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香椿(Toona sinensis (A.Juss.) Roem)是楝科(Meliaceae)香椿属(Toona)多年生落叶乔木,是我国具有悠久菜用、材用、绿化用及药用历史的珍贵速生树种[1]。香椿嫩芽因其浓郁的香味及特殊的口感,备受人们喜爱,是我国民众传统喜食的特色名贵“木本蔬菜”。目前,香椿的相关研究多是集中在种苗繁育及其嫩芽和种子的加工利用上,而大量的香椿成熟复叶尚未得到开发和利用。我国河南、山东、陕西、安徽、浙江、四川、福建、云南及广西等多个省市均已大力发展香椿产业,但主要经营鲜食香椿芽及其相关加工品。据不完全统计,截止2010年,仅广西一省的香椿种植面积就已超1.5万hm2,其菜用香椿嫩芽的单株年产量(3—9月,每月采收1次)约为216 g[2]。作为菜用种植的香椿,经适量抹芽、摘心后,存芽长成的成熟复叶产量仍很可观,但其尚未得到开发利用,仍处于资源浪费阶段。资料显示,在我国山东及印度的部分区域,当地少数居民曾将香椿叶混入饲料,饲喂家禽/畜[1]。本研究对我国南、北方种植的香椿成熟复叶的营养成分组成及其生物量进行了分析,并开展了肉羊饲喂实验,探讨了香椿成熟复叶的饲用价值及其开发潜力,为香椿产业拓展及其产业链的延伸提供依据。
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南宁、北京种植的香椿成熟复叶中粗蛋白含量分别为(17.78±0.07)%和(16.25±0.02)%,远高于我国《饲料数据库》[3]中传统粮食饲料的蛋白含量,如小麦(Triticum aestivum,中国饲料号CFN 4-07-0270,蛋白含量13.4%)、玉米(Zea mays,CFN 4-07-0278,9.4%)、高粱(Sorghum bicolor,CFN 4-07-0272,9.0%)等,低于饲用大豆(Glycine max,CFN 5-09-0127,35.5%),与畜牧业广泛使用的高蛋白苜蓿(Medicago sativa,CFN 1-05-0075,17.2%)相近,具有开发为高蛋白饲料的潜在价值。同时,南宁、北京种植的香椿成熟复叶中粗脂肪含量分别为(5.45±0.02)%和(3.10±0.03)%,与上述苜蓿(2.6%)及常规粮食饲料(小麦1.7%,玉米3.1%,高粱3.4%)相近,远低于大豆(17.3%),属于低脂型饲料原料。
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表 1所示:南宁、北京种植的香椿成熟复叶中含有丰富的氨基酸,二者中均检测出17种氨基酸,其中鲜味氨基酸(DAA)中的谷氨酸(含量分别为(3.28±0.06)%和(2.95±0.10)%)及天门冬氨酸((1.55±0.04)%和(1.05±0.03)%)是其含量最高的氨基酸,且其DAA含量分别占总氨基酸的33.17%和34.05%。通常,鲜味氨基酸能够赋予食品鲜香的风味,故北京种植的香椿成熟复叶较南宁种植的香椿鲜味更胜。蛋氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、组氨酸、赖氨酸、精氨酸被认为是苦味氨基酸(BAA),丙氨酸、甘氨酸、丝氨酸、脯氨酸、苏氨酸是甜味氨基酸(SAA)[4],能够分别贡献于植物风味中的苦涩及甘甜。南宁、北京种植的香椿成熟复叶的SAA值分别为(3.97±0.11)%和(2.95±0.10)%,BAA值分别为(5.63±0.15)%和(4.77±0.11)%,其SAA/BAA值为0.71和0.62,可见南宁种植的香椿成熟复叶较北京种植的香椿的风味更甘甜,作为饲料原料而言,其对产品的适口性具有重要意义。
表 1 香椿成熟复叶的氨基酸组成
Table 1. Amino acids content of mature leaves of T. sinensis
% 氨基酸组成
Amino acid content香椿成熟复叶Mature leaves of T. sinensis 氨基酸组成
