“中苎1号”苎麻不同茬次的营养价值分析及在山羊中的饲喂效果研究

杜恩存 杨雪海 郭万正 赵 娜 陈 芳 魏金涛

（湖北省农业科学院畜牧兽医研究所 动物胚胎工程及分子育种湖北省重点实验室，湖北武汉430064）

苎麻[Boehmeria nivea (L.) Gaud.]又称“中国草”，是荨麻科（Urticaceae）苎麻属（Boehmeria）多年生宿根型草本植物，自古以来就被作为一种优良的纤维作物。传统苎麻种植模式以收获韧皮纤维为主，仅占其生物产量的4%左右[1-2]，而苎麻嫩茎叶等大量副产物被丢弃，造成了极大的浪费。近些年的研究表明，苎麻嫩茎叶营养价值丰富，粗蛋白质含量在20%左右[3-4]，可与牧草之王苜蓿相媲美。苎麻适应能力强，生长速度快，将苎麻作为牧草开发利用既能提高其经济价值，又能缓解我国南方地区草食家畜优质牧草短缺的现状[4]。由于苎麻不同茬次之间存在生长周期、气候、栽培措施等条件的差异，其营养价值也会发生变化[5-6]。“中苎1号”是中国农业科学院麻类研究所选育的优质、高产、抗逆性强的苎麻品种，是我国适应范围最广、种植面积最大的苎麻品种之一。基于当前种植面积较大的苎麻品种开展饲料化研究具有重要意义，但是目前尚缺乏对“中苎1号”不同茬次营养价值的报道。因此，本研究以“中苎1号”为研究对象，探索一年内不同茬次的营养价值，同时研究其在山羊中的饲喂效果，从而为“中苎1号”的牧草化利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 苎麻的采集与制备

“中苎1 号”苎麻种植于湖北省咸宁市农业科学院苎麻种植示范基地，分别于5 月初、6 月初、7 月初、8 月初、9月初、10月初和11月初在同一片区5个均匀分散的采集点定点收割样品，收割高度为80 cm，每茬次收割100 kg 以上。利用铡草机铡成碎段后按照四分法分出10 kg 样品，置于60 ℃烘箱中烘至恒重，粉碎过1 mm筛，-20 ℃冰箱中冷冻保存，用于苎麻营养价值评定。

1.2 试验动物与日粮

选择体重相近的3 月龄左右的波尔山羊阉公羔30只，随机分为对照组和试验组，每组5个重复，每个重复3 只羊。其中，对照组饲喂苜蓿型日粮，试验组饲喂苎麻型日粮。日粮组成及营养水平见表1，两种日粮的消化能和粗蛋白质含量均相等。试验所用苜蓿为西班牙进口紫花苜蓿草颗粒，由深圳广大科技发展有限公司提供（粗蛋白质含量为18.53%）；试验所用苎麻为“中苎1 号”第二茬次和部分第三茬次的混合物（粗蛋白质含量为20.3%）。日粮中各原料按比例混合后利用自主设计的颗粒饲料生产线制成颗粒饲料进行饲喂。试验在湖北省荆门市天越牧业有限公司进行，预试期15 d，正试期75 d。

试验羔羊在试验期间按试验场常规方法进行消毒和防疫。试验羔羊在预试期开始和结束时称量羔羊个体空腹重，用于随机分组。正试期各组羔羊按试验设计饲喂日粮，自由采食和饮水。

1.3 动物样品采集

在饲养期最后1 d，每个处理随机选取体重相近的6只羔羊，空腹24 h后屠宰。然后立即无菌采集瘤胃液2 份，并用4 层消毒纱布过滤。其中一份用于测定pH值，另一份加入饱和二氯化汞溶液2滴，使瘤胃微生物灭活，4 000 r/min 离心15 min后于-20 ℃冰箱中保存，用于测定氨态氮和短链脂肪酸的含量。

