辣木蛋白質(zhì)飼料資源開發(fā)利用研究

辣木蛋白質(zhì)飼料資源開發(fā)利用研究

目前，中國傳統(tǒng)蛋白質(zhì)飼料資源嚴(yán)重不足，價格高，已成為制約畜牧業(yè)發(fā)展的主要因素。因此，我們必須以高價格、高產(chǎn)量和高效化的新型蛋白質(zhì)飼料為誘餌，并對其進(jìn)行充分或部分取代傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)飼料。辣木(MoringaoleiferaLam.)作為一種起源于印度北部的熱帶、亞熱帶植物,具有產(chǎn)量高、營養(yǎng)豐富、適應(yīng)性廣、栽培簡便及抗逆性強(qiáng)等特點(diǎn),在國際上享有“奇跡之樹”和“植物鉆石”的美譽(yù)。我國自1997年就開始引種辣木,但迄今為止種植面積不足500hm2,僅在我國南方和西南部分地區(qū)有少量種植,且主要被開發(fā)用于食品和醫(yī)藥保健品。此外,辣木還具有高蛋白質(zhì)低纖維的特點(diǎn),符合優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)飼料的標(biāo)準(zhǔn),這為將其開發(fā)成為一種新型植物性蛋白質(zhì)飼料提供了廣闊的市場前景。為此,本文就辣木的生物學(xué)特性、資源的特點(diǎn)及其作為植物性蛋白質(zhì)飼料的研究進(jìn)展等內(nèi)容進(jìn)行綜述,旨在為其作為新型植物性蛋白質(zhì)飼料的廣泛推廣與應(yīng)用提供理論參考,以促進(jìn)我國畜牧業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。1辣木的生態(tài)習(xí)性辣木屬于辣木科(Moringaceae)辣木屬(Moringa),是多年生的深根性落葉喬木,其樹冠呈傘形,主干直立且粗壯,其實生苗與嫁接苗在貧瘠的土壤中或惡劣氣候條件下均能保持較快的生長速度,且抗旱能力極強(qiáng),在無水的狀況下能存活長達(dá)4個月,還可有效抵抗土地荒漠化。辣木適宜在海拔高度為2000m左右的地區(qū)生長,對土壤、降水及氣候條件要求不高,可適應(yīng)沙土和黏土等各種土壤類型,在pH4.5~8.5、年降雨量為250~4300mm、年均溫為7~48℃的環(huán)境下都能正常生長。值得一提的是,辣木可耐輕度霜凍和40℃以上的高溫。因辣木生命力強(qiáng),人們又稱它為“永生之樹”,但其平均壽命和最高壽命未見報道。2辣木資源的特點(diǎn)2.1生物柴油、值等方面的應(yīng)用辣木是一種尚未充分開發(fā)的多功能樹種。研究發(fā)現(xiàn),它的根、葉、豆莢和種子現(xiàn)已被人們廣泛利用。其種子不僅可榨油以供人類食用和生產(chǎn)生物柴油,還可將提取蛋白質(zhì)后的剩余油餅作為凈化水源的媒介用于處理污染水源;其葉片、豆莢可作為蔬菜供人們食用,不僅營養(yǎng)價值高,醫(yī)藥價值也頗高,可治療炎癥與傳染性疾病等一系列并發(fā)癥,如心血管、胃腸、血液、肝腎等方面的疾病;其幼苗的根干燥后可打成粉末作為調(diào)味品;其種子、枝條、葉片還可飼喂動物。2.2辣木生長量和生產(chǎn)力辣木是多年生的速生樹種,通常進(jìn)入旺長期后年均增高1~2m,樹高5~12m。