甘薯产品营养价值及其在畜禽生产中的应用

林国钊， 李 平， 朱晓萍， 尚秀国*（.佛山科学技术学院生命科学与工程学院，广东佛山583；.广东省农业科学院动物科学研究所，农业农村部华南动物营养与饲料重点实验室，畜禽育种国家重点实验室，岭南现代农业科学与技术广东省实验室茂名分中心，广东省畜禽育种与营养研究重点实验室，广东广州50640）

甘薯（Ipomoea batatas L.）属旋花科甘薯属，俗称地瓜、番薯、红苕等，由块根、茎叶等部分组成。甘薯起源于美洲，在全球范围内被用于人类食品及动物饲料，还作为能源以及工业原料作物被广泛使用。世界粮农组织（FAO）统计数据显示，2018年我国甘薯种植总面积为237.93×104hm2，占世界种植面积的29.0%，是世界上最大的甘薯生产和消费国（FAO，2018）。此外，甘薯还具有来源广，对土壤要求低，产品中有害残留少等优点。甘薯各种产品营养特性有所不同，同种产品之间营养成分也存在差异。本文对我国甘薯种植分布及分类进行总结，并对各产品营养成分、有效能值等研究结果，及其在畜禽生产中的应用进行综述，为甘薯饲用研发和应用提供重要参考。

1 我国甘薯种植分布及分类

1.1 种植分布 甘薯产量高，种植面积广，在我国主要分为5个产区：北方春薯区，包括辽宁、吉林、河北、陕西北部等地；黄淮流域春夏薯区，种植面积约占全国甘薯总面积的40%；长江流域夏薯区，除青海和川西北高原以外的整个长江流域；南方夏秋薯区，北回归线以北的长江流域以南地区；南方秋冬薯区，北回归线以南的沿海陆地和台湾等岛屿（米谷等，2008）。

1.2 甘薯分类 甘薯在世界种植分布很广，栽培历史悠久，不同的性状和经济利用价值形成了不同的甘薯品种类型。我国甘薯不仅产量高，而且品种丰富，农业农村部2018—2020年登记公告品种数据的统计分析，结果显示甘薯登记品种共248个，根据用途可分为鲜食型、淀粉型、菜用型、加工型、色素型、兼用型（袁蕊等，2021）。根据肉色可分为紫肉甘薯、橘肉甘薯、黄肉甘薯、白肉甘薯（王春雨等，2017）。

2 甘薯产品营养成分

甘薯产品众多，块根和茎叶为主要产物。块根淀粉含量高，能充当能量饲料；茎叶粗蛋白质含量较高，并且能提供一定膳食纤维。甘薯在经过青贮加工后能够提高饲用价值，而甘薯加工副产品价格低廉，也具有良好研发利用价值。由于品种、产地、贮存时间、加工方式等不同使得产品存在成分差异，具体营养成分情况见表1～表3。

表1 甘薯产品常规营养成分与有效能值含量（饲喂基础）

2.1 甘薯块根 甘薯块根是甘薯作物的地下部分，富含碳水化合物和生物活性物质，其主要饲用价值是充当能量饲料。新鲜甘薯块根水分含量高，能值较低，并且含有胰蛋白酶抑制因子，直接饲喂会降低动物对蛋白质消化利用率；干燥后的甘薯块根能值较高，更便于储存 （Dominguez等，2012）；而块根加热熟化后可以消除甘薯中的胰蛋白酶抑制因子，提高甘薯风味（杨烨，2017）。

甘薯碳水化合物主要以淀粉形式存在，不仅含量高，而且消化利用效果好。淀粉是由α-1,4-和α-1,6-糖苷键连接的D-吡喃葡萄糖单元所构成的水不溶性葡聚糖，主要由直链淀粉和支链淀粉组成（韩文芳等，2020）。由于支链淀粉的分子表面积比直链淀粉大得多，因此认为支链淀粉含量高的淀粉可以更快地被机体消化吸收（冀凤杰等，2021）。而甘薯淀粉中的支链淀粉含量在73.36%～82.27%（张令文等，2021），因而推测甘薯淀粉能够很好地被畜禽消化吸收。

