。饲料中的酚类物质含量高低会直接影响家畜的采食量和健康水平[33]。单宁对动物的抗营养作用主要表现在降低动物采食量，降低营养物质（如蛋白质、糖、钙、铜和锌）的消化与吸收；降低动物体内的氮沉积量；改变动物消化道菌群；损害消化系统等方面[34]。单宁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、脱壳、挤压、碱（氢氧化钠和草木灰）、聚乙二醇以及射线处理等。生物降解法主要是固态发酵法。关于微生物降解植物性饲料原料中单宁的研究较少。Fauysi等[13]分析新鲜木薯叶中氰化物、单宁、植酸的含量分别是40.2～60.6、6.9～15.0、107～249.1 g/hg鲜叶，比较了晒干、浸泡、撕碎、80 ℃烘干、100 ℃蒸汽处理及其混合方式对去除木薯叶中抗营养因子的效果，认为晒干、撕碎+晒干最能有效去除木薯叶氰化物，处理后残留率分别为4.1%和3.7%；烘干、撕碎+晒干对去除单宁最有效，残留率分别为62.3%和48%；晒干、撕碎+晒干对去除植酸最有效，残留率均为41.1%。

3.2 生氰糖苷

在木薯中，生氰糖苷主要以亚麻苦苷和百脉根苷两种形式存在，分别占体内总量的95%～97%和3%～5%[35]。生氰糖苷本身不呈现毒性，主要由其水解产物HCN引发毒性。正常情况下，生氰糖苷一般存在于表皮细胞中，而分解生氰糖苷的酶则存在于叶肉细胞中。但含有生氰糖苷的植物被动物采食、咀嚼后，植物组织的结构遭到破坏，生氰糖苷与其共存的水解酶作用产生HCN引起动物中毒[36]。中毒的主要原理是使组织细胞不能利用氧，形成“细胞内窒息”[37]。

在非洲，鲜嫩木薯叶主要作为贫困地区人口的食物，采用捣碎、晾晒、水洗、水煮的加工方式来去除氰化物。比较温和有效的方式是先捣碎、日晒2 h或者阴干5 h、最后水洗3次，这样可以使剩余总氰化物含量分别达到28%，12%和1%[38]。要降低或消除木薯叶氰化物对动物的危害，主要从加工工艺和动物饲粮配制着手。作物氰糖苷脱毒技术主要有干法脱毒、湿法脱毒、微波脱毒、溶剂提取脱毒、挤压膨化脱毒和生物法脱毒等[39]，它们各有利弊。动物营养学家使用的经典方法是晒干、65 ℃烘干和青贮。简单的日晒可以去除90%左右的氰化物[11， 13， 40-41]。由于亚麻苦甙在低pH值下的稳定性[42]，日晒比青贮更能有效去除氰化物。

动物可以通过几个途径降解有毒氰化物，但主要是通过与硫代硫酸盐反应形成硫氰酸盐。这种转化可使毒性减少200倍。脱毒过程就是蛋氨酸中硫的利用过程，故应增加蛋氨酸的供给。其他物质也能脱毒，如在木薯饲粮中添加一定量的硫代硫酸钠或碘等，维生素B12也是一种脱毒途径[43]。中国饲料卫生标准规定，木薯干中氢氰酸（以HCN计）最大允许量为100 mg/kg，猪和鸡配合饲料中最大允许量为50 mg/kg[44]，可据此推算饲粮中木薯叶的最大允许添加量。

3.3 胰蛋白酶抑制剂

胰蛋白酶抑制因子会导致肠道对蛋白质的消化、吸收及利用能力下降；同时增加内源氮损失，造成体内氨基酸代谢失调或不平衡，造成胰腺分泌失调性肥大和增生[45]。胰蛋白酶抑制因子对热敏感，如蒸汽处理、膨化、烘烤等都很容易使之灭活。大豆中的胰蛋白酶抑制因子在100 ℃以下，常压处理 30 min左右，活性可降低90%左右，而且不破坏赖氨酸的活性[46]。

木薯叶粉在淀粉累积期（植物17月龄），胰蛋白酶抑制剂含量是3.79 ITU/mg DM；在叶片发育期（植物12月龄），胰蛋白酶抑制剂含量是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剂含量是分别是0.3、0.82、0.9 ITU/mg DM[48]。胰蛋白酶抑制因子对动物的影响有一定的剂量范围，大豆产品的蛋白酶抑制因子活性降到2.5 mg/g时，不会影响蛋白质的消化和降低幼龄动物的生长性能[49]；仔猪基础饲粮中添加2.4 g/kg Kunitz胰蛋白酶抑制因子时，其生长速度会下降13%[50]。考虑到胰蛋白酶抑制剂的影响，建议在育肥猪和母猪阶段饲用木薯叶。

3.4 草酸盐

草酸及草酸盐是广泛存在于植物性饲料中的抗营养因子，能显著降低动物对矿物质元素的利用率，并能对很多器官造成损害，引起中毒。草酸盐是植物中正常存在的成分，可分为可溶性草酸盐和不可溶性草酸盐，可溶性草酸盐主要有草酸钠、草酸钾和草酸铵，不溶性草酸盐主要有草酸钙、草酸镁和草酸铁[51]。

木薯叶粉中草酸盐对人的负面作用取决于木薯叶中草酸盐和钙的比值。Wobeto报道，木薯叶粉草酸盐含量为1.35～2.88 g/hg DM，测定5个木薯品种的钙和草酸盐比值都大于0.44%，这意味着木薯叶草酸盐含量不会减少钙的吸收[23]。