開花前需經(jīng)過3~7個月的童期,花期持續(xù)3~8個月。開花后第2年能正常結(jié)莢,1年2次大量開花、結(jié)果。為了提高其商業(yè)價值,人們常將它作為1年生植物種植。在特殊的生長條件下(如坦桑尼亞的雨養(yǎng)條件),辣木苗第1年平均增高量能達(dá)4.1m,樹高可達(dá)16m。但目前關(guān)于辣木平均壽命的研究尚未報道。辣木的產(chǎn)量明顯高于其他飼料作物(如大豆、牧草、木薯等)(表1),以鮮葉量計,年產(chǎn)量約為126t/hm2;以干物質(zhì)計,年產(chǎn)量為10.4~24.7t/hm2。Price等報道,在高密度種植下辣木所獲得的綠色物質(zhì)年產(chǎn)量可高達(dá)650t/hm2。通常飼料作物的產(chǎn)量與第1次刈割的樹齡、刈割頻率、栽培密度、氣候季節(jié)等因素有關(guān)。辣木第1次刈割在種植或移栽后的10~14周進(jìn)行,每月2次,但當(dāng)辣木作為飼料時,為使其蛋白質(zhì)含量最大化和木質(zhì)素含量最小化,可隔33~40d刈割1次,1~2年生辣木的最適收割頻率是每隔75d1次,使辣木干物質(zhì)總產(chǎn)量、生長率和樹高均達(dá)最大值。辣木產(chǎn)量與種植密度之間的關(guān)系如表2所示。辣木種植最適種植密度為1000000株/hm2或者株行距為10cm×10cm,但干旱時期和雨水充足時期產(chǎn)量有較大差異,雨季次刈割量約為115t/hm2,而干旱時期僅為45t/hm2。2.3辣木蛋白飼料辣木營養(yǎng)價值頗高,其豆莢、葉片(鮮葉和葉粉)和種子粗蛋白質(zhì)含量高、纖維物質(zhì)含量低,且富含多種礦物質(zhì)、維生素及氨基酸。因此,辣木不僅可作為高營養(yǎng)價值的蔬菜供人類食用,還可作為優(yōu)質(zhì)的植物性蛋白質(zhì)飼料供動物采食。辣木葉與幾種傳統(tǒng)蛋白質(zhì)飼料的營養(yǎng)水平存在一定差異,如表3所示。3動物飼料的使用辣木用作飼料的歷史悠久,早在1962年就有關(guān)于辣木籽油飼喂動物的報道,后來其葉片(鮮葉和干葉)、種子榨油后的油餅以及枝條也逐漸被人們用作動物飼料。近年來,辣木作為傳統(tǒng)蛋白質(zhì)飼料替代物添加到飼糧中飼喂反芻動物(如牛、羊)、單胃動物(如豬、兔、雞)及水產(chǎn)動物均取得了良好的效果。3.1辣木用于反芻動物飼料3.1.1辣葉輪粉可部分替代牛奶飼糧中的蛋白質(zhì)源辣木葉粉作為低質(zhì)草料的蛋白質(zhì)補(bǔ)充料,不僅可以提高奶牛干物質(zhì)采食量(drymatterintake,DMI)、養(yǎng)分消化率及牛奶產(chǎn)量,且不影響牛奶品質(zhì),還可降低飼喂成本。Nadir等在臂形草(Brachiariabrizantha)基礎(chǔ)飼糧(12.4kg臂形草+0.5kg甘蔗渣)中分別加入2、3kg辣木葉粉后,干物質(zhì)采食量由8.5kg/d相應(yīng)增加到10.2和11.0kg/d,干物質(zhì)、有機(jī)物、粗蛋白質(zhì)、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維的表觀消化率及牛奶產(chǎn)量均顯著提高。但Mendieta等以象草(Pennisetumpurpureum)為基礎(chǔ)飼糧,添加辣木葉粉后牛奶產(chǎn)量沒有發(fā)生變化,采食量與消化率有顯著提高。