此外，甘薯块根还含有丰富的生物活性物质，具有良好的抗氧化作用。其中，Sullivan等（1997）以热带作物作为对比，证实甘薯是提取胡萝卜素的首选食品。而紫甘薯的花青素也被认为比草莓、红甘蓝和紫苏等其他植物的花青素更稳定（Hwang等，2011；Zhang等，2009）。此外，块根的部分活性物质含量与其肉色具有一定相关性，其中，紫肉甘薯的多酚和花青素含量高于白肉和黄肉品系；橙肉甘薯的β-胡萝卜素含量普遍高于其他肉色品系，具体情况见表3。

表3 不同肉色甘薯块根生物活性物质含量（饲喂基础）mg/100 g

2.2 甘薯茎叶 甘薯茎叶属于甘薯地上部分，也被称做甘薯蔓、甘薯藤、甘薯秧等。甘薯茎叶作为甘薯块根收获后的副产物，其产量与块根相当或略高，资源非常丰富。甘薯茎叶能值较低，粗纤维含量高，但富含蛋白质和氨基酸。新鲜收获的甘薯茎叶体积大，水分含量高，不宜贮存，利用率较低，一般采用青贮或风干制粉的方法进行贮藏利用。

除了常规营养价值外，甘薯茎叶同样富含维生素和生物活性物质。邱俊凯等（2021）对58种甘薯茎叶进行检测，研究结果显示，甘薯茎叶干物质基础中维生素B1含量为0.01～0.08 mg/100 g、维生素B2含量为0.64～1.46 mg/100 g、维生素C含量为1.47～131.64 mg/100 g、β-胡萝卜素含量为6.75～55.00 mg/100 g、维生素E含量为0.39～10.25 mg/100 g、总酚含量为3.30～17.25 g CAE/100 g，并且认为甘薯茎叶的抗氧化活性与总酚含量呈现显著正相关，即总酚含量越高的品种，抗氧化活性越强。

表2 甘薯块根与茎叶氨基酸含量（干物质基础）%

2.3 甘薯加工物

2.3.1 甘薯青贮物 甘薯通过青贮不仅可以去除部分胰蛋白酶抑制因子，还可以增加乳酸菌、乳酸菌代谢产物（主要为乳酸）和次生代谢产物（乳酸菌素等），增加适口性。甘薯青贮物制备方法和原料选择灵活，主要是以甘薯块根和甘薯茎叶为主要原料，搭配其他物质进行青贮。可以将甘薯块根经过粉碎打浆，按照一定比例与菜枯（油菜籽榨油后剩下的压成饼状的渣滓）、食盐等混合均匀，然后密闭青贮制成（刘进远等，2009）。也可将甘薯藤搭配40%酒糟和20%的稻草进行混合青贮（王鸿泽等，2014），其青贮搭配不一也导致了其营养成分变异较大。需要注意的是，青贮原料的适宜水分含量应该在80%以下，水溶性碳水化合物含量应该占鲜样的2%～3%以上（王力生等，2013）。由于新鲜的甘薯茎叶水分含量大于80%，碳水化合物含量不足1%，单一青贮后腐烂发黏，并且轻微霉变，效果较差（王鸿泽等，2014）。

2.3.2 其他甘薯加工物 其他甘薯加工物主要用于人类食用。甘薯全粉是以新鲜甘薯块根为原料，经过挑选、清洗、去皮、切片、预煮、熟化、捣泥和干燥等工序，制得的脱水制品，可几乎全部保留鲜块根的各种营养成分（潘悠优等，2019）。相比较于脱水甘薯，甘薯全粉多了熟化工序。甘薯干是以甘薯或甘薯全粉为主要原料，经过蒸煮、干燥等工序制备。

2.4 甘薯加工副产品

2.4.1 甘薯渣 甘薯渣是甘薯提取淀粉过程中的副产品，主要由块根皮、梗和肉组成，其中块根皮和肉约占97.2%，块根梗仅占2.8%，新鲜的甘薯渣含水量高，各种细菌、真菌，特别是黄曲霉等霉菌极易生长繁殖，并产生有毒代谢产物，因此新鲜的甘薯渣不易保存，并且由于霉菌的繁殖，自然堆放的甘薯渣很快会变黄变黑，饲喂动物后常引起黄曲霉中毒、呕吐、拒食、腹泻、肝肾损伤等负面影响（邓奇风等，2015）。甘薯渣晒干保存会使得营养成分大量流失，因此最好利用鲜贮发酵的方法保存利用，通过微生物发酵将甘薯渣中的淀粉和部分纤维素转化为菌体蛋白，改善饲料适口性，提高畜禽食欲（刘惠知等，2013）。

