青檀葉片飼用營養價值分析與優良無性系篩選*

喬 謙 程甜甜 燕 語 于永暢 武 沖 劉慶忠 張 林 劉 燕

（1. 山東省農業科學院果樹研究所 泰安 271000； 2. 北京林業大學園林學院 北京 10083； 3. 泰安市泰山林業科學研究院 泰安 271000； 4. 泰山學院 泰安 271018）

隨著中國畜牧業迅速發展，草本飼料和糧食類飼料已難以滿足需求，飼料資源供求長期處于精飼料、蛋白質飼料、綠色飼料缺乏和總量不足的狀態（胡躍高等，2000）。飼用植物資源是發展畜牧業的物質基礎，優質飼草是畜產品品質的保障，但我國優質飼草國內供應嚴重不足，以苜蓿（Medicago sativa）和燕麥草（Arrhenatherum elatius）為主的飼草原料進口量明顯增加，且飼草蛋白質、脂肪含量不足。木本飼料是指具有飼用價值的木本植物幼嫩枝葉、花、果實、種子及其副產品，既可直接放牧食用又可采集、刈割、加工后利用（靖德兵等，2003），與草本飼料相比具有營養豐富、粗蛋白含量高、產量高、植物資源廣、可多年利用等優點，尤其是蛋白質含量高，可與草本飼料混和使用，以彌補常規草料的蛋白質不足，同時不與農業爭地。目前，在我國牧場面積縮小、草場退化嚴重，開發木本飼料具有成本低、效益高、不占用耕地的飼料原料，對解決人畜爭糧問題具有十分重要的意義。

近年來，木本飼料的研究成為飼料資源開發的重點，尤其是禁用促生長藥物飼料添加劑新規的頒布（Zhanget al., 2018；印遇龍等，2020），有關木本飼料的開發與利用研究日趨增加，在南亞、東南亞和許多非洲國家，木本飼料已成為重要飼料資源，在畜牧業中具有重要地位（Larbiet al., 1996；Argelet al., 2000；Franzelet al., 2007）；在濕熱帶氣候環境的拉丁美洲、東南亞和南非等國家，木本飼料已廣泛用于反芻動物的氮源提供（Ibrahimet al., 2001; Janket al., 2005;Sheltonet al., 2005; Sánchezet al., 2006）。我國8 000余種木本植物中可用作木本飼料的種類約有1 000多種，如楊柳科（Salicaceae）的枝、葉、花絮，殼斗科（Fagaceae）的果實，榆科（Ulmaceae）的葉片，?？疲∕oraceae）的葉片，薔薇科（Rosaceae）的葉片、果實，豆科（Leguminosae）的葉片，槭樹屬（Acer）的種子，漆樹科（Anacardiaceae）的枝、葉、果實，葡萄科（Vitaceae）的果、葉，胡頹子科（Elaeagnaceae）的葉片，松科（Pinaceae）的松針，無患子科（Sapindaceae）的種子，胡桃科（Juglandaceae）的葉和花序，菝葜科（Smilacacea）植株整株，竹科（Bambusoideae）葉片等均可用于飼料加工（俞秀玲等，2018）。

青檀（Pteroceltis tatarinowii）為榆科（Ulmaceae）青檀屬（Pteroceltis）植物，是一種重要的經濟與觀賞樹種，多用于造林、造紙與園林景觀。青檀枝干的韌皮纖維是制造宣紙的主要原料，但在此過程中大量樹葉被丟棄，造成資源浪費。據《中國植物志》（1998）、《安徽植物志》（1996）記載，青檀樹葉可飼喂豬羊等家畜，也具有祛風、止血和止痛等藥用功效。丁佐龍等（1997）分析表明，青檀葉粗蛋白含量較高，達19.43%，青檀葉粉營養價值較高，可作營養型飼料添加劑。目前，對于青檀的研究多集中在造林、造紙應用，尤其集中在檀皮質量和檀皮加工等方面（李建華等，2012；常強強等，2017；歐小陽，2020），其葉片飼用價值的研究較少。鑒于此，為充分開發利用青檀樹葉開辟飼料生產的新資源，本研究分析評價青檀葉片的飼用價值，為其用作木本飼料應用提供數據支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗地點位于山東省泰安市泰山區羅漢崖林場，屬半濕潤大陸性季風氣候，年平均氣溫12.1 ℃，極端最低氣溫-28 ℃，極端最高氣溫 40.3 ℃，多年平均降水量690.3 mm，≥10 ℃積溫4 300 ℃，無霜期198天；海拔 400～700 m，母巖為花崗片麻巖，土壤為粗骨棕壤（張永濤等，2011）。