表1 试验日粮组成及营养水平（风干基础）

1.4 检测指标与方法

1.4.1 苎麻常规营养成分和抗营养成分含量测定苎麻的粗蛋白质含量测定采用凯氏定氮法（凯氏定氮仪Kjeltec 2300，丹麦福斯有限公司），参照GB/T 6432—2018方法进行；粗脂肪含量测定采用索氏抽提法（索氏抽提器ST310，丹麦福斯有限公司），参照GB/T 6433—2006方法进行；干物质（DM）、粗灰分、钙、总磷和氟含量测定按照张丽英[7]的方法进行。中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的含量按照Van Soest 等[8]的方法测定。苎麻样品经酸水解（6 mol/l盐酸在110 ℃水解24 h）或氧化水解（蛋氨酸和胱氨酸的测定使用过氧甲酸进行氧化）处理后，采用氨基酸自动分析仪（日立L-8800）测定除色氨酸以外的氨基酸含量[7]。样品经硝酸-高氯酸消解法消解后使用原子吸收分光光度计（岛津AA-7000）测定铁、铜、锰、铅、镉等微量元素及重金属的含量，采用银盐法测定砷的含量[9]。此外，采用钨酸钠—磷钼酸分光光度法测定苎麻中单宁的含量[10]。

1.4.2 山羊生长性能测定

试验羔羊在正试期结束时，空腹称量个体重。试验期间以重复为单位记录羔羊的平均采食量，并计算平均日采食量、平均日增重和料重比。

1.4.3 山羊瘤胃发酵参数的测定

瘤胃液pH 值用pH 计测定。氨态氮含量采用苯酚-次氯酸钠比色法测定。短链脂肪酸含量用气相色谱法测定，所用色谱仪为Dionex ICS-3000 离子色谱仪，使用IonPac AS-HC 分离柱（4 mm×250 mm）与IonPac AG 11-HC保护柱（4 mm×50 mm）。

1.5 数据处理

苎麻营养成分和抗营养成分含量数据采用Ex⁃cel 2019 进行处理，计算平均值、标准差和变异系数，使用Prism6 软件制作图形。动物试验数据采用SPSS 23.0进行t检验，结果以“平均值±标准误”表示。

2 结果

2.1 不同茬次苎麻的常规营养成分含量

“中苎1号”苎麻常规营养成分含量见表2。由表2可知，7个茬次苎麻的粗蛋白质含量均较高，平均值为21.52%。从第一茬到第七茬，苎麻粗蛋白质含量呈现先升高后降低的趋势，在第五茬达到最高值（24.83%），此后降低。7个茬次苎麻的粗脂肪平均含量为3.46%，其中第四茬粗脂肪含量最高，达到6.64%。7 个茬次苎麻的中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和粗灰分的平均值分别为65.88%、40.10%和15.26%；钙和总磷的平均含量分别为5.13%和0.34%，钙磷比值高达15，提示钙磷比值不平衡。

表2 “中苎1号”苎麻常规营养成分含量(% DM)

2.2 不同茬次苎麻的氨基酸组成

由表3 可知，7 个茬次苎麻的16 种氨基酸总含量平均达到17.07%，占粗蛋白质质含量的79%，其中赖氨酸平均含量为0.86%，苏氨酸平均含量为0.88%，而蛋氨酸加胱氨酸的平均含量为0.18%。“中苎1 号”各茬次之间蛋氨酸和胱氨酸的变异较大，而赖氨酸、苏氨酸、谷氨酸及氨基酸总含量相对稳定，变异系数小于9%。

表3 “中苎1号”苎麻氨基酸组成(% DM)

2.3 不同茬次苎麻的微量元素和重金属含量

不同茬次苎麻的微量元素和重金属含量见表4。从表4可以看出，“中苎1号”的铁和锰含量较高，7个茬次的平均含量分别达到422.19 mg/kg和445.41 mg/kg。其中，铁含量最高的是第一茬，高达734.06 mg/kg；锰含量最高的是第七茬，高达667.62 mg/kg。“中苎1号”各茬次铜的平均含量为12.78 mg/kg，其中第四茬含量最高，达到20.48 mg/kg。

表4 “中苎1号”苎麻微量元素和重金属含量(mg/kg DM)

不同茬次苎麻的铅、镉和氟的平均含量分别为2.73 mg/kg、1.52 μg/kg、10.86 mg/kg，均低于国家饲料卫生标准（GB13078—2017）。砷和汞的含量均在检测限以下（＜0.04 mg/kg和＜1.00 μg/kg），也符合国家饲料卫生标准。

2.4 不同茬次苎麻的单宁含量

图1 “中苎1号”苎麻单宁含量

由图1可知，“中苎1号”的单宁含量较高，7个茬次的平均值为0.58%。其中，第一茬的单宁含量最高，达到1.08%。除第一茬外，各茬次苎麻的单宁含量接近，均在0.5%左右。