甘薯渣发酵菌种主要是乳酸菌、芽孢杆菌、双歧杆菌和霉菌这四类，在发酵后能够降解纤维、提高蛋白质和氨基酸含量。崔嘉等（2018）选取10种发酵菌对甘薯渣进行发酵，结果显示，各菌株发酵对甘薯渣营养成分均有明显效果，纤维降解率在20.47%～51.54%，真蛋白增加量在48.05%～118.05%，氨基酸总量、必需氨基酸总量增加量分别提高63.64%～211.32%、16.45%～154.78%；其中甲硫氨酸提高50.00%～200.00%，赖氨酸提高66.67%～300.00%；使用产朊假丝酵母发酵的氨基酸增加量和必需氨基酸增加量最高，分别为211.32%和154.78%。

2.4.2 甘薯酒精渣 甘薯酒精渣是酒精厂发酵剩余的副产品，水分含量高，能值和营养成分较低，但价格便宜，还没有被很好的开发利用。

3 甘薯产品在畜禽生产中的应用

3.1 甘薯块根在畜禽生产中的应用 甘薯块根淀粉含量高，可以作为能量饲料在畜禽饲料中添加使用，但是由于蛋白质，特别是赖氨酸、蛋氨酸、含硫氨酸含量较低，这使得甘薯块根在饲粮中的添加比例不宜过高，并且需要补充其他蛋白质原料或氨基酸添加剂。此外，甘薯鲜块根含有胰蛋白酶抑制因子，生食会抑制蛋白质吸收，不利于畜禽生产，但可通过干燥、烹调等方式来降低或去除胰蛋白酶因子。

常文环等（2003）在饲料中掺入新鲜甘薯块根碎饲喂生长猪和育肥猪，研究结果显示，少量替代可以降低饲料成本，但随着甘薯比例增加，猪的日增重逐步降低，在60%添加量时达到极显著水平；日粮粗蛋白质和粗脂肪消化率差异不显著，但呈下降趋势，因此不适于大量添加。Beckford等（2015）将甘薯块根清洗切碎后，自然风干粉碎，分别以10%、20%、30%添加量替代日粮中的玉米饲喂肉鸡，结果显示，各处理的总采食量、平均日采食量和屠宰率均无显著差异，对大部分内脏和其他胴体成分也没有显著影响，证明甘薯能够少量替代玉米充当能量饲料。Pandi等（2017）用25%甘薯块根粉替代基础日粮饲喂肉鸡，结果显示，饲粮中添加甘薯块根粉不影响饲粮表观代谢能和干物质消化率，但在配制日粮时需要补充蛋白质和氨基酸。具体甘薯块根在畜禽生产中的应用情况见表4。

表4 甘薯块根在畜禽生产中的应用

3.2 甘薯茎叶在畜禽生产中的应用 甘薯茎叶部分可以作为蛋白质和纤维来源添加到畜禽饲料当中。新鲜甘薯茎叶还可以为畜禽提供额外的维生素，特别是基础日粮中缺乏维生素C的情况。新鲜甘薯茎叶中干物质含量和能量较低，粗纤维含量高；晒干甘薯茎叶中性洗涤纤维、粗灰分和蛋白质含量均较高，但赖氨酸、苏氨酸和含硫氨基酸含量较低，因此不宜在饲料中过多添加。

甘薯茎叶在畜禽中主要是充当纤维源饲喂母猪和反刍动物，也可用于补充部分蛋白质。Zhang等（2019）将新鲜甘薯茎叶剁碎后，分别以0%、2%、4%、6%水平等比例替代玉米饲喂育龄前期妊娠母猪，结果表明，添加甘薯茎叶能够促进妊娠母猪卵巢的发育，增加卵巢相对重量和大卵泡（＞5mm）数量。Megersa等（2013）将甘薯茎叶晒干后，不同比例替代精料饲喂成年山羊，结果显示，用35%甘薯茎叶替代精料对日粮各营养成分消化率无显著影响，对山羊总增重、屠宰体重和肋眼肌面积也无显著影响。Pietrosemoli等（2016）将甘薯茎叶和块根干燥研磨后，按70%叶和30%根比例混合制备成甘薯粉，之后用于饲喂育肥猪，结果显示，添加比例在10%～20%时不影响猪的生长和日粮养分利用率。具体甘薯茎叶在畜禽生产中的应用情况见表5。

