苜蓿的营养及其饲用与特种用途产品开发

苜蓿的营养及其饲用与特种用途产品开发孟林张国芳岳俊芳北京市农林科学院北京草业与环境研究发展中心1000891苜蓿的营养价值苜蓿含有大量的粗蛋白质、丰富的碳水化合物和多种矿物元素及维生素，有“牧草之王”之美誉。在相同土地面积上，种植苜蓿比种植各种禾本科牧草收获可消化总养分高2倍，可消化粗蛋白质高2.5倍，矿物质高6倍；苜蓿蛋白质产量比大豆和谷子籽实蛋白质分别多1.3倍和3.57倍，苜蓿总养分产量比大豆和谷子多2.5倍和0.15倍。1.1蛋白质营养粗蛋白质包括蛋白质和非蛋白质（NPN）两种形态。苜蓿蛋白质主要存在于叶片中，其中30—50%的蛋白质存在于叶绿体中。非蛋白质包括游离氨基酸、肽、酰胺、嘌呤、嘧啶和生物碱等，约占苜蓿总氮量的1/3。粗蛋白质含量的高低是反映苜蓿营养价值的重要指标之一。国内外大量研究结果表明，苜蓿初花期至开花期的粗蛋白质含量一般在17—20%，高蛋白苜蓿品种开花初期的粗蛋白质含量高达22%以上，有的达到28%以上，因此苜蓿具有蛋白质含量高的优点。一般而言，苜蓿不同生长时期或不同植株体部位，粗蛋白质含量不同。随着苜蓿生育时期的推移，其粗蛋白质含量呈现下降趋势，如营养期粗蛋白质含量占干物质的26.1%，现蕾期22.1%，初花期20.5%，盛花期18.2%，花后期12.3%。通常苜蓿叶中粗蛋白质含量是其茎中2—3倍（Albrecht，1983）。苜蓿含有动物需要的各种必需氨基酸，而且含量丰富，品质好，如动物不可缺少的赖氨酸，苜蓿干草中含量比玉米籽实高5.7倍。各种苜蓿中赖氨酸、天门冬氨基酸、苏氨酸、丝氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸等含量都较多，蛋氨酸、酪氨酸、组氨酸的含量较少。但由于苜蓿品种很多，各地栽培条件和气候环境不同，苜蓿中各种氨基酸含量也存在一定差异。1.2碳水化合物营养碳水化合物（糖、淀粉、果胶、半纤维素和纤维素等）是一类重要的能量营养素。不同生育期苜蓿草的总糖含量差异不显著，变幅在4.79%—6.88%。苜蓿茎和叶中细胞壁分别由700g/kg和600g/kg以上的纤维素组成（Albrecht,K.A.1983;Luckett,C.R.etal1967）。苜蓿中的粗纤维主要存在于细胞壁上，属结构性糖类，无氮浸出物主要存在于细胞内，属非结构性糖类。细胞壁随苜蓿生育期延迟而不断增厚，粗纤维含量增加，特别是中性洗涤纤维（NDF），开花前苜蓿干物质中含量为30%左右，开花期即达55%以上。粗纤维含量高，适口性变差，营养价值降低，消化率降低。苜蓿草中半纤维素与纤维素之比较禾本科牧草中的要低，苜蓿草中半纤维素的含量大约占细胞壁的150g/kg—300g/kg（Albrecht,K.A.1983;Luckett,C.R.etal1967）。葡萄糖是在植物细胞壁中发现的最普遍的糖单元，在苜蓿中占全部中糖的60—70%（Albrecht,K.A.1983），木糖是细胞壁中第二大中糖。Albrecht（1983）研究发现在苜蓿成熟期葡萄糖和木糖含量增加，而阿拉伯糖和半乳糖却减少；在苜蓿叶细胞壁中葡萄糖、阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖和鼠李糖的含量较苜蓿茎细胞壁中要高，木糖却相反。木糖与阿拉伯糖之比在苜蓿茎中随着成熟度增加呈现增加趋势，一般从2.0增加到3.8，而在叶中没有变化。Brice和Morrison（1982）证明木聚糖的消化率和木糖与阿拉伯糖之比呈正相关关系。果胶是由半乳糖醛酸链组成的多糖，在苜蓿和其他豆科牧草中的含量比禾本科牧草中的要高。在豆科牧草中果胶含量范围大致在40—120g/kgDM（Bailey,R.W.1973;Chesson,A.1983），在苜蓿中消化系数在850—980g/kg（Chesson,A.1983）。1.3维生素及矿物质营养苜蓿产品中的维生素含量比其他任何牧草都高，特别是胡萝卜素含量较高（表1），但因苜蓿生长阶段、加工方法、保存方法的不同而存在相当差异。