西藏3种蒿属植物营养成分与矿物质元素含量研究

刘彦兵，刘欣瑜，张书航，孙 璐，黄恩霞，王敬龙，赵宝玉，路 浩*

(1. 西北农林科技大学动物医学院，陕西 杨凌712100；2. 西藏农牧科学院草业科学研究所，西藏 拉萨 850000)

蒿属(Artemisia)植物属于菊科(Compositae)春黄菊族(Anthemideae)蒿亚族(Artemisiinae)，为一、二年生或多年生草本植物，少数为半灌木或小灌木，常有浓烈的挥发性香气[1]，全球约有474种[2]，主要生长在亚欧两大陆，北美洲次之。我国蒿属植物有187种，46变种，遍及全国，以东北、华北、西北及西南等省区居多，该种中少数种可供食用或做牲畜饲料用[3]。

蒿属植物广泛分布于西藏的多个区域，是部分牧区的的优势种[4]。有研究认为，新疆、内蒙古等地多种蒿属植物体内的粗蛋白、粗脂肪、无氮浸出物、钙、磷等营养成分含量较高，营养价值较高，适口性较好，是牧区重要的牧草[5]。据统计，在西藏分布的蒿属植物共57种、6变种，占全国蒿属植物的1/4，其中优势种为藏沙蒿(Artemisiawellbyi)、大籽蒿(Artemisiasieversiana)和青蒿(Artemisiaannua)。藏沙蒿分布广、适应性强，在以藏沙蒿为建群种的草地上，草地质量较好，植物种类多，适宜放牧的牧草种类多，据《西藏草原》资料统计，藏沙蒿草地粗蛋白含量为13.19%、粗脂肪为4.50%、粗纤维为25.65%，无氮浸出物为47.87%，粗灰分为8.71%，是西藏较好的牧场。大籽蒿别名较多，如山艾、大白蒿、大头蒿等[6]，主要用来调制干草，可作牛羊冬季贮备饲料，是西藏非常重要的动物饲料来源。此外，大籽蒿植株青贮后可作为优质的粗饲料[7]，其种子与青油麦(Avenachinensis)种子混合后可做为较好的精饲料使用[8]。青蒿即黄花蒿，在多种动物的生产应用研究中表明，饲粮中添加适量的黄花蒿提取物可以促进动物生长，改善机体抗病能力，提高动物生产性能[9]。

目前，对西藏主要蒿属植物藏沙蒿、大籽蒿和青蒿的研究多见于化学成分分析和药理作用研究[10-13]，尚未见到有关三者的营养成分的研究报道。鉴于此，本试验通过对西藏藏沙蒿、大籽蒿和青蒿这3种主要蒿属植物的主要营养物质、氨基酸和矿物质元素含量进行分析，以期为后续西藏蒿属植物资源的综合开发利用提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用藏沙蒿、大籽蒿、青蒿样品均为2018年7月采自西藏自治区拉萨市曲水县才纳乡津贝附近砾石河滩处。采样时，藏沙蒿、大籽蒿、青蒿每个样点取10 m×10 m的样方，沿对角线取样9株，3种植物均处于初花期，呈片状分布。其中藏沙蒿采自林下砾石滩处(东经90°53′58″，北纬29°26′6″，海拔3 581 m)，平均株高64.54 cm，伴生植物有白茅(Imperatacylindrica)、风毛菊(Saussureajaponica)、茎直黄芪(Astragalusstrictus)等；大籽蒿采自沟边、河滩的砾石滩缓冲区(东经91°01′49″，北纬29°38′14″，海拔3 722 m)，平均株高74.23 cm，伴生植物有茎直黄芪(Astragalusstrictus)、细果角茴香(Hypecoumleptocarpum)、苣叶秃疮花(Dicranostigmalactucoides)等；青蒿采自农田边沟坡、砾石滩处(东经91°01′49″，北纬29°38′14″，海拔3 648 m)，平均株高83.49 cm，伴生植物有西藏堇菜(Violakunawarensis)、大刺菜(Cirsiumsetosum)、西藏蒲公英(Taraxacumtibetanum)、青藏狗娃花(Heteropappusbowerii)等。样品阴干后粉碎，过40目筛(孔径为0.425 mm)，装入纸袋中，室温下置于干燥器中保存备用。