2.5 苎麻型日粮对山羊生长性能的影响

表5 苎麻型日粮对山羊生长性能的影响

由表5 可知，与苜蓿型日粮相比，饲喂相同消化能和相同粗蛋白质含量的苎麻型日粮不影响山羊的体重、平均日增重及平均日采食量（P＞0.05）。然而，饲喂苎麻型日粮使得试验期间山羊的料重比提高6%，差异显著（P＜0.05）。

2.6 苎麻型日粮对山羊瘤胃发酵参数的影响

由表6 可知，日粮类型不影响山羊瘤胃液pH 值（P＞0.05），对瘤胃氨态氮含量和短链脂肪酸的组成均无显著影响（P＞0.05），说明瘤胃发酵参数相似。

表6 苎麻型日粮对山羊瘤胃发酵参数的影响

3 讨论

国内外关于苎麻营养价值的报道较多[3，5-6，11]。研究发现，苎麻嫩茎叶营养价值丰富，全株粗蛋白质含量在20%左右[12]，高于多年生黑麦草[13]和“桂牧1 号”杂交象草[14]，可与苜蓿相媲美。此外，苎麻粗纤维含量和中性洗涤纤维含量均低于苜蓿，还含有丰富的生物活性物质，如绿原酸、黄酮类物质、类胡萝卜素等[5]。苎麻生长旺盛，在南方地区全年生长周期可达10 个月，年可刈割8～10 次。由于牧草的营养价值受到生长周期、气候、栽培措施等条件的影响，因此有必要研究不同茬次苎麻的营养价值，以促进苎麻作为南方牧草的科学应用。然而，作为我国种植面积最大的苎麻品种之一，目前尚缺乏对“中苎1 号”不同茬次营养价值的系统研究。通常苎麻的收割高度为60～80 cm[15]。根据朱涛涛等[11]的研究结果，“中苎1号”最适宜的收割高度是80 cm，这一高度下苎麻生长速度快、产量高且粗蛋白质含量较高，本研究采用这一高度进行收割。

在本研究中，我们对5～11 月共7 个茬次的“中苎1 号”苎麻嫩茎叶进行营养成分检测分析。营养成分含量，特别是粗蛋白质含量是评价牧草饲用价值的重要指标。我们发现，各茬次苎麻的粗蛋白质含量均较高，平均值为21.52%，与前人报道相似[5-6，12，16]。从第一茬到第七茬，苎麻粗蛋白质含量呈现先升高后降低的现象，在第五茬达到峰值24.83%，而第七茬粗蛋白质含量为17.84%，差值达7%。王延周等对“中苎1号”和“中苎2号”两个品种的苎麻进行营养成分分析，从4月份到8月份每月收割1次，发现不同茬次之间的粗蛋白质含量呈现出后四次低于前两次的现象，粗蛋白质含量差值也高达7%[16]。这种粗蛋白质含量变化趋势的差异可能与品种及生长期的气候条件不同有关。在不同茬次之间，苎麻叶的粗蛋白质含量较高且相对稳定，而茎的粗蛋白质含量较低且变异较大[16]，因此整株苎麻粗蛋白质含量的变异主要来源于茎。考虑到粗蛋白质含量的变化，在“中苎1号”苎麻后两次刈割时可适当降低收割高度。国内外关于苎麻氨基酸组成的研究报道较少，本研究发现各茬次苎麻的氨基酸总含量平均值达到17.07%，占粗蛋白质含量的79%。其中，赖氨酸平均含量为0.86%，苏氨酸平均含量为0.88%，而蛋氨酸加胱氨酸的平均含量为0.18%，略高于“鄂牧苎0904”的平均含量[5]。可见，“中苎1号”苎麻的蛋白质品质整体较好，赖氨酸含量尤为丰富，但部分氨基酸组成不平衡。

前人研究发现，夏季7 月份收割的“中苎1 号”苎麻（收割高度为80 cm）叶的粗蛋白质含量为23.3%，粗纤维含量为17.1%，粗脂肪含量为5.64%；茎的粗蛋白质含量为7%，粗纤维含量为43.2%，粗脂肪含量为0.86%[11]。在本研究中，“中苎1号”苎麻在第六茬和第七茬的粗蛋白质含量下降的同时，粗脂肪含量也下降，而中性洗涤纤维的含量升高，这与王延周等[16]对“中苎1 号”和“中苎2 号”的研究结果相似。究其原因，可能是5～9 月份的气候条件适宜苎麻的生长，有助于蛋白质和脂肪的合成，而9月份以后茎杆逐渐老化，粗纤维含量升高，苎麻品质变差。