譬如，类胡萝卜素在苜蓿鲜草中含量最高，但经晒制损失75—85%，而脱水苜蓿粉虽有一定量的损失，但含量基本与开花盛期苜蓿鲜草相当。表1紫花苜蓿维生素含量（占干物质）项目干物质（%）维生素（mg/kg）胡萝卜素硫胺素核黄素烟酸泛酸胆碱叶酸维生素B12鲜草25.956.11.602.36.19.7--0.64--初花期干草90.161.7--------------盛花期干草87.621.5--------------二茬干草89.918.8--11.3----------日晒叶粉91.498.84.415.953.628.089.55.93--日晒苜蓿粉90.76.02.88.735.315.3150.01.3040.0*引自《猪鸡饲料成分及营养价值表》，中国农业科学院畜牧研究所分析，1979。优质苜蓿草粉和草块的含钙量是优质禾本科牧草的5倍，即使是在含钙量低的头茬苜蓿，含钙量也是优质禾本科牧草的3倍。与全价配合饲料的主原料玉米相比，苜蓿含钙量更高，是全粒玉米含钙量的48倍。苜蓿中微量元素以铁、锰含量较多。表2不同时期、不同加工处理苜蓿微量元素含量（mg/kg）项目FeCuMnZnCoSe备注初花期干草18012.128.4--0.09--引自《猪鸡饲料成分及营养价值表》，中国农业科学院畜牧研究所，1979。盛花期干草12011.827.0------二茬干草11012.121.2--0.11--日晒叶粉360--40.9--0.20--日晒苜蓿粉2309.827.016.0--0.50苜蓿草粉（CP19%）3729.130.717.1--0.46引自《中国饲料成分及营养价值表》，中国饲料数据库，2000年第11版。苜蓿草粉（CP17%）3619.730.721.0--0.46苜蓿草粉（CP15%）4379.133.222.6--0.482苜蓿饲用产品开发苜蓿含有丰富的营养物质，适口性好，不仅是草食家畜的主要优质饲草，也是猪、禽、鱼配合饲料中重要的蛋白质、维生素补充原料，含有动物生长发育必需的氨基酸和微量元素。大量事实显示，苜蓿对畜禽的生长发育、繁殖、泌乳、产毛、产肉、产蛋以及对畜体健康，具有重要作用，其饲用价值之高，饲养效果之好，这已是不争的事实。然而，随着苜蓿产业的发展、科学技术的突飞猛进，开发利用的方式逐步由传统的放牧、刈割调制干草、青贮等向集约化、新型技术化、高效化的苜蓿草产品深加工开发方向转变，如草粉、草颗粒、草块、草饼、草捆、叶块、叶粒、浓缩叶蛋白添加剂等。草捆是应用最为广泛的苜蓿草产品，制作工艺简便，成本低，易于接受。美国出口的草产品中80%以上都是草捆。市场上常见的草捆有普通草捆和高密度草捆，有方形和圆形等形状。草粉和草颗粒制作常用混合脱水干燥或人工脱水干燥法，将草捆或经过快速干燥后的干草用粉碎机制成草粉，或在粉碎后进一步用颗粒机压制成草颗粒。欧美国家20世纪20年代就开始草粉的加工生产，50年代达到相当高的水准。目前，多数畜牧业发达国家草粉加工已实现专业化和集约化程度，大大提高了生产效率，显著降低了营养成分的损失，作为家畜配合饲料的主要原料。草块也是市场上常见的苜蓿草产品。苜蓿叶蛋白的开发始于20世纪20年代，之后迅速在法国、美国、前苏联、日本、意大利、澳大利亚等国崛起。目前世界上商品化生产饲用叶蛋白规模最大的是法国苜蓿公司，开发的产品商品名称为P·X（即蛋白质加叶黄素之意），产品的主要化学成分以干重计：粗蛋白55%、纤维素2.5%、叶黄素1700mg/kg、胡萝卜素900mg/kg（曹致中等，2001）；新西兰、澳大利亚生产的叶蛋白浓缩物商品名称为Quintessence，其营养价值相当于大豆蛋白、酪蛋白和鱼粉蛋白（曹致中等，2001）。我国虽然开展了一系列提取苜蓿叶蛋白浓缩物的研究工作，但目前工厂化生产尚未见报道。苜蓿叶蛋白中粗蛋白含量50—60%，粗脂肪6—12%，粗纤维2—4%，粗灰分6—10%，无氮浸出物12—24%，同时还富含叶绿素、叶黄素、胡萝卜素等天然色素。