1.2 试验方法

1.2.1主要营养物质含量的测定 3种样品中的干物质(Dry matter，DM)、粗脂肪(Crude fat,FCA)、粗蛋白(Crude protein，CP)、粗纤维(Crude fiber，CF)、粗灰分(Crude ash，CA)分别采用烘干法、GB/T 6433-2006《饲料中粗脂肪的测定》、GB/T 6432-1994《饲料中粗蛋白测定方法》、GB/T 6434-2006《饲料中粗纤维的含量测定过滤法》和GB/T 6438-2007《饲料中粗灰分的测定》[14]进行测定。

1.2.2无氮浸出物的含量测定 采用推算法[15]：无氮浸出物(Nitrogen-free extract，NFE)，NFE%=100%-(水分%+CP%+ CFA%+ CF%+ CA%)

1.2.3矿物质元素和氨基酸含量测定 钙(Ca)、铜(Cu)、铁(Fe)、镁(Mg)、锰(Mn)、钾(K)、钠(Na)和锌(Zn)含量测定按GB/T 13885-2003《动物饲料中钙、铜、铁、镁、锰、钾、钠和锌含量的测定原子吸收光谱法》进行；磷(P)和硒(Se)含量测定分别按GB/T 6437-2002《饲料中总磷的测定分光光度法》和GB/T 13883-2008《饲料中硒的测定》进行；氨基酸含量测定按照GB/T5009.124-2016《食品中氨基酸的测定》进行。

1.3 数据分析

采用SPSS 20.0软件对所测数据统计分析，以平均值和标准差表示测定结果，对3种植物各测定项目进行单因素方差分析，P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 3种蒿属植物主要营养物质含量分析

藏沙蒿、大籽蒿和青蒿的主要营养物质含量差别较大(表1)。干物质含量高低顺序为：藏沙蒿>青蒿>大籽蒿，藏沙蒿比青蒿高出1.39%；藏沙蒿和大籽蒿的无氮浸出物、粗灰分、粗脂肪含量显著高于青蒿(P<0.05)，其中藏沙蒿的含量最高，分别比青蒿高出8.41%，4.55%，2.09%；青蒿的粗纤维含量显著高于藏沙蒿和大籽蒿(P<0.05)，大籽蒿的含量最低，比青蒿低14.69%；而大籽蒿的粗蛋白含量显著高于藏沙蒿和青蒿(P<0.05)，比含量最低的青蒿高出1.33%；3种植物的粗灰分含量差异显著(P<0.05)，藏沙蒿的含量最高，青蒿的最低，两者相差4.55%。

表1 藏沙蒿、大籽蒿和青蒿主要营养物质含量

注：同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)

Note:Different letters in the same column mean significant difference atP<0.05 level

2.2 3种蒿属植物矿物质元素含量分析

藏沙蒿、大籽蒿和青蒿样品中富含多种矿物质元素(表2)。就不同物种中同一元素含量水平而言，藏沙蒿中的K,Ca,Fe,Mn,Se含量显著高于大籽蒿和青蒿(P<0.05)，P含量最低，其中Se在大籽蒿和青蒿中含量相同，而大籽蒿中的K和Fe是3种植物中最低的；大籽蒿中的P,Na,Zn,Cu含量显著高于藏沙蒿和青蒿(P<0.05)，Mg含量最低；青蒿中的Mg含量最高，但Ca,Na,Zn,Mn和Cu含量却最低。3种植物中的常量元素中，K含量差异最小，藏沙蒿比大籽蒿中高出10.18%；Ca含量差异最大，藏沙蒿比青蒿中高出2524.46%；Cu含量差异最小，大籽蒿比青蒿中高出68.82%；Se含量差异最大，藏沙蒿比大籽蒿和青蒿中高出2100%。藏沙蒿、大籽蒿和青蒿中Zn/Cu值分别为7.55，11.92，8.95，Zn/Fe值分别为0.07，0.04，0.21。

表2 藏沙蒿、大籽蒿和青蒿矿物质元素含量

注：同行不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，下同

Note:Different letters in the same row mean significant difference atP< 0.05 level,the same as below