与“中饲苎1号”、“鄂牧苎0904”等品种的苎麻相似[5-6]，“中苎1 号”的粗灰分含量也较高，平均值为15.26%。其中，钙含量为5.13%，而总磷含量为0.34%，钙磷比值高达15。在动物矿物质营养中，钙磷营养非常重要，特别是当动物处于特殊生理条件时（如妊娠期、泌乳期），不能满足钙磷供应或钙磷比例不当都可引起代谢失调并发生一系列疾病[17]。因此，将苎麻作为动物饲料原料使用时应注意钙磷不平衡的问题。

国内外关于苎麻微量元素含量和重金属富集量的研究比较少见。微量元素功能多样，是动物维持正常代谢功能与生长发育的重要营养素。根据本研究的结果，“中苎1 号”苎麻微量元素含量丰富，各茬次铜、铁、锰的平均含量分别为12.78、422.19 mg/kg 和445.41 mg/kg。这些微量元素在动物体内的生物学效价如何，还有待研究。根据国家饲料卫生标准（GB13078—2017），牧草的重金属铅、镉、砷、汞及氟的含量不得超过30、1、2、0.1 mg/kg及150 mg/kg，本研究中“中苎1 号”各茬次的重金属含量均远低于国家饲料卫生标准。

研究新型饲料资源不但要关注其营养成分含量，也要考虑抗营养因子的含量。单宁味涩，易与蛋白质（包括消化酶）、金属离子等结合，影响饲料原料的适口性和消化率，通常被认为是植物性饲料原料的抗营养因子之一。本研究发现，“中苎1号”不同茬次的单宁含量平均值为0.58%，且第一茬样品单宁含量高达1.08%。苜蓿的单宁含量很低，约为0.18%[18]。Tang等[19]用苎麻替代日粮中的苜蓿，随着替代比例的升高，山羊对日粮粗蛋白质的消化率线性降低，山羊瘤胃中氨态氮的浓度也线性下降，作者指出这可能是由于日粮中增加的单宁含量抑制了蛋白质的降解而导致的。本课题组前期研究发现，用“鄂牧苎0904”饲喂山羊，当日粮中苎麻水平为40%时，山羊的采食量显著降低[20]，这可能与苎麻中的单宁降低了日粮的适口性有关。然而，日粮中适度的单宁浓度有助于提高优质蛋白的过瘤胃率[21]，单宁酸的多元酚羟基能在动物体内发挥收敛抗腹泻、抗氧化、抗病毒、抗寄生虫等功能[22]。因此，将苎麻作为牧草使用时要注意单宁的含量，以充分发挥苎麻的营养价值。

Dai 等[23]用苎麻完全替代苜蓿（在日粮中的比例为12%）后发现，荷斯坦奶牛的产奶量、奶品质和血液指标未受影响。为了评估“中苎1 号”在山羊中的饲喂效果，本研究配制了与常规苜蓿型日粮消化能水平和粗蛋白质含量均相等的苎麻型日粮，其中苎麻在日粮中的比例为22%。研究发现，饲喂苎麻型日粮虽然使山羊料重比提高了6%，但是对试验期间的采食量和日增重没有明显影响，说明苎麻在山羊中的饲喂效果良好。

氨态氮含量是重要的瘤胃发酵参数，能够反映瘤胃蛋白质降解和合成之间的平衡状态[24]。瘤胃微生物发酵产生的短链脂肪酸是反刍动物的主要能量来源，约占其能量需要量的70%左右[25]。本研究发现，苎麻型日粮对山羊瘤胃氨态氮含量、短链脂肪酸组成均无影响，说明其发酵参数与苜蓿型日粮相似，这与生产性能的结果相一致。可见，本研究设计的山羊苎麻型日粮可以替代苜蓿型日粮。

4 结论

本研究探讨了“中苎1 号”苎麻不同茬次的营养动态规律，结果表明“中苎1 号”营养价值较高，各茬次粗蛋白质平均含量达到21.52%，且赖氨酸和微量元素含量丰富。此外，本研究初步探索了“中苎1号”在山羊中的饲喂效果，发现苎麻型日粮可以替代苜蓿型日粮，因此“中苎1号”可以作为南方草食家畜的优质牧草。在利用“中苎1号”苎麻饲喂家畜时，可根据不同茬次的营养成分含量科学合理地定制饲料配方，同时应注意钙磷含量不平衡及单宁含量较高的问题，以期提高家畜养殖效益。