Amino acid content香椿成熟复叶Mature leaves of T. sinensis 广西Guangxi 北京Beijing 广西Guangxi 北京Beijing 赖氨酸(Lys) ** 0.95±0.03 0.84±0.03 谷氨酸(Glu) 3.28±0.06 2.95±0.10 缬氨酸(Val) ** 0.70±0.01 0.59±0.01 组氨酸(His) 0.29±0.01 0.26±0.00 蛋氨酸(Met) ** 0.13±0.00 0.09±0.00 精氨酸(Arg) 0.70±0.02 0.58±0.01 亮氨酸(Leu) ** 1.07±0.03 0.92±0.03 甘氨酸(Gly) 0.70±0.02 0.57±0.02 苏氨酸(Thr) ** 0.63±0.02 0.52±0.02 丙氨酸(Ala) 0.78±0.02 0.69±0.02 异亮氨酸(Ile) ** 0.59±0.01 0.49±0.01 脯氨酸(Pro) 1.12±0.03 0.66±0.03 苯丙氨酸(Phe) ** 0.76±0.02 0.63±0.01 丝氨酸(Ser) 0.75±0.02 0.51±0.02 酪氨酸(Tyr) * 0.44±0.02 0.37±0.01 天冬氨酸(Asp) 1.55±0.04 1.05±0.03 胱氨酸(Cys) * 0.14±0.00 0.04±0.00 鲜味氨基酸 4.83±0.10 4.01±0.13 总必需氨基酸 4.83±0.13 4.07±0.11 甜味氨基酸 3.97±0.11 2.95±0.10 总氨基酸 14.57±0.36 11.77±0.34 苦味氨基酸 5.63±0.15 4.77±0.11 注:**必需氨基酸;*半必需氨基酸;** Essential amino acid;*Semi-essential amino acid. 当评价饲料原料营养价值高低时,其必需氨基酸(EAA)组成及含量具有决定性作用。南宁、北京种植的香椿成熟复叶中均检测到7种必需氨基酸(表 1),含量达(4.83±0.13)%和(4.07±0.11)%,分别占其总氨基酸含量的33.12%和34.60%,且必需氨基酸含量与非必需氨基酸(NEAA)含量的比值达49.51%和52.91%,与联合国粮食与农业组织与世界卫生组织(FAO/WHO)建议值相近[5],属于高营养型饲料原料。从含量上看,蛋氨酸在香椿成熟复叶中较为匮乏,在饲用开发时需注意适量补给。
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矿质元素是动物养殖过程中必需注意补充的营养成分,钾、钙、磷、镁、钠通常被认为是常量元素,而铁、锌、锰、铜、硒、钴、铬、钼、砷、铝、镍、钒等则被认为是对动物生长发育具有重要影响的微量元素,除铝、镍、钒在常规饲料中较为充沛外,其余微量元素在饲养动物日粮中均需不同程度的添加、配衡[6]。由表 2可知:南宁、北京种植的香椿成熟复叶均含有丰富的矿质元素,且与常规饲料相比,香椿成熟复叶具有明显的低钠、高钙、富铁硒的特点,除锌、钠外,香椿成熟复叶的各类矿质元素含量均高于玉米(CFN 4-07-0278)等常用粮食饲料,与大豆(CFN 5-09-0127)、苜蓿(CFN 1-05-0074)等优质豆科饲料相近[3]。同时,除钾、钠、硒外,北京种植的香椿成熟复叶的各类矿质元素含量均高于南宁种植的香椿。矿质元素的积累差异,可能更多的受栽培环境的影响,如土壤、施肥及气候等。因此,后续研究需进一步探究环境因素与营养积累间的关系,以期更好地指导培育能够特异性富集目的养分的优良种质,并建立相应的栽培管理模式。
表 2 香椿成熟复叶的矿质元素组成
Table 2. Mineral elements content of mature leaves of T.sinensis
mg·kg-1 矿质元素
Mineral elements香椿成熟复叶Mature leaves of T. sinensis 常规饲料a Common feed 广西Guangxi 北京Beijing 玉米Zea mays
4-07-0278b大豆Glycine max
5-09-0127b苜蓿Medicago sativa
