苧麻資源開發(fā)利用現(xiàn)狀分析

王滿生,王延周，戴求仲,2

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所,湖南 長沙 410205； 2.湖南省畜牧獸醫(yī)研究所動(dòng)物營養(yǎng)與飼養(yǎng)技術(shù)研究室,湖南 長沙 410131)

苧麻資源開發(fā)利用現(xiàn)狀分析

王滿生1,王延周1，戴求仲1,2

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所,湖南 長沙 410205； 2.湖南省畜牧獸醫(yī)研究所動(dòng)物營養(yǎng)與飼養(yǎng)技術(shù)研究室,湖南 長沙 410131)

主要從苧麻植物用途方面詳細(xì)介紹了當(dāng)前苧麻資源的開發(fā)利用現(xiàn)狀,主要包括纖維用苧麻、藥用苧麻和飼用苧麻,同時(shí)提出了飼用苧麻開發(fā)過程中存在的主要問題及相應(yīng)的解決措施和建議,以期為苧麻飼料化研究提供一定的技術(shù)參考。

苧麻；飼用；藥用；選育；栽培；加工利用

苧麻(Boehmerianivea)起源于我國的中、西部地區(qū)[1],世界各地的苧麻均由我國直接或間接引入,故苧麻被外國人稱為“中國草”[2],又是我國南方地區(qū)重要的經(jīng)濟(jì)作物之一。我國苧麻常年種植面積1×105～2×105hm2,占世界的90%以上[3]。一年內(nèi)苧麻的收割次數(shù)主要決定于該種植地區(qū)的氣候和水土條件,另外也和栽培措施與田間管理有關(guān)。例如,在我國華中地區(qū),一般一年可以收獲3次,華南地區(qū)則可以收3～4次,且通過改善田間管理等措施后,一般每年可增收1次。以湖南長沙為例,一般年收3次,頭麻的生長期90 d左右,二麻的為50～60 d,三麻的則為70～80 d[4]。此外,由于苧麻自身是一種具有生態(tài)適應(yīng)性強(qiáng)的多年生植物,在南方地區(qū)的高溫、高濕的氣候條件下仍能正常生長,而且還能獲得較高的生物產(chǎn)量[5]。由于我國苧麻種質(zhì)資源十分豐富,這使得我國在開發(fā)利用苧麻資源方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。

我們主要根據(jù)苧麻用途的多樣性從纖維用、藥用和飼料用等方面,對目前有關(guān)苧麻資源加工利用研究的文獻(xiàn)報(bào)道進(jìn)行綜述,并提出了苧麻資源飼料化過程中存在的一些問題及相應(yīng)的解決措施,以期為今后開展有關(guān)苧麻資源飼料化的研究提供一定的參考依據(jù)。

1 纖維用苧麻

來源于苧麻的纖維是我國具有非常悠久歷史的紡織原材料之一。作為韌皮纖維作物的苧麻,其不會(huì)木質(zhì)化胞壁的纖維粗細(xì)和長度非常類似于棉纖維,因此也是非常適合用作紡織原料,可編織加工成各種涼爽細(xì)麻布、夏布,也可用于與棉、毛、絲、化纖等進(jìn)行混紡[6]。

但苧麻經(jīng)打麻去皮后得到的韌皮纖維(原麻)中,一般均會(huì)含有20%～30%的膠質(zhì),其主要由果膠、半纖維素和木質(zhì)素等組成。由于膠質(zhì)包圍在纖維的外表,使纖維膠結(jié)在一起而呈堅(jiān)固的片條狀物質(zhì),使得單纖維不易分開,為達(dá)到可紡標(biāo)準(zhǔn)(1.5%～2.5%的殘膠),原麻中的膠質(zhì)必須要盡可能的去除。因此,脫除包裹在植物纖維之外不含纖維素的膠質(zhì),也就是常說的脫膠處理,則成了苧麻纖維應(yīng)用于紡織領(lǐng)域的一道必要工序[7-8]。

長期以來,苧麻纖維用過程中圍繞在原麻脫膠開展了一系列的研究工作[9-11]。由于化學(xué)脫膠存在的種種缺陷,迫切需要探索尋求一種高效而環(huán)境友好型的脫膠方法。因此,如何開展有效利用微生物的生化活力進(jìn)行脫膠的工作變得日益重要,使得生物法脫膠也受到了越來越多的關(guān)注。生物脫膠主要是一種通過采用微生物或酶制劑來替代堿液降解并脫除麻中膠質(zhì)的微生物脫膠或酶法脫膠工藝。與化學(xué)法相比,明顯具有脫膠專一性強(qiáng)、作用條件溫和、所得精干麻纖維品質(zhì)好,同時(shí)能大幅度地減輕環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)[12]。