3.5 植酸

植酸又称肌醇六磷酸，在微酸性至碱性的pH范围内，可与消化道中的钙、镁、锌、铁、锰、铜、铬等离子形成不溶性的复合盐（植酸盐），因此会影响矿物质元素吸收利用。植物性饲料中的磷，60%～80%都以植酸盐的形式存在[52]。植酸在120 ℃以下短时间内较稳定，因此制粒工艺无法消除。由于单胃动物不能或很少分泌植酸酶，饲料中植酸磷的利用率仅为0～40%[53]。在双子叶植物（如木薯）中，植酸主要贮存在胚乳和子叶中[54]。木薯叶植酸含量，有随植龄增加而减少的趋势[7]。植酸酶作为单一酶制剂消除植酸的影响，已经在饲料工业中得到广泛应用。

4 木薯叶在猪生产中的应用

木薯叶对猪具有饲用价值，可以用作生长育肥猪、妊娠母猪的饲料，但是人们担心氢氰酸的毒性以及采摘木薯叶影响木薯块根生长，其推广并没有受到足够重视，目前仍停留在实验阶段。目前研究主要关注适合的添加比例和养分表观消化率，以及木薯叶富含的中性洗涤纤维对其养分消化率的影响。

4.1 育肥猪

给杜一长二元杂交生长肥育猪饲喂含5%、10%的木薯叶粉饲粮，其屠宰测定、胴体和肉品质均有所改善，考虑到抗营养因子的存在，建议其用量不超过10%为宜[55]。采用长白×约克×东山杂交去势公猪试验进行消化试验，套算法测得猪对木薯叶粉的干物质、总能、粗蛋白质和粗纤维的表观消化率分别为43.49%、34.93%、45.77%和16.93%，由此得出猪对木薯叶粉的消化能为7.44 MJ/kg DM，可消化粗蛋白质为11.35%[56]。在35 kg体重的大白×长白×杜洛克杂交去势公猪饲粮中，使用晒干和青贮木薯叶分别替代15%、30%和45%的豆粕，结果发现干物质、粗蛋白质和粗纤维的总消化道表观消化率分别为49%、51%，44%、52%，51%、59%；随着木薯叶添加比例升高，猪对晒干和青贮木薯叶的表观消化率下降[41]。

随木薯叶添加比例升高（4%、8%、12%），育肥猪背膘厚降低，猪肉脂肪含量降低，对屠宰率和猪肉蛋白质含量没有影响[10]。研究发现，生长猪饲粮中添加青贮木薯叶或晒干木薯叶后，干物质、有机物、粗纤维的总消化道表观消化率均显著高于（p<0.05）回肠表观消化率，且蛋白质消化率也有此趋势，这说明生长猪大肠微生物对粗纤维的发酵作用影响显著[11]。近期采用体重35 kg的生长期阉公猪进行代谢试验表明，与玉米豆粕型饲粮比较，木薯叶饲粮食糜在猪消化道平均停留时间更短，分别是42.1和30.4 h；木薯叶饲粮能量、粗蛋白质的总消化道表观消化率分别是31.0%和11.2%，显著低于玉米豆粕型饲粮，这与木薯叶饲粮中性洗涤纤维含量极大负相关（R2=0.81）；推算猪对木薯叶消化能为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（中国饲料原料营养成分价值表2013）[57]，它们的能量利用率达到80%以上。如何提高木薯叶的能量利用率，是需要重点解决的问题。

4.2 妊娠母猪

与生长猪相比，妊娠母猪非常适宜饲喂高纤维饲粮，能从高纤维饲粮中获得较多的能量。大量研究报道，妊娠母猪饲粮中添加适宜的纤维水平不仅可以提高妊娠早期胚胎存活[58]、降低规癖行为和改善肠道健康[59]，还能降低母猪分娩应激[60]。因此，木薯叶对于妊娠母猪是一种有用的饲料原料，但是关于应用效果的研究，目前还很少。据报道，在妊娠母猪饲料中添加10%、20%、30%的晒干木薯叶替代米糠，结果表明，木薯叶处理组仔猪出生数比对照组高；10%木薯叶处理组的仔猪腹泻率比对照组低3%[10]。木薯叶处理组妊娠母猪表现出较好的生产性能，可能是由于木薯叶与米糠相比，含有丰富的维生素和矿物质、氨基酸组成。尤其是β-胡萝卜素对于生殖细胞的凋亡、卵母细胞的成熟、存活和活力非常重要，并影响卵泡的类固醇合成[61-62]。

5 小结

中国是一个饲料资源严重缺乏的国家，研究木薯叶在畜禽饲料中的应用，可以缓解当前饲料原料的紧张状态、降低饲料成本，实现木薯副产物资源转化，建设因地制宜的节约型畜牧业。木薯叶是良好的蛋白质和氨基酸来源，含有比较丰富的矿物质和维生素。但是抗营养因子（如单宁、 氢氰酸等）的存在，采摘时间、地域、品种等造成的营养成分变异，猪品种和日龄的差异，添加比例和使用方式不同，都会对应用效果产生影响。因此，在使用过程中要充分考虑这些因素。木薯叶组分中，碳水化合物占近50%比重，提高碳水化合物的利用率是增加饲料养分效价和能量利用率的关键。然而随着碳水化合物体系的深入研究，木薯叶非淀粉多糖类数据仍然缺失，这极大限制了酶制剂的应用。如何利用现代生物学技术（例如酶制剂、微生物发酵）提高木薯叶营养价值，仍需要进一步研究。

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