1-05-0074b钾(K) 15 671.24 8 165.31 2 900.00 17 000.00 20 800.00 钙(Ca) 8 486.67 15 199.48 900.00 2 700.00 14 000.00 磷(P) 1 886.91 3 104.23 2 200.00 4 800.00 5 100.00 镁(Mg) 1 157.20 2 467.83 1 100.00 2 800.00 3 000.00 钠(Na) 53.33 30.30 100.00 200.00 900.00 铁(Fe) 55.18 131.85 36.00 111.00 372.00 锌(Zn) 25.50 20.40 21.10 40.70 17.10 锰(Mn) 24.78 17.11 5.80 21.50 30.70 铜(Cu) 6.12 8.36 3.40 18.10 9.10 硒(Se) 0.09 0.06 0.04 0.06 0.46 钴(Co) 0.03 0.07 铬(Cr) 1.12 1.59 钼(Mo) 0.03 0.22 砷(As) 0.03 0.10 铝(Al) 14.41 35.40 镍(Ni) 0.70 1.25 钒(V) 0.04 0.13 铅(Pb) 0.48 0.99 注:a数据引自《饲料数据库》;b中国饲料号(CFN);
a Data were cited from Chinese Feed Database;b Chinese Feed Number (CFN). -
生物量的大小在很大程度上决定了其饲用开发成本的高低,对其实用性具有重要影响。本研究分析表明,南宁、北京种植的香椿经正常菜用采芽后,其1.2 m以上部分的生物量分别为(0.59±0.06)kg·株-1和(2.59±0.18)kg·株-1,推测该生物量差异除受气候影响外,更多是受栽培模式影响。为更充分、合理地利用光热条件,本研究中南宁样地中香椿的栽培密度,即株行距为0.3 m×0.3 m,北京样地中香椿的栽培密度为0.5 m×0.5 m。通常香椿呈直立生长状态,分枝能力较弱,对于菜用香椿采芽而言,适度密植对其枝叶生长影响较小;但从香椿成熟复叶的饲用开发而言,高密度对复叶的生长仍有一定抑制。从产量分析,株行距0.3 m×0.3 m模式下,栽植密度约11万株·hm-2,按每株香椿成熟复叶产量0.59 kg估算,成熟复叶产量约66 t·hm-2;株行距0.5 m×0.5 m模式下,栽植密度约4万株·hm-2,按每株香椿成熟复叶产量2.59 kg估算,成熟复叶产量约104 t·hm-2。因此,根据不同生产目的,筛选适宜的栽培模式,对其成本控制具有重要意义。同时,科学建立饲用香椿的栽培管理模式也是香椿成熟复叶饲用开发进程中亟待解决的关键问题之一。
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本研究用香椿成熟复叶为材料,对断奶后肉羊进行了短期饲喂实验,结果表明(表 3):肉羊喜食香椿成熟复叶,自由采食情况下,每只肉羊每日可采食约1.26~1.83 kg香椿成熟复叶;所有饲养动物在实验周期中均未出现腹泻、抽搐等不良现象。以上结果表明,香椿成熟复叶确实可用做家畜饲料。同时,由于香椿成熟复叶营养价值突出,是优质高蛋白饲料的理想原料,可补充我国蛋白饲料原料的供给不足,开发前景广阔。
表 3 肉羊对香椿成熟复叶的日采食量
Table 3. The average daily intake of mature leaves of T. sinensis of sheep
kg·d-1 编号No. 上午Morning 下午Afternoon 全天Whole day 1 0.57 0.69 1.26 2 0.66 0.68 1.34 3 0.71 0.95 1.66 4 0.94 0.89 1.83 5 0.86 0.89 1.75 平均 0.75±0.07 0.82±0.06 1.57±0.11 -
香椿在我国400 mm等降水线以南区域多有自然分布,其分布界限大体在22°~42° N,100°~125° E之间[7],北起辽宁省的辽阳、锦州,经北京密云县,连河北阜平,贯穿山西盂县、阳曲县、汾阳县,向西延伸至陕西延安,甘肃庆阳、平凉、定西,抵达兰州;西界由兰州向南,达云南、贵州;南通广西、广东、海南;东至我国东南沿海各省和台湾省[8]。通常,香椿生长对土壤及降雨量等生长条件要求并不严格,温度是其生长分布的关键约束条件。一般,香椿在年平均温度8~20℃的地区均可栽培,其适宜生长温度为16~25℃,20~25℃为其最佳生长温度;多年生香椿对-20℃的低温有较好的耐受性,但其1年生幼苗在-10℃就会发生严重冻害,甚至死亡[9]。结合中国气象局(http://www.cma.gov.cn/)公布的温度资料,我国香椿的推广栽培可分为4种类型。其中,年均温<0℃的高寒地区,不宜露天栽培香椿,可适度发展暖棚菜用香椿;年均温约5~10℃的区域气温相对温和,可露天或利用冷棚栽培香椿,但幼苗露天越冬时需采取埋土、铺被等防寒措施,成本相对较高;年均温>20℃的海南等部分南部省市,夏季相对高温,需特别注意防范高温、高湿对香椿的生长抑制和灼伤;而黄河(年均温约10~15℃)及长江流域(年均温约15~20℃)不仅温度、土壤等自然条件适宜,而且该区是我国香椿自然分布的中心区域,也是目前已形成的香椿的最大种植区,同时该区人口相对集中,经济较为发达,可以发展高水平的现代化规模农业,是未来最适宜推广栽培饲用或菜饲两用香椿的区域。