我國苧麻生物脫膠技術(shù)的應(yīng)用,一直走在世界的前列[13]。由于目前使用單純的生物脫膠方法處理后苧麻纖維仍有較高的殘膠率,所以在今后一段時(shí)間內(nèi)生物法脫膠和化學(xué)法脫膠可能仍會(huì)是苧麻脫膠工藝的主要方法。kapoor等[14]釆用來自Bacillussp.MG-cp-2的堿性耐熱聚半乳糖醛酸酶(PG)進(jìn)行了苧麻脫膠的相關(guān)實(shí)驗(yàn),通過與傳統(tǒng)化學(xué)法脫膠工藝進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)在酶法、化學(xué)法和酶-化學(xué)聯(lián)合法這三種脫膠處理方法中,酶-化學(xué)聯(lián)合法是最優(yōu)的脫膠方法,且通過觀察發(fā)現(xiàn)非纖維素的膠質(zhì)已從苧麻表面完全脫除。但是該方法依然沒有很好地解決堿液處理帶來的環(huán)境問題和能量消耗,因此在今后研究中還需要尋找更有效的脫膠酶系和脫膠菌株,以促進(jìn)脫膠工業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展。此外,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和研究的繼續(xù)深入,在傳統(tǒng)工藝基礎(chǔ)之上,慢慢涌現(xiàn)出了一些新的脫膠工藝,如超臨界技術(shù)、超聲波或微波技術(shù)以及等離子技術(shù)等,這些技術(shù)工藝的出現(xiàn),必將大大拓展苧麻纖維在紡織行業(yè)的應(yīng)用程度。

2 藥用苧麻

苧麻屬植物中含有豐富的抗炎、抗氧化、抗腫瘤、抗病菌、抗病毒等有效活性成分[15]。因此,苧麻本身就是一味傳統(tǒng)中藥,《本草綱目》對苧麻的部分藥用功能早已作了詳盡的記載和闡述[16]。

據(jù)研究報(bào)道,苧麻根中含有的功效化學(xué)成分主要是三萜類化合物,這類化合物是苧麻具有廣泛藥用價(jià)值的重要基礎(chǔ)[17]。與根相比,苧麻葉中富含豐富的綠原酸這一功效成分,且有研究表明不同種(品種) 的苧麻資源,其葉片體內(nèi)綠原酸含量存在較大的差異,如寧遠(yuǎn)苧麻的綠原酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)0.715%[18]。劉闖等[19]根據(jù)理化性質(zhì)及各種波譜方法分離鑒定了苧麻葉片中的8種化學(xué)成分的化學(xué)結(jié)構(gòu),其中6種是首次從苧麻屬植物中分離獲得。另外,苧麻屬植物葉、莖、根均含有豐富的黃酮類化合物,目前已經(jīng)報(bào)道的有11 種,主要集中在苧麻葉和根兩個(gè)部位,且往往以糖苷形式與多糖結(jié)合在一起[20]。

由于苧麻屬植物中富含有多種功效化學(xué)成分,且苧麻葉也是制作某些傳統(tǒng)小吃的重要食材,因此在我國很多地方都有用新鮮苧麻葉制作傳統(tǒng)美食的習(xí)俗。此外,其蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中氨基酸組成平衡合理,被FAO 認(rèn)為是一種高質(zhì)量的食品[21]。因此,可以將苧麻作為一種高檔的食品原料,進(jìn)行健康保健食品的開發(fā),以充分發(fā)揮其藥用價(jià)值[22]。

