蚕豆的营养价值及其在饲料中的应用

◆作者：姜永杰张海涛姚仕斌杨慧姜大丽＊

◆单位：.1.广东恒兴饲料实业股份有限公司农业农村部华南水产与畜禽饲料重点实验；2.滨海县渔业生产服务站

蚕豆（Vicia faba L.）又称南豆、胡豆、佛豆、罗汉豆、兰花豆、坚豆等，属一年生或越年生草本植物。蚕豆喜光照，对水要求高，极度不耐旱，起源于西伊朗高原到北非一带，在我国已有2000多年的种植历史（唐世明，2019），在我国各个省份均有种植，种植面积约1300万亩，年产达180万吨左右，占世界蚕豆种植面积的三分之一以上（刘玉皎等，2020），同时也是世界上最大的蚕豆生产国，且近几年种植面积仍在扩大，其中主要集中在江苏、湖北、云南和四川等省份（李育军等，2021）。蚕豆作为优质的豆类作物，其蛋白质和淀粉含量高，脂肪含量低，用途广泛，现主要被用于鲜食产业、原粮贸易、食品加工、副产品加工、饲用及绿肥等方面。

1 蚕豆的营养价值

蚕豆中营养物质含量丰富，蛋白质含量约25%～30%，其蛋白质含量仅次于大豆，远高于小麦、大麦、玉米、高粱等谷物原料，是重要的蛋白质原料之一。蚕豆中氨基酸含量较高，其中除了蛋氨酸含量较低外，其必需氨基酸种类和比例较为平衡，接近于鱼体所需氨基酸比例。由于蚕豆中丰富的蛋白质和氨基酸成分，在生产中常被用于提取蛋白质，常用的提取方法有碱溶-酸沉法、盐提法、超滤法及超声波辅助提取法等（唐世明，2019）。蚕豆是低脂原料，其脂肪含量甚至低于小麦、玉米、大麦和高粱中脂肪含量，另外蚕豆皮较为坚韧，不易发热霉烂及酸败，这有利于蚕豆的储存。而蚕豆中所含脂肪酸主要是亚麻酸（12.8%）、亚油酸（30%）及油酸（45.8%），其中不饱和脂肪酸（88.6%）含量是远高于饱和脂肪酸的（夏明忠，2005）。蚕豆中含量最高的是碳水化合物，其含量达50%～60%，虽然其含量远低于小麦和大麦，但蚕豆中所含热量是高于这两种淀粉原料的，其中蚕豆粒中碳水化合物成分主要有淀粉、双糖、单糖和低聚糖以及非消化细胞壁多糖类物质。蚕豆中维生素和矿物质等含量丰富，其中维生素A和胡萝卜素及微量元素含量高于其他谷物原料，蚕豆也是动物补充维生素C、维生素B类物质的重要原料来源。蚕豆、小麦、大豆、玉米、小麦和高粱的营养成分表见表1（周俊玲等，2016；郁二蒙等，2013；王红育等，2006；夏明亮等，2015），氨基酸成分表见表2（方唯微等，1994；徐玖亮等，2021）。

蚕豆中不仅富含蛋白质、淀粉类营养物质，还含有很多具有抗氧化、抗癌等生物活性物质。蚕豆粒和皮中含具有抗氧化、降血糖和降血脂的黄酮类和花青素类等酚类物质，张杰等（2021）在对比不同颜色种皮酚类物质及抑菌活性研究中发现，蚕豆种皮尤其是深色种皮中富含儿茶素、没食子酸和矢车菊素等酚类物质，对大肠杆菌和沙门氏菌有较强的抑菌能力。而原花青素又称缩合单宁，是一类单体黄烷-3-醇或3，4-二醇及其聚合体的多酚类物质，植物中的原花青素多为不同聚合度原花青素的混合物（李雪琴等，2002），蚕豆中含有丰富的原花青素（6%~12%），主要在壳和皮中。有研究证明，蚕豆中的原花青素具有一定的抗氧化、抗菌、抗癌等作用，另外还可以增加血液中维生素C的含量（焦凌梅等，2004），因此在生产中会对蚕豆副产物进行原花青素的提取，常用的提取方法有有机溶剂提取、微波辅助提取及超声波提取等。蚕豆中含有比一般豆类还高的低聚糖，其含量占到总糖含量的37.22%，这些低聚糖虽然不能被人体消化吸收，但可以选择性地增殖双歧杆菌，产生醋酸和乳酸，促使肠道呈酸性，能一定程度抑制有害菌的繁殖，调节肠道菌群平衡（唐杰等，2013）。