Sarwa等和Mendieta-Araica不僅證明了辣木葉粉作為低質(zhì)草料的蛋白質(zhì)補(bǔ)充料的可行性,還研究了它替代牛飼糧中的常用蛋白質(zhì)源的效果。他們均以象草為基礎(chǔ)飼糧,Sarwa等報道辣木葉粉可有效部分替代奶牛飼糧中的棉籽粕,還可提高牛奶產(chǎn)量,但未達(dá)顯著水平,兩者最佳配比為40(辣木葉粉)∶60(棉籽粕);Mendieta-Araica用辣木葉粉替代奶?；旌暇现械亩蛊珊蟀l(fā)現(xiàn)所有消化吸收指標(biāo)除蛋白質(zhì)消化吸收率顯著降低外,其余均無顯著差異,牛奶品質(zhì)也未受到影響。因此,辣木葉粉在等能量等蛋白質(zhì)基礎(chǔ)上可替代豆粕作為奶牛飼糧中的蛋白質(zhì)源。近年來,在我國高產(chǎn)奶牛飼養(yǎng)中瘤胃酸中毒病癥普遍存在,該病不僅可直接影響奶牛的生產(chǎn)、繁殖性能,還會誘發(fā)其他疾病甚至死亡,給養(yǎng)殖者造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。Hoffmann等等利用體外法研究報道了辣木籽粗提物對奶牛瘤胃發(fā)酵的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)辣木籽粗提物可延遲蛋白質(zhì)退化和加快蛋白質(zhì)代謝,從而降低了瘤胃酸中毒的可能性。3.1.2辣葉輪粉添加量對牧草原素及營養(yǎng)成分的影響據(jù)報道,辣木鮮葉和辣木葉粉都可作為羊飼糧的蛋白質(zhì)補(bǔ)充料。Aregheore為確定辣木鮮葉的最適添加量,將不同比例辣木鮮葉與有芒鴨嘴草(原變種)(Ischaemumaristatumvar.indicum)混合肥育山羊,20%和50%的辣木鮮葉添加量效果較好,在此添加量下山羊的平均日增重、干物質(zhì)采食量以及粗蛋白質(zhì)和中性洗滌纖維的消化率均顯著提高。該試驗的適宜添加量與Nouala等所做的牛飼喂試驗的研究結(jié)果一致。辣木葉粉不僅能提高干物質(zhì)采食量、平均日增重、養(yǎng)分消化率等,還可改善羊的血液生理生化指標(biāo)并保持氮平衡,Akinyemi等將辣木葉粉添加到天竺草(PanicummaximumJacq.)飼糧中飼喂綿羊的研究結(jié)果就說明了這一點(diǎn),當(dāng)添加量為25%時氮平衡、血液指標(biāo)及粗纖維消化率表現(xiàn)最佳。而辣木葉粉在落花生(ArachispintoiKrapov.)牧草飼糧中的最佳添加量與上述報道不同,辣木葉粉添加量為50%時,氮素的吸收利用及養(yǎng)分消化率較單一的落花生牧草飼糧、50%竹葉∶50%落花生牧草混合飼糧好。此外,Akinyemi等還報道了辣木不僅可作為多種飼糧的蛋白質(zhì)補(bǔ)充料還可作為飼料原料,用100%辣木葉粉飼喂綿羊時干物質(zhì)、有機(jī)物、粗蛋白質(zhì)、中性洗滌纖維的消化率均最高。Luu等也認(rèn)為辣木葉粉可作為單一的山羊飼糧,因飼喂后干物質(zhì)采食量、反芻率及消化率都與已應(yīng)用于生產(chǎn)中的山羊單一飼糧———銀合歡葉無顯著差異。