3 飼用苧麻

長期以來,苧麻主要是作為一種紡織原料被人們所利用,但所利用的纖維僅占其植株的15%,而近85%的苧麻副產(chǎn)物很少能得到合理利用,造成了資源的極大浪費(fèi)[23-25]。通常地,苧麻副產(chǎn)物可以用于制作基質(zhì)種植菌菇[26],可以做成青貯飼料飼喂畜禽[27],也可以粉碎后做成顆粒飼料供各種家畜、家禽以及魚類飼用[28]。苧麻作為飼料原料在畜禽飼料中的應(yīng)用歷史比較悠久,早在 20 世紀(jì)50 年代，美國等國家就研究了苧麻的營養(yǎng)價(jià)值、作為飼料原料對畜禽生長性能影響等[29-30]。在優(yōu)質(zhì)飼料資源短缺的情形下,許多學(xué)者開始將苧麻開發(fā)為非常規(guī)飼料原料。例如,在苧麻青貯過程中添加可溶性碳水化合物或者添加乳酸桿菌等有益微生物以提高苧麻青貯效率和品質(zhì)[31]。苧麻由于其蛋白質(zhì)含量高,營養(yǎng)物質(zhì)含量豐富,作為反芻動(dòng)物優(yōu)質(zhì)草料進(jìn)行研究與開發(fā)能夠緩解南方種草養(yǎng)畜的壓力[32]。由于苧麻粗纖維含量較高造成能值偏低,以及粉碎耗能過大等原因使得其在單胃動(dòng)物中的應(yīng)用較少[33-34]。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和畜牧業(yè)的快速發(fā)展,當(dāng)前研究已由單純利用苧麻產(chǎn)業(yè)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物生產(chǎn)飼料慢慢轉(zhuǎn)向針對性地開展飼用苧麻的相關(guān)性研究。

飼用苧麻主要是以收獲青綠莖、葉等營養(yǎng)體為目的,可在適宜生育期內(nèi)多次刈割利用的高蛋白優(yōu)質(zhì)飼草,兼具生物產(chǎn)量高、營養(yǎng)品質(zhì)好、分蘗能力強(qiáng)、耐刈性強(qiáng)、生態(tài)適應(yīng)性廣及適口性好等特點(diǎn)[35]。苧麻嫩莖葉中不僅蛋白質(zhì)含量高,而且蛋白質(zhì)的氨基酸組成合理,且高賴氨酸含量(多數(shù)苧麻品種的賴氨酸含量超過1%)是苧麻蛋白質(zhì)最突出的特點(diǎn)[36]。據(jù)報(bào)道,苧麻嫩莖葉中也存在一定的抗?fàn)I養(yǎng)因子。例如,Lee等[37]在大鼠日糧中添加 25%的苧麻葉后大鼠的生長停滯,而苧麻葉添加量超過40%后大鼠出現(xiàn)死亡的現(xiàn)象。姜濤等[38]報(bào)道了鮮苧麻葉草魚喜食,但必須和青草搭配使用,若喂鮮苧麻葉過多,魚采食后會(huì)引發(fā)排便困難。這其中的主要原因可能是苧麻葉中含有一定的抗?fàn)I養(yǎng)因子,如單寧等。因此,對苧麻抗?fàn)I養(yǎng)因子的明確及抗?fàn)I養(yǎng)作用的研究是開發(fā)苧麻飼用資源亟待解決的問題之一。

我國豐富的苧麻種質(zhì)資源,為飼用苧麻品種的篩選提供了豐富的材料,科研人員在此基礎(chǔ)上篩選出了一批適合作飼料開發(fā)利用的苧麻品種[39]。已篩選出的其它飼用苧麻品種還有巫山線麻、平和苧麻、苧麻2 號、漣源竹根麻、鄰水野麻、青皮麻、青麻苧、天柱青麻、梁平青麻、瀘縣青皮、陽新細(xì)葉綠等[40-42]。國外科研人員在飼用苧麻品種選育方面的研究未見報(bào)道。目前,為了在短期內(nèi)獲得較好的飼用苧麻品種,科研人員主要是從現(xiàn)有種質(zhì)資源中篩選出蛋白質(zhì)含量高、纖維含量低、分蘗能力強(qiáng)、前期生長快、耐刈性強(qiáng)、生物產(chǎn)量高、生態(tài)適應(yīng)性強(qiáng)的苧麻品種,以滿足生產(chǎn)需要[43]。