蚕豆作为一种豆类物质，也含有多种抑制其利用的抗营养因子，例如蛋白酶抑制剂在体内能与相应蛋白酶活性部位相结合，从而抑制蛋白酶的活性（夏明忠，2005）。而植酸则是通过与带正电荷金属离子结合成难溶物质，一方面影响机体对金属元素的吸收，另一方面抑制蛋白酶的活性，影响蛋白质在体内的消化利用。而存在于豆粒中的凝集素与消化酶结合，通过影响肠道细胞代谢及肠道菌群结构来影响营养物质的消化吸收（唐杰等，2013）。蚕豆中含有的巢菜碱苷是嘧啶葡萄糖苷和康蚕豆辛糖苷的统称，会导致红细胞膜破裂产生溶血反应（焦凌梅等，2004）。针对蚕豆中的抗营养因子，目前主要应用的去除方法有物理性和生物性的。具体有以下四种方法：（1）去壳法，大多数抗营养因子存在于壳和皮中，去壳后的副产物也可用于提取其生物活性物质；（2）水泡法，能一定程度去除水溶性的抗营养因子（例如单宁、有毒的β-糖苷），常用泡水方法有清水浸泡、盐水浸泡、碱水浸泡等。罗晓妙等（2012）发现对蚕豆低温长时间浸泡（25℃，10h）去除单宁、棉籽糖、水苏糖及胰蛋白酶抑制剂效果好；（3）加热法，很多抗营养因子是不耐高温的，罗晓妙等（2012）发现高温漂烫（90℃，150s或95℃，120s）有利于抗营养因子的去除和营养素的保持，而水煮30min或高压水煮20min能有效降低蚕豆中的胰蛋白酶含量；（4）添加其他物质。例如添加蛋氨酸能有效弥补蚕豆中蛋氨酸不足的缺陷，添加酶类物质使一些抗营养因子失活从而减少其对营养物质的负面影响。

