甜葉菊廢渣在畜禽飼料中的綜合應(yīng)用及其作用機制研究進展

熊云霞，肖 昊，劉 帥，王 麗

（廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院動物科學(xué)研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華南動物營養(yǎng)與飼料重點實驗室，畜禽育種國家重點實驗室，嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實驗室茂名分中心，廣東省畜禽育種與營養(yǎng)研究重點實驗室，廣東廣州 510640）

甜葉菊，又名甜菊、甜草、甜茶，原產(chǎn)于巴拉圭東北部，是一種多年生灌木菊科植物，其葉片可提取一類天然高倍低能甜味劑-甜菊糖苷，其甜度是蔗糖的180～450 倍，為世界第三大甜味來源。甜葉菊從1977年自日本引進中國，目前中國已成為全球最大的甜葉菊商業(yè)種植國和甜菊糖苷生產(chǎn)國。甜葉菊的大量種植及甜菊糖苷提取，產(chǎn)生大量的甜葉菊廢渣。甜葉菊廢渣屬于農(nóng)副產(chǎn)品加工廢料，僅少部分甜葉菊廢渣用作農(nóng)業(yè)肥料，其余大部分采取燃燒、填埋等處理方式，不僅極大地浪費了資源，還會造成環(huán)境污染。甜葉菊廢渣含有較高的粗纖維、粗蛋白質(zhì)，還含有豐富的氨基酸、維生素、礦物質(zhì)、寡糖、萜類、多酚類和黃酮類等活性物質(zhì)，且其來源廣泛、價廉、保質(zhì)期長，是一種頗具開發(fā)利用價值的飼料原料。甜葉菊廢渣直接添加或者經(jīng)發(fā)酵、提取后添加于畜禽飼料中，不僅可減少環(huán)境污染，還可以緩解甜葉菊產(chǎn)區(qū)的飼料原料短缺，并降低飼料成本、提高經(jīng)濟效益。本文主要綜述了甜葉菊廢渣在畜禽飼料中的綜合應(yīng)用，并探討甜葉菊廢渣中的可能有效成分及潛在功能和作用機制，以期為甜葉菊廢渣在畜禽飼料中的進一步開發(fā)利用提供參考。

1 甜葉菊的營養(yǎng)價值及生物活性

甜葉菊葉片蛋白質(zhì)含量高，其中必需氨基酸含量高達7.7%；纖維含量豐富，高達15%～18%。甜葉菊葉片中的甜味成分占葉片干重的4%～20%，主要的甜味成分是甜菊糖苷。甜菊糖苷耐高溫、低熱量，且安全、穩(wěn)定，作為甜味劑被廣泛應(yīng)用于食品、藥品、日用化工，在畜禽飼料中被作為甜味劑。甜葉菊除了富含甜菊糖苷外，還含有很多生物活性物質(zhì)。María 等從甜葉菊葉片中提取鑒定出89 種化合物，這些植物化學(xué)物質(zhì)具抗氧化、抗腫瘤、抗炎、抗菌、降血糖等生物活性。很早就有記載，以甜葉菊濃縮液及甜葉菊粉末的形式作為藥物，可用于治療畜禽食欲減退、發(fā)熱、乳腺炎、呼吸道疾病及胃腸炎。甜葉菊廢渣為甜葉菊經(jīng)甜菊糖苷提取后所得副產(chǎn)物，其營養(yǎng)物質(zhì)及生物活性物質(zhì)含量豐富。甜葉菊廢渣及廢渣發(fā)酵物作為飼料原料應(yīng)用于畜禽配方飼料中，不會影響畜禽生長性能，且可降低耗料增重比甜葉菊廢渣含有甜菊糖苷、綠原酸類、黃酮類物質(zhì)等生物活性物質(zhì)，甜葉菊廢渣活性物質(zhì)提取物具有調(diào)節(jié)機體免疫及良好的抗氧化活性，應(yīng)用于畜禽可期待其良好的促幼齡動物生長的效果。

