向日葵秸秆的营养价值及其在青贮中的应用.pdf
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1、动物营养学报,():向日葵秸秆的营养价值及其在青贮中的应用蒋 恒 王昊然 王 娇,高凤芹(中国农业科学院草原研究所,呼和浩特;青岛农业大学草业学院,青岛)摘 要:向日葵被誉为“抗盐碱地先锋作物”,适宜在我国东北、西北和华北等多盐碱地地区种植。作为我国五大油用作物之一,向日葵在我国的种植面积稳定在 万 左右。然而,巨大体量的向日葵秸秆尚未得到有效利用。向日葵秸秆中含有丰富的营养物质以及生物活性物质,在饲料领域具有广阔的应用前景,利用其调制青贮后的饲用价值可以达到玉米青贮的。本文通过查阅国内外公开发表的相关文献,总结了向日葵秸秆的营养价值和生物活性物质,梳理了向日葵青贮的影响因素,以期为生产技术人
2、员及科研人员提供参考。关键词:向日葵;营养价值;生物活性物质;青贮;添加剂中图分类号:文献标识码:文章编号:()收稿日期:基金项目:内蒙古自治区科技计划项目(,);呼和浩特优质牧草技术攻关项目();中国农业科学院科技创新工程项目()作者简介:蒋 恒(),男,河南永城人,硕士研究生,研究方向为动物营养与饲料科学。:通信作者:高凤芹,研究员,硕士生导师,:近几十年来,我国畜牧业发展迅速。随着畜牧业的蓬勃发展,人畜争粮的矛盾愈发严重。然而,由于草地超载过牧所造成的草地大面积退化和“人草畜”关系失衡等现象都反映出草畜矛盾突出,其根本原因在于饲草资源不足。当前,在我国东北、西北和华北等畜牧业较为发达的地
3、区约有 万 盐碱地,由于其 高、含盐量高以及有机质低等一系列危害,以致许多作物生长受到抑制。此外,盐碱化与荒漠化相伴相生、甚至相互转化,这不仅对我国土地资源的利用与开发造成很大负面影响,而且会进一步加剧饲草资源不足的状况。年中央 号文件指出,要积极挖掘潜力增加耕地,支持将符合条件的盐碱地等后备资源适度有序开发为耕地;研究制定盐碱地综合利用规划和实施方案;分类改造盐碱地,推动由主要治理盐碱地适应作物向更多选育耐盐碱植物适应盐碱地转变。向日葵由于具有耐盐碱、耐贫瘠、耐寒、耐涝和抗干旱的特点而被誉为“抗盐碱地先锋作物”,是生物治理盐碱地首选作物之一。向日葵除油用、磕食外,榨油后的油饼、葵盘、茎和叶等
4、有一定的饲用价值,经加工后能用来饲喂牲畜。据报 道,年 全 国 向 日 葵 秸 秆 产 量 达 到 万。在 世 界 范 围 内,有 研 究 表 明 年全球向日葵种植面积超过 万,产生了 万 剩余秸秆。不难发现,巨大体量的向日葵秸秆是不可忽视的一部分资源。此外,向日葵作物具有良好的饲草潜力,可作为玉米青贮饲料的补充。相比于玉米青贮和高粱青贮,向日葵青贮含有更高的粗蛋白质、醚提取物和矿物质。研究表明,向日葵中钙、钾和镁含量高于玉米和高粱,但是在氮和钠含量上并没有差异。不仅如此,向日葵的能值也高于青贮玉米。但是向日葵秸秆加工利用较为困难,当前我国大部分农区向日葵秸秆都被焚烧处理,在浪费资源的同时还造
5、成了环境污染等问题。而在巴西等地区利用全株向日葵作为青贮饲料来源较为广泛,但在我国国内相关研究较少,缺乏对其营养成分、加工工艺和饲用价值的全面评定。本文通过梳理近年来公开发表的文献资料,动 物 营 养 学 报 卷结合本实验室所开展的向日葵青贮研究工作,将向日葵的营养价值、影响向日葵青贮品质的因素及向日葵青贮在畜禽饲粮中的应用现状进行总结,以期为生产技术人员及科研人员提供参考。向日葵种植规模与秸秆产量 向日葵学名为 ,是属于桔梗目、菊科的一年生草本植物,原产于北美洲,自明代中期传入我国。向日葵早期仅作为观赏性植物栽培,清末时期的农学著作抚郡农产考略首次提到其油用价值,而直到民国时期才有较大面积种
