西藏3種蒿屬植物營養(yǎng)成分與礦物質(zhì)元素含量研究

劉彥兵，劉欣瑜，張書航，孫 璐，黃恩霞，王敬龍，趙寶玉，路 浩*

(1. 西北農(nóng)林科技大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院，陜西 楊凌712100；2. 西藏農(nóng)牧科學(xué)院草業(yè)科學(xué)研究所，西藏 拉薩 850000)

蒿屬(Artemisia)植物屬于菊科(Compositae)春黃菊族(Anthemideae)蒿亞族(Artemisiinae)，為一、二年生或多年生草本植物，少數(shù)為半灌木或小灌木，常有濃烈的揮發(fā)性香氣[1]，全球約有474種[2]，主要生長在亞歐兩大陸，北美洲次之。我國蒿屬植物有187種，46變種，遍及全國，以東北、華北、西北及西南等省區(qū)居多，該種中少數(shù)種可供食用或做牲畜飼料用[3]。

蒿屬植物廣泛分布于西藏的多個區(qū)域，是部分牧區(qū)的的優(yōu)勢種[4]。有研究認(rèn)為，新疆、內(nèi)蒙古等地多種蒿屬植物體內(nèi)的粗蛋白、粗脂肪、無氮浸出物、鈣、磷等營養(yǎng)成分含量較高，營養(yǎng)價值較高，適口性較好，是牧區(qū)重要的牧草[5]。據(jù)統(tǒng)計，在西藏分布的蒿屬植物共57種、6變種，占全國蒿屬植物的1/4，其中優(yōu)勢種為藏沙蒿(Artemisiawellbyi)、大籽蒿(Artemisiasieversiana)和青蒿(Artemisiaannua)。藏沙蒿分布廣、適應(yīng)性強(qiáng)，在以藏沙蒿為建群種的草地上，草地質(zhì)量較好，植物種類多，適宜放牧的牧草種類多，據(jù)《西藏草原》資料統(tǒng)計，藏沙蒿草地粗蛋白含量為13.19%、粗脂肪為4.50%、粗纖維為25.65%，無氮浸出物為47.87%，粗灰分為8.71%，是西藏較好的牧場。大籽蒿別名較多，如山艾、大白蒿、大頭蒿等[6]，主要用來調(diào)制干草，可作牛羊冬季貯備飼料，是西藏非常重要的動物飼料來源。此外，大籽蒿植株青貯后可作為優(yōu)質(zhì)的粗飼料[7]，其種子與青油麥(Avenachinensis)種子混合后可做為較好的精飼料使用[8]。青蒿即黃花蒿，在多種動物的生產(chǎn)應(yīng)用研究中表明，飼糧中添加適量的黃花蒿提取物可以促進(jìn)動物生長，改善機(jī)體抗病能力，提高動物生產(chǎn)性能[9]。