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香椿是我国民众传统喜食的“树上蔬菜”,在我国已有2 000多年的栽培历史[10]。我国香椿产业已有很大体量,据不完全统计,迄今我国香椿种植面积已超6万hm2,四川、山东、河北、安徽、广西及重庆是主要栽培区,且其种植面积仍呈不断扩大之势。目前,香椿在我国的主要利用形式是菜用采食,主要利用部位是嫩芽,除少数精细管理团队可通过截干、施肥、设施栽培等技术手段实现香椿全年采芽外,多数香椿栽培户仅采售其清明前后的头二、三茬椿芽,之后留以生长,保持树势。本研究结果显示,采芽后生长4个月的香椿,其1.2 m之上的成熟复叶产量约0.59~2.59 kg。实际上,长江以南,如广西栽培的香椿,在7月中、下旬截干后仍可再次萌生枝叶,至11月上、中旬可完成二次成熟,此时仍可再采收一次成熟复叶,实现每年的双季采收;但目前,仅香椿嫩芽得以开发利用,而如此大量的香椿成熟复叶仍然未被利用。本研究表明,香椿成熟复叶具有突出的营养价值,且肉羊喜食,可以开发为优质高蛋白饲料。因此,充分利用我国香椿产业的已有体量优势,开发菜饲两用香椿栽培管理模式,挖掘利用香椿成熟复叶的饲用价值,除能在很大程度上弥补我国蛋白饲料缺口外,更能够催生我国香椿特色饲料产业及其对应养殖产业,促进传统香椿产业链的延伸与升级。同时,香椿是适应力极强的速生型树种,对土地投入要求低,且当年种植,次年可实现收益[11]。因此,开展饲用或菜饲两用香椿的开发及栽培推广,也可助力我国贫困地区农户脱贫致富。
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香椿还是我国的传统中药材,其树皮止血,根粉提神,嫩叶祛风。Chao等[12]研究表明,香椿在其所检测的27种蔬菜中抗氧化活性最强,并具有突出的消炎[13-14]、镇痛[15]、降血糖[16]、抗癌等功效[17-19]。近期研究表明,香椿叶中富集的大量类黄酮成分是其主要功能成分,且类黄酮积累量随其叶片的不断成熟而持续增加[20],这赋予了香椿成熟复叶极佳的抗氧化活性,使其抗氧化活性高于银杏叶及茶叶[21],保健功效显著。因此,香椿成熟复叶不仅是高营养价值的蛋白饲料原料,更是潜在的功能型饲料原料,将助力于提高家畜/禽免疫性能,辅助降低养殖环节的抗生素用量,对践行低抗养殖具有重要意义。
香椿成熟复叶饲用价值分析评价研究
Analysis and Evaluation on Feeding Value of Mature Leaves of Toona sinensis
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摘要:
目的 对我国南、北方种植的香椿成熟复叶的营养成分组成及其生物量进行分析,探讨香椿成熟复叶的饲用价值及其开发潜力,为推动香椿的综合开发利用提供参考。 方法 利用化学分析法测定了香椿成熟复叶的粗蛋白、氨基酸及矿物质等营养成分组成和含量,并通过生物量评估及肉羊饲喂实验,分析评价了我国香椿的饲用开发价值及发展潜力。 结果 香椿成熟复叶具有高蛋白(16.25%~17.78%)低脂肪(3.10%~5.45%)的特点,且含17种氨基酸,动物必需氨基酸占比33.12%~34.60%,同时富含钾、钙、磷、镁、铁、锌等矿质元素。香椿成熟复叶的营养价值高于常规谷物等粮食饲料,与优质苜蓿相近,且肉羊喜食香椿成熟复叶,无腹泻、抽搐等不良现象。 结论 香椿成熟复叶饲用价值较高,属高蛋白低脂型饲料原料,我国黄河、长江流域是饲用/菜饲两用型香椿的适宜发展区。 