6、植向日葵的文献记载。时至今日,向日葵已经成为我国五大油料作物之一。我国作为世界第四大向日葵生产国,近十年来播种面积稳定在 万 左右,年产量约 万,种植区域主要分布于东北、华北和西北地区,其中内蒙古、新疆作为我国向日葵主产区,产量分别占 和。截至 年底,全国共登记向日葵品种 个。根据联合国粮食及农业组织统计,年我国向日葵种植 面 积 约 万,生 产 葵 花 籽 产 量 为 万。年仅内蒙古一地葵花籽播种面积就达 万,葵花籽产量达 万。等认为,向日葵鲜重产量高于玉米、饲用高粱和苏丹高粱,为 。由于尚不清楚当前向日葵秸秆在全国范围内的产量,因而本文采用草谷比(即农作物副产品与主产品之比,表)以及毕于运
7、等整理的秸秆系数计算向日葵秸秆产量,计算公式为:。式中:为农作物秸秆产量;为农作物经济产量;为秸秆系数。经计算,年全国向日葵秸秆(包括向日葵盘)产量为 万,其中内蒙古自治区向日葵秸秆(包括向日葵盘)产量为 万。表 向日葵副产品与主产品的比例(草谷比)()项目草谷比 资料来源 向日葵秸秆(包括向日葵盘)产量与向日葵籽(包括仁和壳)产量之比 ()()根据对新疆、内蒙古 个自治区胡麻和向日葵生产的调查结果给定 向日葵秸秆营养价值 成熟收获期的向日葵主秆干物质含量占全株的,叶干物质含量仅占。茎由内部的茎髓和外部的秸皮构成,秸皮占总茎干重的,纤维含量较高,其中综纤维素(由纤维素和半纤维素构成)含量为,纤
8、维素含量为,木质素含量为;茎髓中含有大量的果胶,纤维含量较低,其中综纤维素含量为,纤维素含量为,木质素含量为。通过比较向日葵不同部位的营养价值,研究人员发现向日葵头部有效营养成分含有最高,其次是茎的顶部、中部和底部。向日葵盘中粗蛋白质含量为,粗脂肪含量为 ,无氮浸出物含量为,粗灰分含量为。向日葵秸秆中,可溶性碳水化合物含量为,粗蛋白质含量为,中性洗涤纤维含量为,酸性洗涤纤维含量为,粗灰分含量为,其中粗蛋白质、可溶性碳水化合物等营养物质含量均高于大豆秸秆、成熟期玉米秸秆、大麦秸秆、小麦秸秆以及燕麦秸秆。同时,向日葵秸秆富含钙、铁、铜和镁等矿物质元素,其中茎髓 中 含 钙、铁、铜、锌、锰、钾、钠和
9、 镁。葵叶中粗纤维含量为,粗蛋白质含量为,粗脂肪含量为,粗灰分含量为。钙、磷含量分别为、。其营养价值高于青干草,与苜蓿干草养分含量相似。除此之外,向日葵秸秆还具有一定的药用价值,其茎、髓和叶均可入药。如葵叶中含有的石吊兰素、去甲氧基苏打基亭和木犀草素等具有降血压功 期蒋 恒等:向日葵秸秆的营养价值及其在青贮中的应用效;亚甲基环木菠萝烷醇具有抗氧化的作用;茎髓提取物能够破坏金黄色葡萄球菌和大肠杆菌细胞壁和细胞膜,起到抑菌的作用。几种常见作物秸秆营养物质含量见表,向日葵秸秆营养物质含量见表。表 几种常见作物秸秆营养物质含量比较 项目粗脂肪粗蛋白质中性洗涤纤维酸性洗涤纤维粗灰分大豆秸秆 带穗玉米秸秆
10、 成熟期玉米秸秆 大麦秸秆 小麦秸秆 燕麦秸秆 数据来源于中国饲料数据库中国饲料成分及营养价值表(年第 版)。(,),表 向日葵秸秆营养物质含量 项目可溶性碳水化合物干物质粗蛋白质粗脂肪中性洗涤纤维酸性洗涤纤维向日葵秸秆 向日葵秸秆生物活性物质 多糖 植物多糖具有协助消化、抗病毒、抗氧化和调节免疫等生物学功能。索金玲等在温度为、料液比为、提取时间为 的条件下,提取到向日葵盘中的水溶性粗多糖含量为。姜守刚等测定茎髓中的多糖含量为 (),其优化工艺为原料颗粒的大小为 目,料液比为,提取时间为 ,提取温度为 ,提取次数为 次。而木合塔尔阿里木等利用苯酚硫酸法测定取自阿图什市的向日葵茎髓中的多糖含量高
11、达,这或许是由于地区、气候以及向日葵品种的不同所造成的。谭笑在向日葵茎芯中提取出、和 这 种多糖组分,并认为茎芯多糖能够促进脾脏和胸腺细胞的增殖从而达到抗肿瘤的作用。吴比推测构成向日葵茎髓多糖的单糖为 甘露糖、甘露糖醛酸以及 葡萄糖等。张尚明等认为向日葵茎芯多糖能够提高小鼠的免疫能力。李远见等在肉仔鸡饲粮中添加 的向日葵茎芯原粉后,显著提高了其血清白细胞介素 的含量。绿原酸 绿原酸是植物体内一种次代谢产物,具有抗氧化、抗菌和抗病毒等功效。当前提取绿原酸的方法有水提法、醇提法、超声波辅助提取法以及超高压提取法。孙保中等通过高效液相色谱法测定开花期和果实成熟期葵叶中绿原酸含量分别为 和 ;并发现其