目前，對西藏主要蒿屬植物藏沙蒿、大籽蒿和青蒿的研究多見于化學(xué)成分分析和藥理作用研究[10-13]，尚未見到有關(guān)三者的營養(yǎng)成分的研究報道。鑒于此，本試驗(yàn)通過對西藏藏沙蒿、大籽蒿和青蒿這3種主要蒿屬植物的主要營養(yǎng)物質(zhì)、氨基酸和礦物質(zhì)元素含量進(jìn)行分析，以期為后續(xù)西藏蒿屬植物資源的綜合開發(fā)利用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用藏沙蒿、大籽蒿、青蒿樣品均為2018年7月采自西藏自治區(qū)拉薩市曲水縣才納鄉(xiāng)津貝附近礫石河灘處。采樣時，藏沙蒿、大籽蒿、青蒿每個樣點(diǎn)取10 m×10 m的樣方，沿對角線取樣9株，3種植物均處于初花期，呈片狀分布。其中藏沙蒿采自林下礫石灘處(東經(jīng)90°53′58″，北緯29°26′6″，海拔3 581 m)，平均株高64.54 cm，伴生植物有白茅(Imperatacylindrica)、風(fēng)毛菊(Saussureajaponica)、莖直黃芪(Astragalusstrictus)等；大籽蒿采自溝邊、河灘的礫石灘緩沖區(qū)(東經(jīng)91°01′49″，北緯29°38′14″，海拔3 722 m)，平均株高74.23 cm，伴生植物有莖直黃芪(Astragalusstrictus)、細(xì)果角茴香(Hypecoumleptocarpum)、苣葉禿瘡花(Dicranostigmalactucoides)等；青蒿采自農(nóng)田邊溝坡、礫石灘處(東經(jīng)91°01′49″，北緯29°38′14″，海拔3 648 m)，平均株高83.49 cm，伴生植物有西藏堇菜(Violakunawarensis)、大刺菜(Cirsiumsetosum)、西藏蒲公英(Taraxacumtibetanum)、青藏狗娃花(Heteropappusbowerii)等。樣品陰干后粉碎，過40目篩(孔徑為0.425 mm)，裝入紙袋中，室溫下置于干燥器中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1主要營養(yǎng)物質(zhì)含量的測定 3種樣品中的干物質(zhì)(Dry matter，DM)、粗脂肪(Crude fat,FCA)、粗蛋白(Crude protein，CP)、粗纖維(Crude fiber，CF)、粗灰分(Crude ash，CA)分別采用烘干法、GB/T 6433-2006《飼料中粗脂肪的測定》、GB/T 6432-1994《飼料中粗蛋白測定方法》、GB/T 6434-2006《飼料中粗纖維的含量測定過濾法》和GB/T 6438-2007《飼料中粗灰分的測定》[14]進(jìn)行測定。

1.2.2無氮浸出物的含量測定 采用推算法[15]：無氮浸出物(Nitrogen-free extract，NFE)，NFE%=100%-(水分%+CP%+ CFA%+ CF%+ CA%)

1.2.3礦物質(zhì)元素和氨基酸含量測定 鈣(Ca)、銅(Cu)、鐵(Fe)、鎂(Mg)、錳(Mn)、鉀(K)、鈉(Na)和鋅(Zn)含量測定按GB/T 13885-2003《動物飼料中鈣、銅、鐵、鎂、錳、鉀、鈉和鋅含量的測定原子吸收光譜法》進(jìn)行；磷(P)和硒(Se)含量測定分別按GB/T 6437-2002《飼料中總磷的測定分光光度法》和GB/T 13883-2008《飼料中硒的測定》進(jìn)行；氨基酸含量測定按照GB/T5009.124-2016《食品中氨基酸的測定》進(jìn)行。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 20.0軟件對所測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，以平均值和標(biāo)準(zhǔn)差表示測定結(jié)果，對3種植物各測定項(xiàng)目進(jìn)行單因素方差分析，P<0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 3種蒿屬植物主要營養(yǎng)物質(zhì)含量分析

藏沙蒿、大籽蒿和青蒿的主要營養(yǎng)物質(zhì)含量差別較大(表1)。干物質(zhì)含量高低順序?yàn)椋翰厣齿?青蒿>大籽蒿，藏沙蒿比青蒿高出1.39%；藏沙蒿和大籽蒿的無氮浸出物、粗灰分、粗脂肪含量顯著高于青蒿(P<0.05)，其中藏沙蒿的含量最高，分別比青蒿高出8.41%，4.55%，2.09%；青蒿的粗纖維含量顯著高于藏沙蒿和大籽蒿(P<0.05)，大籽蒿的含量最低，比青蒿低14.69%；而大籽蒿的粗蛋白含量顯著高于藏沙蒿和青蒿(P<0.05)，比含量最低的青蒿高出1.33%；3種植物的粗灰分含量差異顯著(P<0.05)，藏沙蒿的含量最高，青蒿的最低，兩者相差4.55%。

表1 藏沙蒿、大籽蒿和青蒿主要營養(yǎng)物質(zhì)含量

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)

Note:Different letters in the same column mean significant difference atP<0.05 level