表1 蚕豆与其他谷物原料的营养成分对比表（g/100g）

表2 蚕豆与其他谷物原料的氨基酸成分对比表（g/100g）

2 蚕豆在饲料中的应用

2.1 蚕豆在水产饲料中的应用

2.1.1 蚕豆对水生动物生长和消化性能的影响

用蚕豆直接饲喂草鱼发现，蚕豆组相比于配合饲料组显著降低了草鱼的生长性能和饲料利用率（付兵，2019；李宝山等，2008；肖调义等，2004；秦志清等，2011；），降低了草鱼前肠蛋白酶活性，提高了前肠淀粉酶活性（李宝山等，2008），而小规格鱼体的消化功能不完善，因此对于小草鱼的影响远大于大草鱼（李宝山等，2008），这与罗非鱼（伦峰等，2007）、鲤鱼（李忠铭，2011）、异育银鲫（李宝山等，2007）和斑点叉尾鮰中（朱耀强，2011）结论一致。这主要原因有：（1）蚕豆中氨基酸含量的不平衡，蚕豆中含有较高的赖氨酸，但其蛋氨酸含量极低，远远低于鱼体生长所需从而抑制鱼体的生长。李忠铭（2011）在蚕豆配合饲料中加入蛋氨酸后，相比于蚕豆配合饲料组能显著改善草鱼的生长性能；（2）蚕豆高淀粉、低脂肪，当其作为唯一饲料源时会影响鱼体生长，尤其在非草食性鱼类中影响更大，蚕豆中1%脂肪含量远不能满足斑点叉尾鮰的脂肪需求，李宝山等（2007）也发现直接饲喂蚕豆对于异育银鲫生长抑制作用远大于草鱼；（3）蚕豆中含有的部分抗营养因子，会直接影响适口性，降低鱼体摄食从而影响鱼体生长性能。姜维波（2019）用浸泡蚕豆饲喂草鱼发现鱼摄食慢，甚至有些鱼出现了吐食现象，Francis等（2001）发现当蚕豆中缩合单宁含量达到2.04%时会影响鱼体摄食。另一方面一些抗营养因子会破坏肠道组织结构，对肠道内容物的菌群产生影响（吴康等，2014），影响鱼体对蚕豆中营养物质的消化利用。毛盼等（2014）分别用蚕豆配合饲料和去皮蚕豆配合饲料饲喂草鱼，发现虽然生长都比对照组差，但去皮蚕豆组的生长性能是比蚕豆组要好，这主要是由于去皮蚕豆中抗营养因子含量比蚕豆少。而李宝山等（2007）将蚕豆在浅水中经过发芽后，相比于直接喂蚕豆能一定程度提高异育银鲫的生长性能，这也是由于水中浸泡能去除部分水溶性抗营养因子，且蚕豆发芽过程中酶含量会提高，促进了鱼体的消化吸收。

蚕豆作为蛋白质含量仅次于大豆的豆类原料，直接投喂会显著影响鱼体的生长性能，但将其添加量控制在一定范围或者与其他物质混合制成饲料能有效减少蚕豆所带来的不利影响。姜维波（2019）在草鱼中发现直接饲喂浸泡蚕豆显著降低鱼体生长，而以蚕豆为主（80%）制成饲料能提高19.06%的增重率，在蚕豆配合饲料中添加一定蛋氨酸则能提高27.85%，在此配方基础上再添加维生素、矿物质、氯化胆碱和磷酸二氢钙后则能提高66.14%，与对照组没有显著差异。毛盼等（2014）在草鱼中也发现添加80%蚕豆或去皮蚕豆，与豆粕、菜粕和棉籽粕等混合制成配合饲料后与配合饲料组相比增重率和饲料系数无显著差异。梁萍（2017）用蚕豆和复合维生素、矿物质等制成饲料饲喂网箱中草鱼，对其生长没有不利影响。徐家欢等（2020）在蚕豆粉中添加豆油、杜仲和大蒜素，用面粉制成饲料后显著提高了斑点叉尾的生长性能。Gaber等（2006）在罗非鱼中发现，饲料中添加蚕豆低于50%不会影响鱼体生长，而在斑点叉尾中其添加量可能要控制在25%以下（Page等，1973）。

2.1.2 蚕豆对水生动物肌肉品质的影响

饲喂蚕豆可能会一定程度降低鱼体的生长性能，但在改善鱼体肉质方面有显著效果，且蚕豆中的部分抗营养因子对于肌肉品质没有影响。毛盼等（2014）发现去皮蚕豆虽然在水产动物生长性能上是优于蚕豆的，但在肌肉品质指标上没有显著差异，侧面反映了蚕豆皮中含有的缩合单宁可能不会对草鱼的肌肉品质产生影响。评价肌肉品质的指标众多，有物理性指标（质构特征、肌肉纤维和肉色等）和化学性指标（粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、氨基酸和脂肪酸组成）。一般肌肉中肌原纤维长度与耐折力、弹性、硬度成正比，也与失水率成正比，且随着饲喂蚕豆时间越长，肌肉指标变化越大，但这种变化也是有限度的，当投喂时间过长，鱼体也会出现过度脆化而死亡（谭乾开等，2006），因此在实际生产应用中一般直接将蚕豆添加入饲料作为蛋白质原料，或者用浸泡后蚕豆饲喂60-100d来改善鱼体肉质。胶原蛋白是一种重要的组织蛋白，在肌肉中主要分布在肌原纤维被膜的结缔组织中，当胶原蛋白含量越高时，能和Ca2+相互作用，肌原纤维被膜韧性越好，肌肉的硬度、耐折力和咀嚼性会提高（伦峰等,2008）。在草鱼（李宝山等，2008；肖调义等，2004；秦志清等，2011；李 忠 铭，2011；梁 萍，2017）、罗非鱼（伦峰等，2007）、鲤鱼（李忠铭，2011）、异育银鲫（李宝山等，2007）和斑点叉尾中（朱耀强，2011）中均发现饲喂蚕豆后，鱼体肌肉硬度、弹性、咀嚼性、肌肉耐折力、胶原蛋白和Ca2+含量有不同程度提高，但相应的肌肉失水性也有所增加。