表5 甘薯茎叶在畜禽生产中的应用

3.3 甘薯加工产品在畜禽生产中的应用 甘薯青贮物含有的乳酸可提高钙、磷、铁的利用率，促进铁和维生素D的吸收。乳酸菌素具有抗菌，促进胃液分泌，增强胃肠蠕动，促进食物消化，选择性杀死肠道致病菌，保护和促进有益菌的生长，调节电解质平衡，改善微循环等功能（El-saadony等，2021）。因此，在畜禽日粮中添加部分甘薯青贮物，可能可以提高畜禽生产性能。

刘进远等（2009）分别用15%、20%、25%甘薯青贮物替代基础日粮饲喂育肥猪，结果显示，随替代比例的增加，平均日增重先增加后下降，但差异不显著，这有可能是青贮处理不能完全消除胰蛋白酶抗营养因子，影响生长性能。

3.4 甘薯加工副产品在畜禽生产中的应用 甘薯渣能量和蛋白质含量低，但富含膳食纤维，而膳食纤维可改善胃肠道微生物，促进钙、磷等矿物元素吸收。但甘薯渣经过发酵后能够显著提高其蛋白质含量和质量，并且能够补充益生菌，调节动物肠道健康。甘薯酒精渣虽然营养价值低，但价格便宜，目前可充当廉价的填充饲料饲喂反刍动物（王硕等，2010）。

新鲜甘薯渣价格低廉，但营养水平较低，在替代玉米后会导致日粮能量和蛋白质水平下降，过多添加不利于畜禽生长。但甘薯渣经发酵后整体营养水平上升，具有良好替代效果。甘薯酒精渣的水分含量高，能值低，但其干物质粗蛋白质含量较高，具有一定利用价值。邹志恒等（2015）分别用2%、4%、6%甘薯渣等比例替代日粮中的玉米饲喂生长猪，结果显示，随着甘薯渣添加水平的提高，各组间平均日采食量和平均日增重均无显著差异；当甘薯渣添加水平从4%提高到6%时，采食量升高，但平均日增重和饲料转化率均出现下降。王苑等（2015）同样以2%、4%、6%甘薯渣等比例替代日粮中的玉米饲喂产蛋鸡，结果显示，随添加比例增加，产蛋率、日产蛋重和平均蛋重呈下降趋势，但是对蛋壳厚度、强度、蛋黄颜色和哈氏单位均无显著影响。周晓容等（2016）分别使用5%、10%、15%的风干发酵甘薯渣替代日粮饲喂生长猪，结果显示，用发酵甘薯渣替代部分能量、蛋白饲料，不影响猪的采食量和日增重，但可改善饲料利用效率，节约饲料成本，增加养殖效益。王硕等（2010）分别用5%、10%、15%甘薯酒精渣替代日粮中的玉米豆粕饲喂肉牛，结果表明，替代比例在5%时能够提高肉牛平均日增重，但继续增加比例后会降低整体生长性能，这有可能是因为甘薯酒精渣整体能值较低，替代比例过高会导致能值不足而影响生长性能。具体甘薯加工副产品在畜禽生产中的应用情况见表6。

表6 甘薯加工副产品在畜禽生产中的应用

4 小结

我国甘薯及其加工副产品产量大、来源广、营养丰富，具有很大的饲用潜能。甘薯块根部分可替代畜禽日粮中玉米等能量饲料原料；茎叶部分可以作为很好的蛋白质和纤维素来源，替代畜禽日粮中豆粕、苜蓿草粉等原料；甘薯渣等其他加工副产品，在控制用量的情况下，也可有效利用而降低饲料成本。目前甘薯饲用领域虽已有一些研究证实其营养成分与饲用价值，但针对甘薯不同产品在不同动物中的作用，有效能、氨基酸消化率等系统的有效性评价研究很少，通过更深入研究与应用，甘薯有望成为一种更加重要的饲料原料。