菊芋秸秆利用方式及在反刍动物上应用的研究进展.pdf

2023年第5期饲料博览菊芋秸秆利用方式及在反刍动物上应用的研究进展吉帅（商洛市商州区畜牧兽医中心，陕西商洛726000）摘要：菊芋已被纳入我国饲料数据库。菊芋块茎中提取的菊粉在饲料中应用研究较多，而菊芋秸秆在饲料中应用研究较少，菊芋秸秆在反刍动物上有广阔的应用前景。文章总结了菊芋秸秆的营养价值、利用方式、在反刍动物上的应用，目的是挖掘菊芋秸秆的开发潜能，促进菊芋秸秆在饲料中的应用。关键词：菊芋秸秆；利用方式；反刍动物；应用中图分类号：S816.5文献标志码：A文章编号：1001-0084（2023）05-0023-04Research Progress on Using Patterns of JerusalemArtichoke Straw and Its Application in RuminantsJI Shuai(Animal Husbandry and Veterinary Center of Shangzhou District,Shangluo 726000,Shaanxi China)Abstract:Jerusalem artichoke(Helianthus tuberousus L.)has been successfully included in feed data base ofChina.Researches on inulin extracted from Jerusalem artichoke tuber has been used more in feed,while research onJerusalem artichoke straw is few.Jerusalem artichoke straw has a broad application prospect in ruminants.Thenutritional value,processing method and feeding value of Jerusalem artichoke straw were summarized,in order toelaborate the development potential of Jerusalem artichoke straw and promote its application in feed.Key words:Jerusalem artichoke straw;using pattern;ruminant;application收稿日期：2023-08-21作者简介：吉帅（1987），男，陕西商洛人，畜牧师，硕士，研究方向为动物营养与饲料科学。菊芋（Helianthus tuberosus L.）是菊科向日葵属多年宿根性草本植物，花期 89 月份，具有耐寒、抗旱、耐贫瘠、抗病、抗逆性强等特点，被广泛用作防沙治沙 1。除景观型菊芋外，鲜食、加工利用、作为牧草等菊芋类型都可以充分利用菊芋秸秆，菊芋秸秆是菊芋生物质资源的重要组成部分，同时也是一种重要的木质纤维素资源。菊芋秸秆的细胞壁主要由纤维素、半纤维素、木质素和果胶构成，菊芋秸秆中粗脂肪含量为1.72%，明显高于玉米秸秆（0.94%），粗纤维含量为50.22%，与玉米秸秆（47.55%）相近 2。全株新鲜和风干菊芋秸秆最高产量分别为108134 thm-2和4273 thm-2。孔涛等 3 对5种菊芋品种成熟期茎叶营养成分进行分析，发现 5 种菊芋茎叶粗蛋白含量为 3.34%6.65%。吴涛等 4 研究表明，3种菊芋粗蛋白含量为9.52%12.93%。G.J.Seiler等 5 对得克萨斯州的种菊芋开花期间茎、叶中的矿物质进行了评估，结果表明，用于反刍动物饲料的开花期菊芋的N、Ca和K充足，P、Mg不足，如果使用菊芋作为主要饲料，必须添加含P的饲料。本文主要总结了菊芋秸Review综述DOI:10.20041/ki.slbl.2023.05.00523饲料博览2023年第5期秆的营养价值、利用方式及其在反刍动上的应用，以期促进菊芋的开发利用。1菊芋秸秆的营养价值1.1菊芋秸秆的主要营养成分菊芋秸秆营养丰富。刘海伟等 6 研究表明，菊芋叶片中含有蛋白质、氨基酸、还原糖类、有机酸、酚类、鞣质、黄酮类、内酯类、强心苷以及油脂等化学成分。俞梦妮等 7 研究表明，菊芋叶片中氨基酸种类齐全，配比协调，总氨基酸含量达42.07%，必需氨基酸占总氨基酸的40.55%，必需氨基酸与非必需氨基酸比值（E/N）为0.68。