Asaolu等運(yùn)用辣木葉粉、銀合歡葉和鼠豆葉作對比試驗進(jìn)一步證實了辣木葉粉作為單一飼糧的可行性,同時還發(fā)現(xiàn)西非矮山羊飼喂100%辣木葉粉后經(jīng)糞便和尿液流失的氮素最少,飼料相對營養(yǎng)價值最高。Busani等研究發(fā)現(xiàn),在等能量-等蛋白質(zhì)飼糧中將辣木葉粉部分替代葵花籽粕飼喂山羊可明顯改善其生長性能和胴體品質(zhì)。Sarwatt等在此基礎(chǔ)上研究了不同比例辣木葉粉替代葵花籽粕的飼喂效果,發(fā)現(xiàn)干物質(zhì)、中性洗滌纖維的消化率隨辣木葉粉替代比例的增加而升高,且干物質(zhì)采食量和代謝能在替代比例為75%、100%時較佳,氮沉積率在替代比例為25%時最高。Salem等選擇脫脂辣木籽粉替代牧草-豆粕羊飼糧中的豆粕成分飼喂羔羊,以牧草為基礎(chǔ)飼料,每100g豆粕中分別添加0、2、4、6g的脫脂辣木籽粉,結(jié)果供試羔羊平均日增重分別為63.8、88.5、97.0、76.6g,并且添加脫脂辣木籽粉不僅沒有影響消化率以及氮平衡,還改善了瘤胃發(fā)酵功能。3.2辣木用于單胃動物的飼料3.2.1豬飼料的表觀消化率目前,辣木葉粉在豬及兔飼糧中應(yīng)用的報道還比較鮮見。Ly等對辣木葉粉作為豬飼料進(jìn)行了相關(guān)報道。他們采用胃蛋白酶-胰蛋白酶兩步體外消化法測定了多種熱帶林木或灌木的葉片作為豬飼料的表觀消化率,結(jié)果表明辣木的蛋白質(zhì)體外消化率最高,達(dá)79.2%。Frederick將辣木葉粉分5個梯度(0、5%、10%、15%、20%)替代混合飼糧中的豆粕飼喂幼兔,結(jié)果發(fā)現(xiàn)試驗組平均日增重顯著高于對照組,生殖能力及血液指標(biāo)均無不良反應(yīng),說明辣木葉粉在兔飼糧中可以部分甚至全部替代豆粕。3.2.2辣葉輪粉替代物Onu等將辣木葉粉添加至飼糧中飼喂雛雞,發(fā)現(xiàn)其采食量、總增重、平均日增重及飼料轉(zhuǎn)化率均顯著提高。Ayssiwede等的結(jié)論與上述試驗一致,同時還發(fā)現(xiàn)將辣木葉粉添加量增至24%時對試驗雞的總增重、平均日增重、飼料轉(zhuǎn)化率、畜體及器官特征、健康率與死亡率都沒有負(fù)面影響,且8%和16%辣木葉粉對雞的生長率和飼料的經(jīng)濟(jì)效益均有顯著提高。Gadziray等將辣木葉粉加入豆粕型基礎(chǔ)飼糧中飼喂雛雞和成年肉雞后顯著提高了飼料轉(zhuǎn)化率,但采食量變化不顯著,辣木葉粉的最適添加量為25%,這說明辣木葉粉作為豆粕的替代物對肉雞總增重及生長率同傳統(tǒng)蛋白質(zhì)飼料的功效相近。Zanu等將辣木葉粉作為魚粉的替代物加入2周齡、體重相近的柯布肉雞飼糧中發(fā)現(xiàn)飼喂效果良好,飼喂成本顯著降低,且對肉雞的胴體品質(zhì)、血液指標(biāo)及死亡率沒有產(chǎn)生負(fù)面影響。由于動物采食后的血液生化指標(biāo)是衡量該飼料品質(zhì)及適用性的重要標(biāo)準(zhǔn)之一,因此上述試驗說明辣木葉粉作為雞飼料符合該標(biāo)準(zhǔn)。