2 甜葉菊廢渣的有效成分及作用機制

2.1 甜菊糖苷 甜葉菊廢渣為提取甜菊糖苷后的副產(chǎn)物，其中含有很多未被提取的甜菊糖苷成分。甜菊糖苷為甜葉菊廢渣的可能有效成分之一，是一類萜類化合物，甜葉菊中富含的甜菊糖苷以甜菊苷和萊苞迪苷A 為代表，均為貝殼杉烯型四環(huán)二萜糖苷類化合物。甜菊糖苷甜度高，性質(zhì)穩(wěn)定，耐高溫，具有較好的安全性，無致畸毒性。其中，甜菊苷具有降糖、降壓、抗氧化、抗炎、抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)的特性。甜菊糖苷作為甜味劑添加于畜禽飼料中，可提高飼料的適口性。在斷奶仔豬日糧中添加213 mg/kg 甜菊苷，不僅可增加斷奶仔豬采食和增重，還可降低仔豬腹瀉。然而Geuns 等、Atteh等、Wu 等在肉雞、蛋雞飼料中添加甜菊苷，并未發(fā)現(xiàn)其促生長、改善產(chǎn)蛋等效果?？赡苁怯捎陔u缺少識別甜味的受體基因，因此在雞飼料中添加高劑量甜菊苷作為甜味劑，并不能提高雞的采食量，因此未對其生產(chǎn)性能產(chǎn)生影響。在畜禽生產(chǎn)中應(yīng)用較多的甜菊糖苷為高純度甜菊苷或者萊苞迪苷A，而其他種類的甜菊糖苷成分，如甜菊雙糖苷、萊苞迪苷B、萊苞迪苷C、萊苞迪苷D、萊苞迪苷E、萊苞迪苷F、甜菊醇、異甜菊醇等，由于含量少，研究也較少。其他種類的甜菊糖苷的分離鑒定、生理功能需要進一步研究。

2.2 綠源酸類物質(zhì) 食品營養(yǎng)與人類健康北京高精尖創(chuàng)新中心開展了一系列關(guān)于甜葉菊廢渣提取物的有效成分分析及生理功能研究。甜葉菊廢渣經(jīng)丙酮提取、乙酸乙酯萃取提純后經(jīng)大孔樹脂吸附，洗脫后濃縮凍干得甜葉菊廢渣提取物，發(fā)現(xiàn)該提取物具有良好的抗炎、抗氧化、調(diào)節(jié)糖脂代謝、降低尿酸等活性，經(jīng)鑒定其中主要的活性成分是綠原酸類物質(zhì)。綠原酸類物質(zhì)是植物在有氧呼吸過程中經(jīng)桂皮酸途徑產(chǎn)生的一類苯丙素類化合物，甜葉菊廢渣提取物中的綠原酸類物質(zhì)主要包括綠原酸（3-CQA）、隱綠原酸（4-CQA）、新綠原酸（5-CQA）、異綠原酸A（3,5-diCQA）、異綠原酸B（3,4-diCQA）、異綠原酸C（4,5-diCQA）、萊薊素（1,3-diCQA），其中以異綠原酸C 含量最高，綠原酸含量次之。

目前，市面上綠原酸產(chǎn)品大都來源于金銀花、咖啡、杜仲、忍冬、向日葵等，而對甜葉菊來源的綠原酸關(guān)注還較少。其他植物（杜仲、金銀花、向日葵、咖啡）來源的綠原酸類成分中新綠原酸是主要組成部分，而甜葉菊來源的綠原酸中異綠原酸（異綠原酸A、異綠原酸B、異綠原酸C、萊薊素）的占比明顯高于其他來源。異綠原酸為二咖啡?？鼘幩犷惢衔?，1 分子的異綠原酸有2 個咖啡?；虼丝寡趸钚愿鼜?。研究發(fā)現(xiàn)，甜葉菊中的總異綠原酸具有較強的體外抗氧化、抑菌活性和防霉效力，用做飼料抗氧化劑和防霉劑具有很大潛力；甜葉菊廢渣提取物中的主要活性成分-異綠原酸C 具有很好的抗炎效果，可以顯著降低脂多糖（LPS）誘導(dǎo)的小鼠單核巨噬細胞炎癥模型細胞一氧化氮（NO）的產(chǎn)生，并可顯著降低角叉菜膠致小鼠足部腫脹模型小鼠血清NO、前列腺素（E）的含量。目前，有關(guān)異綠原酸的研究大都關(guān)注其藥用價值，在畜禽飼料及養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究還較少。