菊芋茎叶中除粗蛋白含量较低外，其他营养成分与苜蓿干草相似 8。谌馥佳 9 研究表明，菊芋叶片中氨基酸主要为脯氨酸、天门冬氨酸、谷氨酸和亮氨酸。赵孟良等10研究表明，菊芋中矿物质元素含量从大到小依次为钾、钙、镁、铁、锌。L.Kaszs等11研究表明，菊芋叶浓缩蛋白中不仅富含必需氨基酸，而且含有大量的多不饱和脂肪酸（66%68%），如亚麻酸和亚油酸。1.2菊芋秸秆中含有活性物质菊芋茎叶中含有多种生物活性物质，如菊芋叶中含有菊糖、萜类12、黄酮类13、酚酸14等化合物。菊芋叶有抗氧化、抗肿瘤和抑菌性能15-16。1.3菊芋秸秆营养成分的变化菊芋不同生长阶段的营养成分有差异。L.eljko等17研究表明，株高与茎粗、茎粗与鲜物质产量、茎粗与干物质产量呈极显著正相关。菊芋叶内营养元素分配量随着生长持续减少18。菊芋茎叶中粗蛋白、钙含量在现蕾期（出苗后1114周）较高，粗蛋白为 14.10%15.22，钙为 0.57%0.76，低于苜蓿草粉蛋白质含量（15%20）。16 种基因型的菊芋叶片粗蛋白含量为 5.82%13.36%19。孔涛等 3 对5种菊芋成熟期茎叶营养成分进行分析，发现菊芋茎叶粗蛋白含量为3.34%6.65%。王丽慧等20研究表明，为达到生物量最大值，应该选择在菊芋苗高120 cm时留茬30 cm刈割1次，植株长到120 cm再刈割1次；为达到最佳营养价值，可以选择在苗高170 cm时刈割。回飞21研究表明，菊芋地下生物量、总生物量及各器官生物量等各项指标均在去1/2花处理后达到最高值。不同时间点收获生物量不同。作物收获时间是影响生物量和营养组成的重要因素22。杨在宾等23研究表明，从菊芋植株饲料能量供应来看，整株菊芋（包括地下和地上两部分）在霜降前两周左右饲料生物能量相对最高。去花及顶端优势对菊芋生物量有影响。马小童24研究表明，菊芋植株于8月5日去顶，地上生物量最大。刘辉等25-26研究表明，随着块茎生长，叶内营养物质含量下降。营养期去除1/3叶片后菊芋地下部分生物量达到最高值；现蕾期去除叶片，地上部分生物量和总生物量均以去除偶数叶最高。李奋灿27研究表明，在菊芋出苗140 d时收获，茎叶生物量最大，为24.7 thm-2干物质，175 d收获块茎产量最大，为30.1 thm-2干物质。9 月份的平均生物质生产率比 12 月高88。干旱胁迫减少了生物量28。菊芋茎叶营养成分因加工方式不同而有差异。张飞等29研究表明，8月下旬，植株顶端的菊芋叶中黄酮类化合物含量最高。闫琦等30研究表明，菊芋开花期与孕蕾期比较，开花期刈割的茎叶添加乳酸菌制作的青贮能够获得较高的发酵品质。付志慧等31研究表明，不同晾晒时间中以晾晒2 h的菊芋茎叶青贮饲料品质较好。A.C.Ersahince等32研究表明，测定菊芋不同成熟阶段（孕蕾期、早花期、盛花期和幼苗期）在马和反刍动物体内的营养成分和体外消化参数，结果表明菊芋草具有较高营养价值和较高的消化值，且在孕蕾期营养价值最高。不同品种间菊芋秸秆的营养成分差异显著33。2菊芋秸秆的利用方式直接将青绿的菊芋茎叶进行发酵，可通过微生物发酵作用保存青绿菊芋茎叶的适口性，改善其营养价值。菊芋茎叶发酵后的饲料香味可以促进动物采食，进而提高菊芋的利用率。吴涛等 4 在菊芋茎叶中添加乳酸菌（0.28%）、菊粉（0.28%）进行发酵，对青贮前后的常规营养及其他营养成分进行测定，结果表明添加乳酸菌、菊粉对提高菊芋茎叶青贮饲料的营养价值、发酵品质效果相同，乳酸菌在同等浓度下为最优添加物。薛艳林等34研究表明，在添加生物制剂促进菊芋青贮生产的试验中，纤维素酶添加不能改善发酵品质，乳酸菌可改善青贮发酵品质。制作菊芋茎叶青贮饲料的适宜期为成熟期前，即现蕾期，此时的菊芋茎叶蛋白质含量（10.5215.22）相对较高，木质素含量较低。刘海燕等35研究表明，6个菊芋品综述Review242023年第5期饲料博览种的菊芋秸秆均可制作成优良的黄贮饲料，但因采收时间较晚，整体营养成分低于青贮。闫琦等36研究表明，菊芋茎叶制作袋装青贮，发酵60 d后，酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量下降，发酵试验提高了相对饲用价值（RFV）。刘海燕等37研究表明，以4个比例（10 0、9 1、8 2、0 10）进行玉米秸秆与菊芋秸秆混贮发酵，发酵期40 d，结果表明菊芋秸秆比例越高发酵后的pH、纤维性营养成分越低，干物质、非纤维性碳水化合物与中性洗涤纤维48 h体外消化率、能值、相对饲喂价值呈上升趋势，因此，适量添加菊芋秸秆能提高玉米秸秆青贮品质。