2.3 3种蒿属植物氨基酸含量分析

藏沙蒿、大籽蒿和青蒿样品中氨基酸种类齐全(表3)。均检测出16种水溶性氨基酸，总含量差异显著(P<0.05)，其中大籽蒿的氨基酸总含量(Total amino acid，TAA)最高，青蒿的最低，两者相差9.60%；必需氨基酸(Essential amino acid，EAA)含量差异较大，含量最高的是大籽蒿，最低的是青蒿，两者相差2.87%；非必需氨基酸(Nonessential amino acid，NEAA)含量差异较大，含量最高的是大籽蒿，最低的是青蒿，两者相差6.74%。藏沙蒿、大籽蒿和青蒿中，均是脯氨酸(Pro)含量最高，蛋氨酸(Met)含量最低，分别相差1.24%，3.07%，0.98%。藏沙蒿中天冬氨酸(Asp)含量次之，大籽蒿和青蒿中谷氨酸(Glu)含量次之。3种蒿属植物的必需氨基酸中，均是异亮氨酸(Ile)含量最高，蛋氨酸(Met)含量最低；非必需氨基酸中脯氨酸(Pro)含量最高，组氨酸(His)含量最低。

表3 藏沙蒿、大籽蒿和青蒿氨基酸含量

3 讨论

3.1 常规营养成分含量比较

粗脂肪(CFA)、粗纤维(CF)和粗蛋白(CP)是评定饲料营养价值的重要指标，紫花苜蓿(Medicagosativa)具有优质高产、粗蛋白质含量高、营养价值全面等的特点，是饲喂家畜的理想牧草[16]。藏沙蒿和大籽蒿中CFA(分别为4.63%，4.07%)含量比贵州晴隆县青蒿[17]含量(2.73%)高，而西藏青蒿中CFA(2.54%)含量则低于晴隆县青蒿，三者均比紫花苜蓿[18]中CFA含量高(1.17%)，在藏区缺乏牧草的季节，三者作为饲料可为动物提供所需能量，其中的脂类物质可以很好地改善适口性，大籽蒿的CFA含量适中，营养价值较好。藏沙蒿和大籽蒿的CF(分别为23.53%，23.21%)与紫花苜蓿[18]中CF(24.60%)含量很接近，青蒿中CF(37.89%)含量最高，三者均高于贵州晴隆县青蒿[17](23.19%)，饲料中含有适当的CF，可以促进动物胃肠道蠕动、益生菌的繁殖，但CF会影响饲料的口感，因此三者中大籽蒿的口感以及对动物的作用更佳。本试验3种植物的CP(分别为2.14%，3.34%，2.01%)含量较低，与紫花苜蓿[18](19.37%)和发酵后的大籽蒿[8](9.9%)相比，略显不足，CP是饲料中含氮物质的总称，其含量是评价饲料营养价值高低的重要标准[18]，因此大籽蒿的营养价值较高。

本试验中3种植物的干物质(DM)(分别为93.31%，91.91%，92.48%)含量均比紫花苜蓿(87.68%)高[19]，DM量是衡量植株生长、生理状况的重要指标之一，DM的积累直接关系到植物的目标产量，含量越高，植物的目标产量越高，其中藏沙蒿的目标产量最高。灰分(CA)是植物矿物质元素氧化后的总和，藏沙蒿和大籽蒿的CA(分别为10.55%，10.12%，5.99%)均低于和贵州晴隆县青蒿[17](12.60%)，与紫花苜蓿[18]中的CA(9.02%)含量接近，而青蒿中的CA最低，说明这三者矿物质元素与紫花苜蓿含量相差不大，不会因含量过高造成适口性差而降低动物的采食量。NFE(分别为52.50%，51.23%，44.01%)含量均比紫花苜蓿(46.83%)[18]和贵州晴隆县青蒿[17](36.75%)高。有研究[20-22]表明，通过改变苜蓿的贮藏方法以及发酵方法，可以改善苜蓿的营养品质。因此，可参考相应处理方式对试验中的3种蒿属植物进行处理，改善其营养品质。

3.2 矿物质元素含量比较

矿物质元素对维持牲畜健康和生长发育具有重要作用，不同的矿物质元素作用不同，矿物质元素缺乏或过量均会影响牲畜的生长发育。动物通过采食植物，可以补充矿物质元素，植物中的矿物质元素含量与植物生长环境的地质有一定的关系，席冬梅等[23]对云南省家畜饲养基地所属的6个主要地质背景区的土壤和饲料样品的K，Na，Mg，Cu，Zn等10种元素进行测定分析，发现大多数饲料中钴(Co)，Fe和Se的含量受土壤中元素丰度影响较大，土壤和各主要饲料间Fe，Co，Mg，Se和Cu相关性较强。陈琦昌等[24]对吉林省土壤-饲料-猪体内铬(Cr)，铅(Pb)，砷(As)，汞(Hg)，镉(Cd)这5种元素含量及其相关性进行分析，发现饲料吸收富集土壤中这5种元素的作用显著，土壤与饲料间元素含量(除Cd外)均呈正相关(r>0.70)。也有学者[25-26]研究发现植物中的微量元素含量与土壤的组成有密切联系。本试验研究的3种植物均采自西藏自治区拉萨市曲水县才纳乡津贝附近砾石河滩处，三者的各种矿物质元素含量的变化趋势相差不大。