蚕豆对肌肉粗蛋白和粗脂肪含量的影响，在不同实验、不同品种鱼的结果不尽相同。肖调义等（2004）和秦志清等（2011）发现饲喂蚕豆后显著提高了草鱼肌肉粗脂肪含量，但对粗蛋白含量无显著影响。但同样在草鱼中，李宝山等（2008）和姜维波（2019）却发现饲喂浸泡蚕豆后能显著降低肌肉粗脂肪含量，肌肉粗脂肪降低能使肌束之间摩擦力增大，从而增加肌肉的咀嚼性（Grigorakis等，2005）。李忠铭（2011）也在草鱼中发现饲喂蚕豆和蚕豆配合饲料能显著降低肌肉粗脂肪含量，且能显著提高肌肉粗蛋白含量，这与吴康（2014）、梁萍（2017）在草鱼上的结果一致。但在斑点叉尾鮰中却发现饲喂蚕豆会显著降低鱼肌肉粗脂肪和粗蛋白含量（朱耀强，2011），李宝山等（2007）在异育银鲫也有相同发现。伦峰等（2007）在罗非鱼中发现蚕豆能显著降低肌肉粗蛋白含量，但显著提高了粗脂肪含量，这与在鲤鱼上的结果一致（李忠铭，2011）。造成饲喂蚕豆对鱼体肌肉品质的影响差异除了不同实验条件、不同规格鱼体、不同食性鱼对营养物质需求不同外，还有可能与饲喂蚕豆时间长短有关。相关研究表明，随着蚕豆饲喂草鱼时间的变长，鱼体肌肉粗脂肪含量会先降低后上升，最后可能出现高于正常饲喂组的草鱼（李道友，2011）。

刘邦辉等（2011）对比了普通草鱼和饲喂蚕豆后草鱼发现，蚕豆组肌肉中虽然总氨基酸含量是低于普通草鱼的，但脯氨酸和多不饱和脂肪酸比例显著增加，脯氨酸是机体合成胶原蛋白所必需的氨基酸，有助于胶原蛋白和软骨组织对于钙离子的凝聚，对于提高肌肉硬度有益，而多不饱和脂肪酸对于健康饮食有重要意义。根据FAO/WHO的理想氨基酸模型，必需氨基酸/总氨基酸（E/T）接近40%和必需氨基酸/非必需氨基酸（E/N）在60%以上才是合理氨基酸模型，当用蚕豆和蚕豆配合饲料饲喂斑点叉尾后，鱼体肌肉E/T可达40.98%和40.21%，E/N可达69.43%和67.23%（朱耀强，2011），是完全满足理想氨基酸模型了，这也一定程度反映了蚕豆对于鱼体肌肉品质的改善作用。