2.2 3種蒿屬植物礦物質(zhì)元素含量分析

藏沙蒿、大籽蒿和青蒿樣品中富含多種礦物質(zhì)元素(表2)。就不同物種中同一元素含量水平而言，藏沙蒿中的K,Ca,Fe,Mn,Se含量顯著高于大籽蒿和青蒿(P<0.05)，P含量最低，其中Se在大籽蒿和青蒿中含量相同，而大籽蒿中的K和Fe是3種植物中最低的；大籽蒿中的P,Na,Zn,Cu含量顯著高于藏沙蒿和青蒿(P<0.05)，Mg含量最低；青蒿中的Mg含量最高，但Ca,Na,Zn,Mn和Cu含量卻最低。3種植物中的常量元素中，K含量差異最小，藏沙蒿比大籽蒿中高出10.18%；Ca含量差異最大，藏沙蒿比青蒿中高出2524.46%；Cu含量差異最小，大籽蒿比青蒿中高出68.82%；Se含量差異最大，藏沙蒿比大籽蒿和青蒿中高出2100%。藏沙蒿、大籽蒿和青蒿中Zn/Cu值分別為7.55，11.92，8.95，Zn/Fe值分別為0.07，0.04，0.21。

表2 藏沙蒿、大籽蒿和青蒿礦物質(zhì)元素含量

注：同行不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同

Note:Different letters in the same row mean significant difference atP< 0.05 level,the same as below

2.3 3種蒿屬植物氨基酸含量分析

藏沙蒿、大籽蒿和青蒿樣品中氨基酸種類齊全(表3)。均檢測出16種水溶性氨基酸，總含量差異顯著(P<0.05)，其中大籽蒿的氨基酸總含量(Total amino acid，TAA)最高，青蒿的最低，兩者相差9.60%；必需氨基酸(Essential amino acid，EAA)含量差異較大，含量最高的是大籽蒿，最低的是青蒿，兩者相差2.87%；非必需氨基酸(Nonessential amino acid，NEAA)含量差異較大，含量最高的是大籽蒿，最低的是青蒿，兩者相差6.74%。藏沙蒿、大籽蒿和青蒿中，均是脯氨酸(Pro)含量最高，蛋氨酸(Met)含量最低，分別相差1.24%，3.07%，0.98%。藏沙蒿中天冬氨酸(Asp)含量次之，大籽蒿和青蒿中谷氨酸(Glu)含量次之。3種蒿屬植物的必需氨基酸中，均是異亮氨酸(Ile)含量最高，蛋氨酸(Met)含量最低；非必需氨基酸中脯氨酸(Pro)含量最高，組氨酸(His)含量最低。

表3 藏沙蒿、大籽蒿和青蒿氨基酸含量

3 討論

3.1 常規(guī)營養(yǎng)成分含量比較

粗脂肪(CFA)、粗纖維(CF)和粗蛋白(CP)是評定飼料營養(yǎng)價值的重要指標(biāo)，紫花苜蓿(Medicagosativa)具有優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、粗蛋白質(zhì)含量高、營養(yǎng)價值全面等的特點(diǎn)，是飼喂家畜的理想牧草[16]。藏沙蒿和大籽蒿中CFA(分別為4.63%，4.07%)含量比貴州晴隆縣青蒿[17]含量(2.73%)高，而西藏青蒿中CFA(2.54%)含量則低于晴隆縣青蒿，三者均比紫花苜蓿[18]中CFA含量高(1.17%)，在藏區(qū)缺乏牧草的季節(jié)，三者作為飼料可為動物提供所需能量，其中的脂類物質(zhì)可以很好地改善適口性，大籽蒿的CFA含量適中，營養(yǎng)價值較好。藏沙蒿和大籽蒿的CF(分別為23.53%，23.21%)與紫花苜蓿[18]中CF(24.60%)含量很接近，青蒿中CF(37.89%)含量最高，三者均高于貴州晴隆縣青蒿[17](23.19%)，飼料中含有適當(dāng)?shù)腃F，可以促進(jìn)動物胃腸道蠕動、益生菌的繁殖，但CF會影響飼料的口感，因此三者中大籽蒿的口感以及對動物的作用更佳。本試驗(yàn)3種植物的CP(分別為2.14%，3.34%，2.01%)含量較低，與紫花苜蓿[18](19.37%)和發(fā)酵后的大籽蒿[8](9.9%)相比，略顯不足，CP是飼料中含氮物質(zhì)的總稱，其含量是評價飼料營養(yǎng)價值高低的重要標(biāo)準(zhǔn)[18]，因此大籽蒿的營養(yǎng)價值較高。