而綠原酸應(yīng)用于畜禽養(yǎng)殖的報道已有很多。綠原酸是由咖啡酸與奎尼酸酯化組成的縮酚酸，化學(xué)名3-O-咖啡?？崴幔?-O-caffeoylquinicacid），具有良好的抑菌、抗炎、抗氧化、護肝、調(diào)節(jié)血糖脂代謝、免疫調(diào)節(jié)、抗癌等活性。綠原酸添加于飼料中可以延緩飼料中油脂、維生素等的氧化，有效防止飼料因微生物污染而發(fā)生的腐敗變質(zhì)，提高飼料的適口性、改善飼料的穩(wěn)定性。綠原酸應(yīng)用于斷奶仔豬可提高采食量、降低耗料增重比和腹瀉率，提高腸道絨毛高度及絨隱比，降低腸道通透性，改善腸道菌群，提高消化吸收相關(guān)的基因表達，提高蛋白表觀消化率，改善機體抗氧化能力。Chen 等發(fā)現(xiàn)，斷奶仔豬飼糧添加綠原酸，可降低血清腫瘤壞死因子-（TNF-）、白細胞介素-6（IL-6）和白細胞介素-1（IL-1）濃度，提高血清免疫球蛋白G（IgG）和空腸分泌性免疫球蛋白A（SIgA）濃度；減少G0、G1 期的腸細胞數(shù)量，增加S 期的腸細胞數(shù)量，并且降低腸細胞中晚期和總凋亡細胞的百分比以及B 細胞淋巴瘤-2 相關(guān)X 蛋白（Bax）與B 細胞淋巴瘤-2（Bcl-2）的比值，上調(diào)腸細胞中的表達量，下調(diào)半胱氨酸蛋白酶-3（）、的表達。在肥育豬中，添加1 000 mg/kg 綠原酸可以提高肌肉的抗氧化活性，降低肌肉滴水損失、蒸煮損失、丙二醛（MDA）含量，顯著改善肌肉品質(zhì)。綠原酸發(fā)揮其生物活性主要依賴于其在腸道的吸收和代謝。研究發(fā)現(xiàn)，綠原酸類物質(zhì)約33%在胃和/或胃腸道上部被完整吸收，不經(jīng)水解，進入血液，約7%被小腸吸收，水解為咖啡酸和奎寧酸。微生物群介導(dǎo)綠原酸與代謝產(chǎn)物在結(jié)腸的吸收，完整的綠原酸及其代謝產(chǎn)物（主要是3-羥基苯丙酸和苯甲酸）進入血流后，在肝臟被吸收和/或代謝。結(jié)腸是綠原酸代謝的主要部位，綠原酸的生物利用程度很大部分取決于腸道菌群。綠原酸和腸道菌群存在互作，可提高腸道菌群多樣性，促進有益菌生長，降低有害菌豐度。

甜葉菊廢渣中主要的一類活性物質(zhì)-綠原酸類物質(zhì)主要包括異綠原酸、綠原酸，且異綠原酸占比更大?，F(xiàn)有關(guān)甜葉菊廢渣提取物的抗氧化活性及保健活性的研究均是基于體外細胞和小鼠模型，在大動物上的研究尚缺乏，在畜禽飼料中的應(yīng)用需要進一步研究及驗證。