2.1.3 蚕豆对水生动物抗氧化和免疫方面影响

蚕豆中含有生物活性物质对于抗氧化、抗癌、抗血脂等方面有益，但同时蚕豆中含有的大量抗营养因子又限制蚕豆在水产中的应用。李忠铭（2011）发现饲喂蚕豆后草鱼血清中谷草转氨酶和谷丙转氨酶活性提高，碱性磷酸酶活性降低。付兵（2019）在草鱼中也发现饲喂草鱼120d后显著提高血清中谷草转氨酶和谷丙转氨酶，降低碱性磷酸酶、溶菌酶和补体C3含量，同时发现蚕豆还会导致草鱼肝脏H2O2超标引起氧化应激，损伤线粒体导致其数量减少，引起血脂异常，降低了肝脏中脂肪氧化代谢。而靳雅琦等（2019）发现饲喂蚕豆会降低草鱼血清中超氧化物歧化酶活性，造成肠黏膜微绒毛断裂，杯状细胞增多，肠道上皮细胞空泡化严重，破坏肠道结构的完整性，这些结果表明了长期摄食蚕豆会造成草鱼产生氧化应激，进而对肝脏和肠道造成了一定程度的损伤，会逐渐导致草鱼肝脏颜色变浅，鱼体抗氧化能力和免疫能力下降。同样在草鱼上饲喂蚕豆会提高血清中的红细胞和白细胞数量（李宝山，2007；论 峰，2006；毛 盼 等，2014），这种增加有可能是一种补偿性增加，当机体处于病态时，通过增加机体免疫反应来保护自身（唐湘北等，2004）。在罗非鱼也有相似结果，陈度煌（2016）发现饲喂浸泡蚕豆后一定程度降低了罗非鱼肝脏抗氧化能力，损害肝脏细胞的膜功能。综上所述，持续饲喂蚕豆会逐渐对鱼体生理机制产生影响，各生理器官功能会逐渐发生病变，当积累到一定程度时最终鱼体会出现血液循环障碍而引起死亡（郁二蒙等，2013）。

2.2 蚕豆在畜禽饲料中的应用

随着现如今养殖的扩大和原料资料的紧张，寻找适宜的蛋白替代尤为重要。蚕豆中蛋白质和氨基酸含量丰富，尤其是赖氨酸含量，且价格低廉，在豆粕和玉米价格波动较大时，蚕豆替代在畜禽饲料具有一定性价比。蚕豆添加水平达到30%对肉仔鸡（刘顺德等，1996）和火鸡（Marquardt等，1975）的生长和摄食量没有影响，且能提高经济效率。而蛋鸡中蚕豆的添加量可达50%，低于这个添加量能一定程度提高蛋鸡产蛋性能，且能提高蛋黄含量和改善蛋黄颜色（Ward等，1977）。同样在肉鹅中其可添加15%（罗富成等，1994），育肥猪中添加18%（龚千驷等，1987）对机体均没有不利影响。在母猪饲料中添加13.39%～33%的蚕豆秸秆甚至能改善母猪的繁殖能力，提高了乳汁质量，降低仔猪出现腹泻情况（李淑娟等，2009）。在奶牛中也发现用菜粕：蚕豆（1∶2）替代豆粕时，对奶牛的产奶量和乳液成分没有显著影响（Crépon等，2010）。在育肥羔羊中发现用蚕豆添加量50%与豆粕组相比，羔羊的肉品质没有影响（Lestingi等，2015）。在育肥猪中添加适量的蚕豆能一定程度减少猪体内脂肪含量，提高猪肉屠宰率、适口性（Castanon等，1987）、瘦肉颜色和背膘指标（Sirtori等，2015）。以上结果表明，在畜禽饲料中蚕豆可作为优质蛋白源用来替代豆粕。

3 小结

蚕豆营养价值高，富含丰富的蛋白质、氨基酸、淀粉、维生素和微量元素，以及具有一定抗氧化和抗癌的生物活性物质，是一种优质的饲料原料。在水产饲料中添加蚕豆能显著改善鱼体肌肉品质，提高鱼体肌肉硬度、咀嚼力、耐折力和胶原蛋白含量等，但其中含有的抗营养因子抑制了其在饲料中的应用，过量的抗营养因子会抑制机体的生长、降低机体抗氧化和免疫能力，而通过一定方法降低蚕豆中抗营养因子含量、控制蚕豆的添加量或者与其他物质混合制成饲料能有效缓解蚕豆的负面影响，从而大大提高蚕豆在饲料中的应用。

参考文献：（略）