本試驗(yàn)中3種植物的干物質(zhì)(DM)(分別為93.31%，91.91%，92.48%)含量均比紫花苜蓿(87.68%)高[19]，DM量是衡量植株生長、生理狀況的重要指標(biāo)之一，DM的積累直接關(guān)系到植物的目標(biāo)產(chǎn)量，含量越高，植物的目標(biāo)產(chǎn)量越高，其中藏沙蒿的目標(biāo)產(chǎn)量最高。灰分(CA)是植物礦物質(zhì)元素氧化后的總和，藏沙蒿和大籽蒿的CA(分別為10.55%，10.12%，5.99%)均低于和貴州晴隆縣青蒿[17](12.60%)，與紫花苜蓿[18]中的CA(9.02%)含量接近，而青蒿中的CA最低，說明這三者礦物質(zhì)元素與紫花苜蓿含量相差不大，不會因含量過高造成適口性差而降低動物的采食量。NFE(分別為52.50%，51.23%，44.01%)含量均比紫花苜蓿(46.83%)[18]和貴州晴隆縣青蒿[17](36.75%)高。有研究[20-22]表明，通過改變苜蓿的貯藏方法以及發(fā)酵方法，可以改善苜蓿的營養(yǎng)品質(zhì)。因此，可參考相應(yīng)處理方式對試驗(yàn)中的3種蒿屬植物進(jìn)行處理，改善其營養(yǎng)品質(zhì)。

3.2 礦物質(zhì)元素含量比較

礦物質(zhì)元素對維持牲畜健康和生長發(fā)育具有重要作用，不同的礦物質(zhì)元素作用不同，礦物質(zhì)元素缺乏或過量均會影響牲畜的生長發(fā)育。動物通過采食植物，可以補(bǔ)充礦物質(zhì)元素，植物中的礦物質(zhì)元素含量與植物生長環(huán)境的地質(zhì)有一定的關(guān)系，席冬梅等[23]對云南省家畜飼養(yǎng)基地所屬的6個主要地質(zhì)背景區(qū)的土壤和飼料樣品的K，Na，Mg，Cu，Zn等10種元素進(jìn)行測定分析，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)飼料中鈷(Co)，F(xiàn)e和Se的含量受土壤中元素豐度影響較大，土壤和各主要飼料間Fe，Co，Mg，Se和Cu相關(guān)性較強(qiáng)。陳琦昌等[24]對吉林省土壤-飼料-豬體內(nèi)鉻(Cr)，鉛(Pb)，砷(As)，汞(Hg)，鎘(Cd)這5種元素含量及其相關(guān)性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)飼料吸收富集土壤中這5種元素的作用顯著，土壤與飼料間元素含量(除Cd外)均呈正相關(guān)(r>0.70)。也有學(xué)者[25-26]研究發(fā)現(xiàn)植物中的微量元素含量與土壤的組成有密切聯(lián)系。本試驗(yàn)研究的3種植物均采自西藏自治區(qū)拉薩市曲水縣才納鄉(xiāng)津貝附近礫石河灘處，三者的各種礦物質(zhì)元素含量的變化趨勢相差不大。