2.3 黃酮類物質(zhì) 甜葉菊廢渣經(jīng)提取后的抗氧化活性物質(zhì)，經(jīng)分析除綠原酸類物之外，另一大類為黃酮類物質(zhì)，占比4.6%左右，主要黃酮成分為槲皮素和槲皮苷。羅序燕等采用殼聚糖絮凝與聚酰胺吸附相結(jié)合的方法純化甜葉菊廢渣乙醇提取液中的黃酮，可使最終黃酮純度達到53.42%。Tavarini 等在甜葉菊中鑒定出蘆丁、楊梅素、芹菜素-7-O-葡萄糖苷、槲皮苷、山柰酚和木犀草素-7-O-葡萄糖苷等黃酮類物質(zhì)。童紅梅等用HPLC 檸檬酸-甲醇流動相梯度洗脫法測定甜葉菊莖葉中黃酮成分發(fā)現(xiàn)，甜葉菊莖葉中的黃酮主要為蘆丁、槲皮素、橙皮苷、山奈素等，且黃酮含量與抗氧化活性呈較顯著的相關(guān)性。黃酮類物質(zhì)具有良好的抗炎、抗氧化、抗腫瘤、抗衰老等功效。關(guān)于甜葉菊中的黃酮類化合物的研究還比較少，且現(xiàn)有研究也大都還集中在黃酮類物質(zhì)提取、分離、鑒定、體外抗氧化活性評價等，其生理活性有待進一步研究。

3 甜葉菊廢渣在畜禽養(yǎng)殖中的應(yīng)用

3.1 甜葉菊廢渣 甜葉菊廢渣中纖維含量高達30% 左右，由于其高水平的粗纖維含量，甜葉菊廢渣具有較好的瘤胃厭氧發(fā)酵性能，可作為基料開發(fā)出較好的反芻動物飼料。張慧等應(yīng)用體外法評價甜葉菊廢渣對山羊的營養(yǎng)價值發(fā)現(xiàn)，甜葉菊廢渣在山羊中有較好的營養(yǎng)物質(zhì)消化率，在山羊小腸液中發(fā)酵18 h 干物質(zhì)降解率為19.21%，中性洗滌纖維降解率為32.28%，粗蛋白質(zhì)降解率為21.70%。對于耐粗飼畜禽，高纖維的甜葉菊廢渣也可作為很好的飼料原料來源，如肉鵝對甜葉菊廢渣粗纖維的表觀消化率可以達到56.99%，甜葉菊廢渣添加水平在5%～10%可顯著降低肉鵝的耗料增重比。孫艷賓等用甜葉菊廢渣等量替代花生秧粉飼喂肉兔，發(fā)現(xiàn)肉兔飼料中添加25% 甜葉菊廢渣，不影響肉兔生長速度、屠宰率及飼料利用率，但是可改善其免疫功能，可作為很好的飼料原料來源。甜葉菊廢渣在懷孕母豬飼糧中也有較好應(yīng)用，在懷孕母豬限飼飼糧中添加30%甜葉菊廢渣，可在不提高飼糧熱量的情況下，使飼料粗纖維含量提高至9.15%，顯著改善母豬因為限飼缺乏纖維導(dǎo)致的孕期便秘，并降低了13.33%的飼料費用；且添加甜葉菊廢渣可顯著提高腸道有益菌豐度，降低有害菌豐度，可改善懷孕母豬腸道菌群平衡和均衡。