此外,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所與湖南省畜牧研究所聯(lián)合攻關(guān),在苧麻飼料化方面開展了許多基礎(chǔ)性的研究工作。在飼用苧麻營養(yǎng)評價(jià)方面,蔣桂韜等[44]通過研究不同苧麻與精料配合比飼糧對朗德鵝生長性能和腸道黏膜形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)育的影響,發(fā)現(xiàn)以生長性能和腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)育為評價(jià)指標(biāo),肉鵝2～4周齡和5～7周齡2個(gè)階段飼糧中飼用苧麻的添加比例控制在50%以內(nèi)較為適宜。李闖等通過研究不同精料與苧麻配比對湘白鵝生長性能的影響,發(fā)現(xiàn)湘白鵝飼養(yǎng)的2～4周齡階段日糧中按精料與苧麻1∶3配比,5～7周齡階段日糧中按精料與苧麻1∶4配比飼喂,再通過后期補(bǔ)飼精料,可獲得較好的養(yǎng)殖效益。李聞等[45]比較分析了不同刈割高度整株苧麻和成熟期苧麻葉的營養(yǎng)成分及其對鵝的飼用價(jià)值,結(jié)果發(fā)現(xiàn)對鵝的飼用價(jià)值高低依次為成熟期飼用苧麻葉、刈割高度為40 cm的整株苧麻和刈割高度為50 cm的整株苧麻。為了探討了苧麻的飼用特性及所含果膠的生物活性與抗?fàn)I養(yǎng)特性,王向榮等人報(bào)道了飼用苧麻中果膠的消除方法,為飼用苧麻在畜禽生產(chǎn)中更好的應(yīng)用提供了一些新的思路[46]。此外,在飼用苧麻品種選育方面,孫鏖等[47]通過用PEG-6000對飼用苧麻幼苗進(jìn)行不同時(shí)間的干旱脅迫,發(fā)現(xiàn)飼用苧麻的自身保護(hù)系統(tǒng)能夠進(jìn)行自身的調(diào)節(jié)以抵抗外界干旱引發(fā)的傷害。在飼用苧麻高產(chǎn)栽培方面,唐守偉等[48]發(fā)明了一種省時(shí)、省工、省水,可實(shí)現(xiàn)飼用苧麻穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的坡耕地栽培技術(shù)。

總體來看,目前將飼用苧麻當(dāng)作我國南方地區(qū)的新型蛋白牧草資源已經(jīng)獲得了較為廣泛認(rèn)可[49],有望緩解南方畜牧業(yè)發(fā)展過程中飼料用糧的壓力。

4 苧麻飼料化的幾點(diǎn)建議及展望

通過文獻(xiàn)資料的查閱和研究基地的實(shí)地走訪調(diào)查發(fā)現(xiàn),當(dāng)前飼用苧麻的科學(xué)研究與應(yīng)用過程中仍然存在許多亟需解決的問題,主要表現(xiàn)在以下一些方面：

(1)缺乏用于區(qū)分傳統(tǒng)纖維用苧麻和飼用苧麻的標(biāo)志性差異性狀。

(2)缺乏明顯區(qū)別于傳統(tǒng)纖維用苧麻的飼用苧麻栽培品種。

(3)缺乏農(nóng)藝與機(jī)械相結(jié)合的高產(chǎn)栽培技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

(4)缺乏統(tǒng)一、高效的飼用苧麻收儲(chǔ)、加工及利用技術(shù)與規(guī)范。

針對當(dāng)前出現(xiàn)的這一系列問題,今后在開展苧麻飼料化研究過程中,建議著重以青葉苧麻為主要研究材料,以無表皮毛和青葉性狀作為顯著的作物標(biāo)志,以打造全新的飼料作物為品種選育目標(biāo),開展與飼用相關(guān)的性狀解析、品種選育、栽培技術(shù)和收割裝備研發(fā)、無抗?fàn)I養(yǎng)的飼料化加工及其高值化利用研究,通過實(shí)現(xiàn)相關(guān)技術(shù)的一體化集成,緩解南方牧草資源短缺和人畜爭糧現(xiàn)狀,最終推動(dòng)南方畜牧業(yè)的快速發(fā)展。

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(責(zé)任編輯：梅 竹)

Current status analysis of the ramie(Boehmerianivea) for their exploitation and utilization

WANG Man-Sheng1,WANG Yan-zhou1,DAI Qiu-Zhong1,2

(1.Institute of Bast Fiber Crops,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Changsha 410205,China；2.Department of Animal Nutrition and Feeding Technology,Hunan Institute of Animal Science and Veterinary Medicine,Changsha 410131,China)

The current status of exploitation and utilization for the ramie was discussed detailed,mainly including the research progress of fibrous ramie,officinal ramie and fodder ramie.In addition,the problems existing in the development process for the fodder ramie were comprehensively proposed.We also put forward the corresponding solution measures,which will be contribute to the deeply research of fodder ramie in the future.

ramie;fodder;officinal;breeding;cultivation;processing and utilization

2017-02-03；

2017-03-23

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程(ASTIP-IBFC02)；中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)(Y2017LM11)。

王滿生(1987-),男,博士,主要從事農(nóng)產(chǎn)品深加工與飼料加工。

戴求仲(1969-),男,博士,研究員,主要從事動(dòng)物營養(yǎng)及飼料資源開發(fā)等研究。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.05.014

S816.43

A

1003-6202(2017)05-0055-04