任海伟等38采用白酒糟与菊芋渣混合青贮发酵，结果白酒糟和菊芋渣以1.2 1比例混合青贮发酵30 d最为适宜，可获得较好的发酵品质。3菊芋秸秆在反刍动物上的应用菊粉在反刍动物上应用较多39，菊芋粕在反刍动物上的应用有一些报道40-42。菊芋秸秆因其所含的营养成分和活性成分，对反刍动物的饲喂价值较高。杨立杰等43研究表明，在全混合日粮（TMR）中添加10%菊芋青贮茎秆，饲喂奶牛3周后，乳脂率提高7.7%，谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）在血清中的活性提高 10.4%，乳汁中 GSH-Px 活性提高18.7%、超氧化物歧化酶（SOD）活性提高 28.8%。菊芋块茎对泌乳奶牛的产奶净能（7.79 kgkg-1）高于马铃薯（7.74 kgkg-1）和甜菜（6.15 kgkg-1）44。R.K.M.Hay等45研究表明，菊芋秸秆与其他优质牧草相比蛋白质含量较低，1 kg菊芋块茎饲喂公羊后，能够提供消化能和可消化蛋白质分别为 4.15 MJ 和11.9 g。M.Razmkhah等46研究表明，菊芋青贮饲料替代玉米青贮饲料添加比例上限达540 gkg-1干物质，对绵羊干物质采食量和消化率无不利影响，对瘤胃发酵和血液参数影响不显著。N.Papi等47研究表明，使用菊芋茎叶替代苜蓿干草，随着菊芋茎叶添加比例的增加，有机物消化率、蛋白质消化率、代谢能消化率和中性洗涤纤维（NDF）消化率呈线性下降，但干物质（DM）、酸性洗涤纤维（ADF）和非纤维性碳水化合物（NFC）的消化率不受影响，菊芋茎叶可以作为绵羊日粮中的一种有价值的原料，对自主采食量、干物质消化、微生物氮合成没有影响。N.Papi等48研究表明，使用菊芋青贮替代玉米青贮饲喂羔羊，不影响干物质摄入量、平均日增重和饲料转化率，日粮中菊芋青贮水平的升高对血液中葡萄糖和尿素氮浓度没有影响，替代玉米青贮量比例为200 gkg-1。A.M.AbdEl-Mola等49研究表明，以7.5%和15%的菊芋替代混合饲料可以提高Ossimi公羊营养物质的消化率和饲料价值。K.Kara50研究表明，在山羊营养中，10种饲草比较，结果车前草、筋骨草和菊芋干草以及石榴皮可以作为粗饲料替代苜蓿干草。蒋东平51分别以菊芋+全株玉米青贮、巨菌草+全株玉米青贮和全株青贮玉米进行西杂牛饲喂试验，结果表明，菊芋+全株玉米青贮试验组肉牛的日增重、屠宰性能和经济效益均最高。吕炳起等52进行的消化试验结果表明，菊芋秸秆和葎草的可消化粗蛋白分别为7.56%、6.27%，酸性洗涤纤维分别为34.1%、30.36%，中性洗涤纤维为38.81%、30.99%，菊芋秸秆的消化能为 4.16 MJkg-1，葎草的消化能为3.42 MJkg-1。4小结菊芋种植范围较广，目前关于菊芋提取物菊粉的应用研究较多，但是关于菊芋秸秆在动物上的应用，尤其是在反刍动物上的应用相对较少。菊芋秸秆营养丰富，除粗蛋白含量较低外，其余营养成分与苜蓿相似。随着菊芋生殖生长的开始，秸秆中的营养成分有逐步下降的趋势。添加乳酸菌能促进菊芋秸秆青贮发酵，同时菊芋秸秆与其他作物秸秆混贮能促进菊芋秸秆利用。菊芋秸秆及其青贮能在一定范围内替代玉米秸秆及其青贮，应用前景广阔。菊芋秸秆在反刍动物上的应用是未来菊芋应用的主要研究方向之一。参考文献 1 乌日娜,朱铁霞,于永奇,等.菊芋的研究现状及开发潜力J.草业科学,2013,30(8):1295-1300.2 高海.吉林省能源植物菊芋的综合利用现状及前景展望J.安徽农业科学,2017,45(21):75-76.3 孔涛,张楠,林凤梅,等.不同品种菊芋块茎及茎叶营养成分分析比较J.广东农业科学,2013,40(6):108-113.4 吴涛,柳永丽,赵芳芳.不同添加剂对菊芋茎叶青贮品质及营养价值的影响J.草业科学,2022,35(4):770-777.5 SEILER G J,CAMPBELL L G.Genetic variability for mineral element concentrations of wild Jerusalem artichoke forageJ.CropScience,2004,44(1):289-292.6 刘海伟,刘兆普,刘玲,等.菊芋叶片提取物抑菌活性与化学成Review综述25饲料博览2023年第5期分的研究J.天然产物研究与开发,2007(3):405-409.7 俞梦妮,包婉君,谌馥佳,等.菊芋叶蛋白提取工艺研究及氨基酸分析J.