3.2 甜葉菊廢渣發(fā)酵物 甜葉菊廢渣直接大比例添加進畜禽飼料效果往往并不理想。對于非草食動物，太高的纖維含量不利于消化吸收，這就限制了甜葉菊廢渣在非草食動物飼糧中的應(yīng)用。微生物發(fā)酵可以有效分解纖維，降低其抗營養(yǎng)物質(zhì)含量。黑曲霉、里氏木酶和釀酒酵母按比例（8%、4%、3%）添加發(fā)酵甜葉菊渣，可有效降低其中粗纖維含量，提高蛋白、氨基酸及可溶性還原糖的含量。甜葉菊廢渣發(fā)酵料添加量在40%左右可顯著提高土雜豬的屠宰率、瘦肉率并降低背膘厚，并且可以降低肌肉中的單不飽脂肪酸含量。但是也有研究指出，甜葉菊廢渣發(fā)酵物對番鴨肌肉蛋白及肌肉脂肪酸組成均無顯著差異。最近，劉珍妮等研究發(fā)現(xiàn)，雖然添加經(jīng)乳酸菌和酵母菌發(fā)酵的甜葉菊廢渣發(fā)酵物對于番鴨的生長性能、屠宰性能、免疫性能無顯著影響，但是10%的甜葉菊廢渣發(fā)酵物可顯著降低番鴨糞便總氮水平，減少排污。甜葉菊廢渣經(jīng)發(fā)酵后可作為良好的飼料原料來源。但是由于其原料品種、原料來源、發(fā)酵菌種、發(fā)酵方法等不同，會使得甜葉菊發(fā)酵產(chǎn)物成分差異大，且在飼料中的添加量也因動物品種不同差異很大，最終在畜禽上的應(yīng)用效果可能不太一致。

3.3 甜葉菊廢渣提取物 甜葉菊廢渣除富含粗蛋白質(zhì)和粗纖維外，還含有很多生物活性物質(zhì)。甜葉菊廢渣經(jīng)水、有機溶劑提取并純化后，可得到活性物質(zhì)混合物，富含綠原酸類物質(zhì)和黃酮類物質(zhì)等抗氧化活性物質(zhì)，甜葉菊廢渣提取物可作為畜禽飼料良好的抗氧化劑和抗霉劑。目前，甜葉菊廢渣提取物的研究主要關(guān)注其保健功能，且其功能活性研究還集中于體外細胞及小鼠模型，在畜禽動物飼料中的應(yīng)用尚待進一步驗證和開發(fā)。

4 小結(jié)與展望

甜葉菊在我國種植廣泛，我國又是甜菊糖苷生產(chǎn)大國，因此每年產(chǎn)生大量的甜葉菊廢渣。甜葉菊廢渣綜合應(yīng)用于畜禽飼料具有原料來源廣泛、價廉的優(yōu)勢，可緩解飼料原料短缺，降低飼料價格、提高經(jīng)濟效益、減少環(huán)境污染。甜葉菊廢渣的有效成分（如甜菊糖苷、綠原酸類、黃酮類物質(zhì)）具有很好的免疫調(diào)節(jié)、抗氧化、改善腸道菌群等生物活性。因此，甜葉菊廢渣在畜禽飼料中的應(yīng)用潛力巨大。但是甜葉菊廢渣應(yīng)用于畜禽飼料還存在諸多問題：①由于甜葉菊品種、產(chǎn)地、收獲季節(jié)、甜菊糖苷提取工藝的不同，甜葉菊廢渣中的生物活性物質(zhì)含量差異大；②由于發(fā)酵菌種、原料配伍、發(fā)酵方法等不同，造成甜葉菊廢渣發(fā)酵產(chǎn)物成分差異大；③甜葉菊廢渣提取物由于原料來源、提取方法等不同，有效成分組成和含量差異大；④目前，甜葉菊廢渣應(yīng)用于畜禽養(yǎng)殖中的形式多樣，作為飼料原料直接添加，或經(jīng)發(fā)酵后添加，但是甜葉菊廢渣在飼料中的添加比例尚處于摸索階段；⑤甜葉菊廢渣中甜菊糖苷、綠原酸類、黃酮類物質(zhì)含量豐富，但也含有其他氨基酸、維生素、礦物質(zhì)、微量元素、寡糖等功能物質(zhì)，在畜禽飼料中多以混合物添加，易造成有效成分、作用機制不明確。

綜上，甜葉菊廢渣及發(fā)酵物作為飼料原料應(yīng)用于畜禽養(yǎng)殖已有較多探索，且甜葉菊廢渣及發(fā)酵物相對于甜葉菊廢渣提取物，在制作成本、工藝上更簡單便捷，在畜禽養(yǎng)殖中更易推廣。