12、醇提物能够减缓小鼠耳和足的肿胀症状。同时,研究表明,葵叶中的绿原酸具有降低四氧嘧啶型糖尿病小鼠体内血糖水平、抑制肾肿大以及调节脂质代谢等作用。张燕丽等改进了葵盘中绿原酸的提取工艺后,葵盘中绿原酸得率为 ;优化后的工艺条件为超声温度 、乙醇体积 分 数、料液比、超声时间 及超声功率。研究还发现,葵盘中的绿原酸能够抑制 动 物 营 养 学 报 卷葡萄糖苷酶和 淀粉酶,具有良好的体外降血糖效果。钟姣姣等提取向日葵秸秆中绿原酸的得率为,此时优化工艺为乙醇体积分数、微波时间 、微波温度 及 为,并发现随着绿原酸质量的增加,对超氧阴离子的清除率提高。黄酮类化合物 植物中的黄酮具有抗氧化、抗肿瘤和抗菌等生物
13、活性的功效。对于畜禽而言,黄酮能够改善其生产性能和繁殖性能。向日葵在不同生长时期、不同部位的黄酮含量有所不同,在幼苗时期黄酮含量最高,开花时期含量最低,进入成熟期后黄酮含量有所提高。此外,葵叶和葵盘中黄酮含量高于根、茎和茎髓。当前,已从向日葵中分类了 种黄酮类化合物,其中包括 种查尔酮、种二氢黄酮、种黄酮醇和 种噢哢类成分。刘小波等认为,向日葵中的黄酮具有清除机体氧自由基、降低嘌呤和甘油三酯以及减缓肾脏细胞压力等作用。萜类化合物 向日葵具有较强的生物学活性,其根本原因在于含有丰富的萜类化合物,主要包括倍半萜类、二萜类和单萜类等。目前已经从向日葵各个组织中分离出 个吉马烷内酯类化合物、个愈创木烷
14、内酯类化合物、个 类化合物、个降倍半萜类化合物以及其余各种其他类型倍半萜类化合物,具有异株克生、杀虫作用、抗菌、细胞毒性以及感化等生物学功能。向日葵青贮 向日葵秸秆中营养丰富,尽管存在纤维素含量较高等弊端,但是在环境条件对玉米等作物不利的情况下,向日葵青贮饲料用于反刍动物饲养可以作为玉米青贮饲料的替代品。研究表明,通过微生物发酵的方式可以提高其营养价值和适口性,其原理是依靠青贮发酵过程中微生物的活动分解纤维素。青贮是一种常见的秸秆保存方法,可以延长秸秆的储存时间,为反刍动物全年提供饲料。向日葵青贮饲料的饲用价值可达玉米青贮饲料的,但向日葵青贮中含有更高的粗蛋白质和乙醚提取物。研究表明,玉米青贮
15、通常含有 的粗蛋白质,而向日葵青贮含有的粗蛋白质。一般有混贮和使用添加剂 种方式用以提高向日葵青贮品质。青贮收获时期 向日葵青贮饲料的质量与收获阶段密切相关,一般制作青贮的向日葵在开花期、乳熟期或腊熟期收获。等认为,青贮中干物质含量随着成熟度的增加而增加。向日葵全株青贮中的中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、纤维素、乙酸和可溶性碳水化合物含量随着成熟度从开花初期到乳线期的增加而增加,而粗蛋白质含量在开花后逐渐降低;并认为开花初期的向日葵青贮饲料品质优良,乳线期的青贮饲料品质较差。有学者建议在腊熟期收获向日葵制作青贮,在腊熟期向日葵青贮的干物质、有机物和粗脂肪含量高于开花期青贮和乳熟期青贮,且酸性洗涤纤
16、维和中性洗涤纤维含量较低;但随着收割时间的推迟,向日葵青贮中的乳酸和乙酸含量有所下降。等认为,向日葵青贮饲料中的化学差异与品种和刈割时期有关,分别在向日葵种植第 天和第 天进行收获并制作青贮,结果显示在第 天收获的向日葵青贮 显著高于第 天。等认为,制作向日葵青贮饲料的合适阶段是在种植第 天,该阶段向日葵的干物质含量在,此时特征为向日葵下部叶片干燥,葵盘的后部区域呈黄色,苞片变黄并带有棕色印记。青贮加工方式 氨化 氨化可以用于提高以谷物秸秆为主的劣质粗饲料的营养价值。在厌氧条件下,尿素水溶液释放氨,解离出的氢氧根离子通过破坏木质素碳水化合物的酯键使木质素和纤维素分离,未解离的氨能够影响纤维素结
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