Abstract:Objective The present study intends to reveal and evaluate the feeding value and biomass of mature leaves of Toona sinensis (A. Juss.) Roem (TS) grown in the south and north of China, and help to lay a foundation for the construction of comprehensive feed industry of TS. Method The contents of rude protein, amino acids, minerals and other nutrients of the mature leaves of TS grown in China were analyzed, and their feeding value were confirmed by mutton-sheep breeding experiments. By analysis of biomass and cultivate-suit area of TS, the development potential of mature leaves of TS as feedstuff were discussed. Result The mature leaves of TS were equipped with high content of crude protein (16.25%-17.78%) and low content of crude fat (3.10%-5.45%), and contained 17 kinds of amino acids, with the essential amino acids accounted for 33.12%-34.60%. In addition, the mature leaves of TS were also rich in potassium, calcium, phosphorus, magnesium, iron, zinc and other mineral elements. Sheep in breeding experiments appeared to favor the mature leaves of TS, and no adverse phenomenon, neither diarrhea nor convulsions, happened. The nutritional value of mature leaves of TS were higher than conventional consumed grains, and were comparable to Medicago sativa. Conclusion Mature leaves of TS are high in crude protein, low in crude fat, and do have the potential to be protein feed. The region along the Yellow River and the Yangtze River of China are pointed to be the suit development area for feed-used/buds-feed-used TS. -
Key words:
- Toona sinensis
- / mature leaves
- / feed
- / nutrition
- / potential
- / evaluation
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表 1 香椿成熟复叶的氨基酸组成
Table 1. Amino acids content of mature leaves of T. sinensis
% 氨基酸组成
Amino acid content香椿成熟复叶Mature leaves of T. sinensis 氨基酸组成