作为饲料添加剂，叶绿素可以显著提高鱼肉的鲜美程度（H.Ace，1985）；胡萝卜素作为无活性的VA源，可以调节畜体代谢；叶黄素可以使鸡的皮肤和腿变黄，蛋黄变为深黄色或红黄色而深受消费者欢迎。表3不同加工方法与苜蓿营养成分关系（占干物质%）加工方法利用方式生长期水分粗蛋白质粗脂肪无氮浸出物粗纤维ADFNDF粗灰分一茬鲜草开花前81.726.23.838.819.725.736.611.5开花期80.817.73.139.130.737.546.39.4再生鲜草开花前79.027.13.334.322.929.037.112.4开花期79.727.13.438.927.134.042.49.9青贮一茬草开花前79.126.34.833.521.527.834.914.3开花期75.816.14.134.334.341.050.411.2青贮再生草开花前75.824.45.433.823.129.837.613.2开花期78.919.44.730.832.739.848.812.3干草一茬草开花前10.619.51.836.519.525.232.212.1开花期16.815.92.033.423.929.536.78.0干草再生草开花前13.918.23.034.821.226.833.88.9开花期13.116.62.234.525.731.639.27.9优质草块12.617.82.634.022.328.035.210.7普通草块10.814.72.633.626.832.940.711.5苜蓿粉自然干燥9.415.92.337.924.330.337.910.2脱水干燥9.317.53.038.222.428.335.79.63苜蓿特种用途产品开发3.1苜蓿食用蔬菜产品开发历史上，李时珍在《本草纲目》中将苜蓿列入菜部；陕西关中农民习惯于春季采摘苜蓿幼嫩茎叶作蔬菜，或拌以面粉蒸熟食用，或将苜蓿茎叶和面做成绿色面条；新疆维吾尔族人民习惯于春季将苜蓿幼嫩茎叶凉拌或包成包子食用。南京人喜爱的“春八鲜”蔬菜（枸杞头、马兰头、荠菜、香椿头、芦蒿、苜蓿菜、茭儿菜和竹笋），苜蓿菜名列其中。目前，培育制作苜蓿芽菜，供应市场之需求，是苜蓿产业的又一开发方向。苜蓿芽菜是一种有益于健康的食品，也是蛋白质、维生素和矿物质的良好来源。实验研究报道，苜蓿芽菜形成过程中，维生素C含量在萌发后第二天达16.3mg/100g鲜重，蛋白质含量在萌发后第五天由原来（种子）的34.2%提高为42.5%，谷氨酸、天门冬氨酸之和萌发后第五天由原来（种子）的9.2%提高到12.54%，矿物元素钾、镁、磷、铜分别提高38.9%、30.2%、35.0%、19.9%（何洪巨等，1991）。在苜蓿芽菜培育的基础上，利用苜蓿嫩苗制作蔬菜沙拉，并进一步开发制作苜蓿罐头（刘恩歧等，1996）和脱水苜蓿蔬菜（张欣，1998），屡见报道并在市场上常有销售。市场上销售的菜苜蓿(也称草头)，其碘、维生素、钙含量均高，与菜心、萝卜缨、甜椒、雪里红等蔬菜齐名。3.2苜蓿医药及保健品开发苜蓿叶蛋白中ß-胡萝卜素的防癌作用在临床上已经得到证实和应用；食用苜蓿医药保健品可以降低由于食物中太多的饱和脂肪酸及胆固醇引起的心血管发病率；对肾状疾病，泌尿系统、消化道、呼吸道疾病、关节炎等均有治疗作用；促进受孕和怀胎等。苜蓿中富含硒和锌元素，有利于补充身体所需微量元素；富含钙，促进骨骼发育；富含维生素和多糖，有利于增加免疫能力。将苜蓿纤维粉碎后压制成药片或纤维胶囊，每天服用，可增加胃肠蠕动，减少便秘，清理肠道。苜蓿叶蛋白中可提取18种氨基酸，其中包括8种人体必需氨基酸，且组成比例均衡，与联合国粮农组织推荐的成人氨基酸模式基本相符，具有防病治病、防衰抗衰、强身健体等多种生理功能。据试验报道，让12名儿童每天加食10g的苜蓿叶蛋白，36天后儿童的健康状况明显好转。对受患有严重营养不良症的母亲影响的2—6岁儿童，每天加食10g的苜蓿叶蛋白，10天后儿童体表水肿消失，食欲增加，腹泻减少。邓永（1997）所做的叶蛋白膳食营养学试验证明，进