3种蒿属植物中Fe(分别为1 358.87 mg·kg-1，329.73 mg·kg-1，337.27 mg·kg-1)含量比紫花苜蓿[27](182 mg·kg-1)高，可能是由于西藏地区土壤中的Fe含量较高所致。3种蒿属植物中藏沙蒿的Ca、P含量均较高，比值为1∶1.3，而大籽蒿和青蒿的Ca,P比例分别为1∶5和1∶38，有研究[28]表明，当Ca,P比值为1.5～2∶1时，对反刍动物的骨软病具有防治作用，故将3种蒿属植物用作饲料时，需要额外补充Ca,P。Mn主要为多种酶的组成部分，参与体内的造血过程，缺乏时会对机体造成不良影响[29]，Se具有抗癌、抗氧化、增强免疫力、拮抗有害重金属及增强生殖功能等的作用[29]，与其他2种植物相比藏沙蒿的Mn(45.01 mg·kg-1)含量与紫花苜蓿[27](47 mg·kg-1)含量相差较小，Se的含量也较高，因此藏沙蒿可作为一种较好的饲草添加剂进行开发利用。有研究[29]认为理化性质相似的元素，其生物学功能是相互拮抗的，当Zn/Cu>10且Zn/Fe>1时，会发生拮抗作用，本试验中除大籽蒿中Zn/Cu>10外，其他值均低于报道值，因此，藏沙蒿、大籽蒿和青蒿中的Zn,Cu,Fe不发生拮抗作用或者拮抗作用不明显，三者作为动物饲料时，其中的微量元素不会发生拮抗，有利于动物体吸收。

3.3 氨基酸含量比较

氨基酸是构成蛋白质的基本单位，蛋白质的营养价值与必须氨基酸的含量和比例密切相关[31]。随着对氨基酸研究的深入，发现Arg,Leu,Thr等氨基酸及其代谢产物在动物体内不仅有营养作用，还具有一定的调控作用[32-34]。藏沙蒿、大籽蒿和青蒿中氨基酸种类较齐全，TAA(分别为9.14%，17.59%，7.99%)含量比紫花苜蓿芽[34]中TAA(25.15%)含量低，表明不同植物累积氨基酸的能力存在较大差异。EAA是动物体内无法充分合成的，需要从饲料中获得，3种蒿属植物中大籽蒿的EAA(5.86%)含量最高，NEAA(11.73%)比紫花苜蓿芽[35](13.6%)略低，大籽蒿可以更好地为动物提供所需蛋白。3种蒿属植物和紫花苜蓿芽[35]中EAA/TAA分别为34.69%，33.29%，36.59%和39.23%，EAA/NEAA为53.14%，49.91%，57.74%和63.89%，根据联合国粮食和农业组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations，FAO)和联合国世界卫生组织(World Health Organization，WHO)的理想模式[29]，EAA/TAA为40%左右且EAA/NEAA在60%以上为较好品质蛋白质。因此，藏沙蒿、大籽蒿和青蒿所含氨基酸各项指标均较符合FAO/WHO的理想模式，3种蒿属植物均可为动物体提供较为丰富和全面的氨基酸以及较高品质的蛋白质，其中藏沙蒿最佳。有研究[36]表明，赖氨酸和蛋氨酸是奶牛泌乳期的第一、二限制性氨基酸，本试验中大籽蒿赖氨酸和蛋氨酸含量最高，藏沙蒿和青蒿含量较低，但相差不大，因此，大籽蒿作为奶牛泌乳期的后备饲草或添加剂使用，效果较好。

4 结论

试验结果表明，3种蒿属植物的营养成分、矿物质元素和氨基酸含量各有优缺点，总体分析来看，三者的应用潜力较大，其中大籽蒿营养价值更为全面，CP含量为3.34%，显著高于藏沙蒿和青蒿(P<0.05)，总氨基酸含量为17.59%，显著高于藏沙蒿和青蒿(P<0.05)。在牧草匮乏季节，三者可作为西藏后备牧草资源供牛羊等牲畜饲用，同时，也可将其作为饲料添加剂进行开发利用。