Amino acid content香椿成熟复叶Mature leaves of T. sinensis 广西Guangxi 北京Beijing 广西Guangxi 北京Beijing 赖氨酸(Lys) ** 0.95±0.03 0.84±0.03 谷氨酸(Glu) 3.28±0.06 2.95±0.10 缬氨酸(Val) ** 0.70±0.01 0.59±0.01 组氨酸(His) 0.29±0.01 0.26±0.00 蛋氨酸(Met) ** 0.13±0.00 0.09±0.00 精氨酸(Arg) 0.70±0.02 0.58±0.01 亮氨酸(Leu) ** 1.07±0.03 0.92±0.03 甘氨酸(Gly) 0.70±0.02 0.57±0.02 苏氨酸(Thr) ** 0.63±0.02 0.52±0.02 丙氨酸(Ala) 0.78±0.02 0.69±0.02 异亮氨酸(Ile) ** 0.59±0.01 0.49±0.01 脯氨酸(Pro) 1.12±0.03 0.66±0.03 苯丙氨酸(Phe) ** 0.76±0.02 0.63±0.01 丝氨酸(Ser) 0.75±0.02 0.51±0.02 酪氨酸(Tyr) * 0.44±0.02 0.37±0.01 天冬氨酸(Asp) 1.55±0.04 1.05±0.03 胱氨酸(Cys) * 0.14±0.00 0.04±0.00 鲜味氨基酸 4.83±0.10 4.01±0.13 总必需氨基酸 4.83±0.13 4.07±0.11 甜味氨基酸 3.97±0.11 2.95±0.10 总氨基酸 14.57±0.36 11.77±0.34 苦味氨基酸 5.63±0.15 4.77±0.11 注:**必需氨基酸;*半必需氨基酸;** Essential amino acid;*Semi-essential amino acid. 表 2 香椿成熟复叶的矿质元素组成
Table 2. Mineral elements content of mature leaves of T.sinensis
mg·kg-1 矿质元素
Mineral elements香椿成熟复叶Mature leaves of T. sinensis 常规饲料a Common feed 广西Guangxi 北京Beijing 玉米Zea mays
4-07-0278b大豆Glycine max
5-09-0127b苜蓿Medicago sativa
1-05-0074b钾(K) 15 671.24 8 165.31 2 900.00 17 000.00 20 800.00 钙(Ca) 8 486.67 15 199.48 900.00 2 700.00 14 000.00 磷(P) 1 886.91 3 104.23 2 200.00 4 800.00 5 100.00 镁(Mg) 1 157.20 2 467.83 1 100.00 2 800.00 3 000.00 钠(Na) 53.33 30.30 100.00 200.00 900.00 铁(Fe) 55.18 131.85 36.00 111.00 372.00 锌(Zn) 25.50 20.40 21.10 40.70 17.10 锰(Mn) 24.78 17.11 5.80 21.50 30.70 铜(Cu) 6.12 8.36 3.40 18.10 9.10 硒(Se) 0.09 0.06 0.04 0.06 0.46 钴(Co) 0.03 0.07 铬(Cr) 1.12 1.59 钼(Mo) 0.03 0.22 砷(As) 0.03 0.10 铝(Al) 14.41 35.40 镍(Ni) 0.70 1.25 钒(V) 0.04 0.13 铅(Pb) 0.48 0.99 注:a数据引自《饲料数据库》;b中国饲料号(CFN);
a Data were cited from Chinese Feed Database;b Chinese Feed Number (CFN).表 3 肉羊对香椿成熟复叶的日采食量
Table 3. The average daily intake of mature leaves of T. sinensis of sheep
kg·d-1 编号No. 上午Morning 下午Afternoon 全天Whole day 1 0.57 0.69 1.26 2 0.66 0.68 1.34 3 0.71 0.95 1.66 4 0.94 0.89 1.83 5 0.86 0.89 1.75 平均 0.75±0.07 0.82±0.06 1.57±0.11 -
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