草业科学,2015,32(1):125-131.8 FAZAELI H,NOSRATABADI M,KARKODI K,et al.In vitro andin vivo analysis of Jerusalem artichoke(Helianthus tuberosus)andalfafa nutritive valueJ.Journal of Science and Technology of Agriculture and Natural Resources,2009,13(48):199.9 谌馥佳.菊芋叶片化学成分分析及抑菌活性成分研究D.南京:南京农业大学,2013.10赵孟良,刘明池,钟启文,等.菊芋种质资源主要矿质营养元素含量特征与分析评价J.河北农业大学学报,2017,40(4):31-36.11KASZS L,ALSHAAL T,KOVCS Z,et al.Refining high-qualityleaf protein and valuable co-products from green biomass of Jerusalem artichoke(Helianthus tuberosus L.)for sustainable proteinsupplyJ.Biomass Conversion and Biorefinery,2022,12(6):2149-2164.12赵孟良.菊芋的功能营养价值开发及应用前景J.蔬菜,2020(9):40-45.13YUAN X Y,CHENG M C,GAO M Z,et al.Cytotoxic constituentsfrom the leaves of Jerusalem artichoke(Helianthus tuberosus L.)and their structure-activity relationshipsJ.Phytochemistry Letters,2013,6(1):21-25.14SHOWKAT M M,FALCK-YTTER A 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Sciences,2017,26(3):213-225.33刘鹏,王彦靖,王秀飞,等.不同品种菊芋秸秆营养成分、体外消化率和能量价值的比较J.中国饲料,2019(21):118-120.34薛艳林,孙林,殷国梅,等.生物添加剂和填装密度对菊芋青贮饲料品质的影响J.畜牧与饲料科学,2017(1):39-43.35刘海燕,王彦靖,王秀飞,等.不同品种菊芋秸秆黄贮饲料的饲用价值评价J.动物营养学报,2019,31(11):5321-5328.36闫琦,张世挺,赵长明,等.高寒牧区不同菊芋品种茎叶青贮的饲用价值J.草业科学,2018,35(6):1568-1573.37刘海燕,王秀飞,王彦靖,等.玉米秸秆和菊芋秸秆混合青贮的研究J.中国奶牛,2017(12):15-18.38任海伟,王莉,朱朝华,等.白酒糟与菊芋渣混合青贮发酵品质及微生物菌群多样性J.农业工程学报,2020,36(15):235-244.39吴鹏鑫,王胜男,郭广振,等.菊粉的生物学功能及其在反刍动物上的应用研究进展J.2023,35(5):2777-2785.（下转第31页）综述Review262023年第5期饲料博览0.4%和 0.6%的复合益生菌，经过为期 12 周的试验，结果表明，在基础日粮中添加复合益生菌可明显改善育肥猪的生长性能，但对育肥猪的肉品质无显著影响。其中，0.4%的添加量较适宜。参考文献 1 邵娟,孙世民,霍文国.当前我国猪肉生产存在的问题及对策J.现代化农业,2005(5):24-26.2 董珊珊.河北省生猪产业发展现状及对策J.合作经济与科技,2023(14):32-33.3 樊梅娜,张国珍,孟洁,等.禁抗背景下益生菌制剂在畜禽养殖中的应用研究进展J.广东饲料,2022,31(4):38-41.4 马学明.饲粮中添加复合益生菌对蛋鸡生产性能及蛋品质的影响J.家禽科学,2023,45(6):46-48.5 张艳,孙武,李升升,等.浅析抗生素发展史及替抗时代下的应对措施J.中国畜禽种业,2023,19(1):22-24.6 李亮,樊福好,许华钊.屠宰前血糖值与猪肉风味等品质的相关性分析J.养猪,2017(4):73-74.7 贺驭,王阳,党萌,等.中草药对育肥猪链球菌病的预防及其生长性能、免疫指标的影响J.中国畜禽种业,2023,19(5):86-90.8 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