Onu等的試驗結(jié)果進(jìn)一步證明了上述觀點(diǎn),他們在雞飼糧中加入不同比例(0、2.5%、5.0%、7.5%)辣木葉粉飼喂0~2周齡的肉雛雞后發(fā)現(xiàn),除血球容積比(PVC)和血紅細(xì)胞數(shù)量與對照組有顯著差異外,其他指標(biāo)(如血紅蛋白、血清蛋白、血球蛋白等)均無顯著差異,說明肉雛雞飼糧中可添加7.5%的辣木葉粉且無不良反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn),辣木葉粉和辣木鮮葉均可作為蛋雞飼糧的蛋白質(zhì)補(bǔ)充料且對雞蛋產(chǎn)量和品質(zhì)沒有不良影響。Mohammed等用以已推廣的蛋雞飼糧蛋白質(zhì)源———銀合歡葉為對照,發(fā)現(xiàn)辣木葉粉對雞蛋產(chǎn)量和品質(zhì)的影響無顯著差異,10%辣木葉粉為最適添加量。Kakengi等用辣木葉粉替代葵花籽粉作為蛋雞飼糧的蛋白質(zhì)源,并對飼料采食量、干物質(zhì)采食量、雞蛋重量、產(chǎn)卵率及飼料轉(zhuǎn)化率進(jìn)行分析后得出,辣木葉粉可替代飼糧中20%的葵花籽粉且不產(chǎn)生任何負(fù)面影響,但10%辣木葉粉的利用率最高,為最適添加量。3.3辣葉輪粉對羅非魚的生長影響目前,辣木作為水產(chǎn)動物飼料的報道也比較少見。Ofelia等研究了含有13%粗蛋白質(zhì)的辣木葉粉的飼料對驢耳鮑生長情況的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)飼喂該飼料后驢耳鮑呈現(xiàn)出高生長率、低飼料轉(zhuǎn)化率和高蛋白質(zhì)利用率,說明辣木葉粉可作為驢耳鮑飼料的蛋白質(zhì)源。但是,Nahid等對羅非魚的飼喂試驗有不同發(fā)現(xiàn),其研究結(jié)果表明添加10%的辣木葉粉對羅非魚的生長影響不顯著,而且當(dāng)辣木葉粉添加量超過10%后會對其生長造成負(fù)面影響,并認(rèn)為這是由于抗?fàn)I養(yǎng)因子(如皂苷、丹寧酸、凝集素、胰蛋白酶抑制劑、肌醇六磷酸等)隨辣木葉粉添加量增加而增加造成的。不過,Makkar等解決了此問題,他們發(fā)現(xiàn)用80%乙醇萃取辣木鮮葉后除了肌醇六磷酸還有2.5%的殘留,其他抗?fàn)I養(yǎng)因子均可去除。Afuang等研究發(fā)現(xiàn),乙醇萃取后的辣木葉粉可替代30%的魚粉,且不會影響羅非魚的生長性能。Astuti等將乙醇萃取后的辣木葉粉與桑葉進(jìn)行了對比試驗,發(fā)現(xiàn)兩者均可替代30%的魚粉,前者與魚粉飼喂羅非魚的能源預(yù)算相同,但后者的能源預(yù)算不及魚粉。不過溶劑萃取法對于小型漁農(nóng)來說可操作性不強(qiáng),成本過高,Nazael考慮到成本問題所利用的水提法對于小型漁農(nóng)而言更具有可操作性和實用性。4辣葉輪粉的制備辣木最初主要以鮮葉、干葉或葉粉的形式作為動物飼糧的蛋白質(zhì)補(bǔ)充料,后來人們發(fā)現(xiàn)用辣木鮮葉飼喂奶牛會影響牛奶風(fēng)味,遂將其制成青貯飼料,即先將辣木單獨(dú)在地窖貯存,再加入10或50g/kg的糖漿生產(chǎn)出高質(zhì)量的青貯飼料。為提高辣木的適口性以及降低抗?fàn)I養(yǎng)因子的含量,Dongmeza等用80%乙醇萃取辣木葉粉后發(fā)現(xiàn)此方法不僅可去除大部分抗?fàn)I養(yǎng)因子還可大幅度提高粗蛋白質(zhì)含量,但溶劑萃取法成本較高,難以向農(nóng)戶推廣。在此基礎(chǔ)上由Nazael所開發(fā)的水提法可降低成本,且與溶劑萃取法的效果相似。具體步驟如下:先將辣木葉與水以