3種蒿屬植物中Fe(分別為1 358.87 mg·kg-1，329.73 mg·kg-1，337.27 mg·kg-1)含量比紫花苜蓿[27](182 mg·kg-1)高，可能是由于西藏地區(qū)土壤中的Fe含量較高所致。3種蒿屬植物中藏沙蒿的Ca、P含量均較高，比值為1∶1.3，而大籽蒿和青蒿的Ca,P比例分別為1∶5和1∶38，有研究[28]表明，當(dāng)Ca,P比值為1.5～2∶1時，對反芻動物的骨軟病具有防治作用，故將3種蒿屬植物用作飼料時，需要額外補(bǔ)充Ca,P。Mn主要為多種酶的組成部分，參與體內(nèi)的造血過程，缺乏時會對機(jī)體造成不良影響[29]，Se具有抗癌、抗氧化、增強(qiáng)免疫力、拮抗有害重金屬及增強(qiáng)生殖功能等的作用[29]，與其他2種植物相比藏沙蒿的Mn(45.01 mg·kg-1)含量與紫花苜蓿[27](47 mg·kg-1)含量相差較小，Se的含量也較高，因此藏沙蒿可作為一種較好的飼草添加劑進(jìn)行開發(fā)利用。有研究[29]認(rèn)為理化性質(zhì)相似的元素，其生物學(xué)功能是相互拮抗的，當(dāng)Zn/Cu>10且Zn/Fe>1時，會發(fā)生拮抗作用，本試驗(yàn)中除大籽蒿中Zn/Cu>10外，其他值均低于報道值，因此，藏沙蒿、大籽蒿和青蒿中的Zn,Cu,Fe不發(fā)生拮抗作用或者拮抗作用不明顯，三者作為動物飼料時，其中的微量元素不會發(fā)生拮抗，有利于動物體吸收。

3.3 氨基酸含量比較

氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位，蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值與必須氨基酸的含量和比例密切相關(guān)[31]。隨著對氨基酸研究的深入，發(fā)現(xiàn)Arg,Leu,Thr等氨基酸及其代謝產(chǎn)物在動物體內(nèi)不僅有營養(yǎng)作用，還具有一定的調(diào)控作用[32-34]。藏沙蒿、大籽蒿和青蒿中氨基酸種類較齊全，TAA(分別為9.14%，17.59%，7.99%)含量比紫花苜蓿芽[34]中TAA(25.15%)含量低，表明不同植物累積氨基酸的能力存在較大差異。EAA是動物體內(nèi)無法充分合成的，需要從飼料中獲得，3種蒿屬植物中大籽蒿的EAA(5.86%)含量最高，NEAA(11.73%)比紫花苜蓿芽[35](13.6%)略低，大籽蒿可以更好地為動物提供所需蛋白。3種蒿屬植物和紫花苜蓿芽[35]中EAA/TAA分別為34.69%，33.29%，36.59%和39.23%，EAA/NEAA為53.14%，49.91%，57.74%和63.89%，根據(jù)聯(lián)合國糧食和農(nóng)業(yè)組織(Food and Agriculture Organization of the United Nations，F(xiàn)AO)和聯(lián)合國世界衛(wèi)生組織(World Health Organization，WHO)的理想模式[29]，EAA/TAA為40%左右且EAA/NEAA在60%以上為較好品質(zhì)蛋白質(zhì)。因此，藏沙蒿、大籽蒿和青蒿所含氨基酸各項(xiàng)指標(biāo)均較符合FAO/WHO的理想模式，3種蒿屬植物均可為動物體提供較為豐富和全面的氨基酸以及較高品質(zhì)的蛋白質(zhì)，其中藏沙蒿最佳。有研究[36]表明，賴氨酸和蛋氨酸是奶牛泌乳期的第一、二限制性氨基酸，本試驗(yàn)中大籽蒿賴氨酸和蛋氨酸含量最高，藏沙蒿和青蒿含量較低，但相差不大，因此，大籽蒿作為奶牛泌乳期的后備飼草或添加劑使用，效果較好。

4 結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果表明，3種蒿屬植物的營養(yǎng)成分、礦物質(zhì)元素和氨基酸含量各有優(yōu)缺點(diǎn)，總體分析來看，三者的應(yīng)用潛力較大，其中大籽蒿營養(yǎng)價值更為全面，CP含量為3.34%，顯著高于藏沙蒿和青蒿(P<0.05)，總氨基酸含量為17.59%，顯著高于藏沙蒿和青蒿(P<0.05)。在牧草匱乏季節(jié)，三者可作為西藏后備牧草資源供牛羊等牲畜飼用，同時，也可將其作為飼料添加劑進(jìn)行開發(fā)利用。