選取10個青檀無性系作為試驗材料（圖1），于10月中旬采集樹冠中層葉片作為樣品。

圖1 10個青檀無性系葉片Fig. 1 Leaves of 10 Pteroceltis tatarinowii clones

1.2 試驗方法

1.2.1 葉片營養成分測定 參照中國飼料數據庫（http://www.chinafeeddata.org.cn）中最常用飼料原料描述及常規概略成分，測定指標包括干物質（DM）（直接干燥法GB/T 6435—2014）、粗蛋白（CP）（凱氏法GB/T 6432—1994）、粗纖維（CF）（酸堿洗滌法GB/T 6434—1994)、中性洗滌纖維（NDF）（范式中性洗滌纖維GB/T 20806—2006）、酸性洗滌纖維（ADF）（范式酸性洗滌纖維NY/T 1459—2007）、粗脂肪（EE）（索氏抽提法GB/T 6433—1994）、粗灰分（Ash）（550 ℃灼燒法GB/T 6438—2007）等的含量，并采用差減法計算無氮浸出物（NEF）含量：NEF=（1-CP-CF-EE-Ash）%。葉片鈣（Ca）含量采用原子吸收分光光譜法測定（NY/T 1994—2010）；葉片全磷（P）含量采用分光光度法測定（GB/T 6437—2002）。葉片單寧含量測定采用磷鉬酸-鎢酸鈉 (F-D)比色法（GB/T 27985—2011）。

1.2.2 葉片飼用質量評價指標計算 參照Rohweder(1978)和李茂（2013）的方法計算相對飼用價值（RFV）：RFV=(DDM×DMI)/1.29；其中DMI（dry matter intake）為粗飼料干物質的隨意采食量，DMI=120/NDF（單位：占體重的百分比即%DW）；DDM（digestible dry matter）為干物質消化率，DDM=88.9-0.779ADF（單位：%DM）。

抗氧化活性：參考劉穎等（2020）方法，采用3種抗氧化能力測定法（ABTS自由基清除能力測定法、DPPH自由基清除能力測定法、FRAP鐵離子還原/抗氧化能力測定法）測定葉片的總抗氧化能力，并采用抗氧化活性綜合指數法（APC）（趙磊等，2021; Seeramet al., 2008），對3種方法進行綜合評價。

葉片次生代謝物含量：參考趙文華等（2005）、呂海濤等（2007）方法，采用waters2695高效液相色譜儀測定，Compass C18（2）反相色譜柱（250 mm×4.6 mm,5 μm），以相應標品對5種黃酮類物質（兒茶素、綠原酸、咖啡酸、槲皮素、異鼠李素）定量測定；類黃酮含量采用酶標法進行測定。

葉片氨基酸含量：參照GB/T 18246—2019 飼料中氨基酸的測定進行檢測。包括游離氨基酸和水解氨基酸。

1.3 統計方法

采用SPSS 22.0軟件進行數據處理和方差分析，選取 Duncan 法進行多重比較。設置3次重復，數據表示為均值（Mean）± 標準差（Std.）。

2 結果與分析

2.1 不同無性系葉片營養成分測定及評價

不同青檀無性系葉片各營養成分指標均達到極顯著差異（表1）。10個無性系的粗蛋白含量差異較大，平均含量為17.60%，含量最高的‘福緣’（24.36%）和‘WT’（野生型）（24.33%）約為含量最低的‘鴻羽’（10.15%）的2.4倍。粗脂肪和粗纖維含量較低，粗脂肪平均含量為9.31%，最高為‘鴻羽’（11.45%），最低為‘金玉緣’（7.98%）和‘慧光’（8.00%）；粗纖維含量平均為4.08%，以‘巨龍’(5.36%)和‘金玉緣’(5.35%)最高，‘鴻羽’(3.21%)最低。粗灰分含量平均為19.33%，以‘慧光’最高（25.15%），‘WT’最低（16.22%）。無氮浸出物含量平均值達到49.69%，‘鴻羽’最高（58.17%），‘福緣’最低（42.09%）。洗滌纖維里的中性洗滌纖維含量無性系間差異較大，平均為45.51%，最高達67.67%（‘鳳目’），最低僅17.76%（‘鴻羽’）；而酸洗洗滌纖維含量無性系間差異較小，平均為24.07%，其中‘鴻羽’最高（30.61%），‘巨龍’最低（20.99%）。鈣含量平均達到5.863 3%，其中‘鴻羽’最高（7.163 3%），‘金玉緣’最低（5.186 7%），明顯高于全磷含量；全磷含量平均僅為0.173 3%，‘鴻羽’最高（0.299 5%），‘青龍’最低（0.085 4%）。青檀葉片單寧含量均較低，平均為0.292 6%，最高為0.319 8%（‘鳳目’），最低為0.248 0%（‘WT’）。

2.2 無性系間飼用質量評價指標測定及分析

3個飼用質量評價指標在無性系間均具有極顯著差異（表2），可消化干物質平均為70.15，其中‘巨龍’（72.55）和‘WT’（72.36）最高，‘鴻羽’（65.05）最低；干物質采食量平均為3.06，最高為‘鴻羽’（6.76），最低為‘鳳目’（1.77）；相對飼用價值差異較大，平均為164.43，最高達340.87（‘鴻羽’），最低僅為97.18（‘鳳目’）。

表2 青檀不同無性系飼用質量評價指標差異①Tab. 2 The difference of feeding quality evaluation index among different clones of Pteroceltis tatarinowii

參考美國牧草和草地協會（AFGC）的《美國豆科、禾本科和豆科、禾本科混合干草質量標準》，評定所測樣品的營養品質（李喬仙等，2020）。由表2可知，青檀供試樣品的酸性洗滌纖維、可消化干物質含量均達到特級標準。就粗蛋白指標，10個無性系平均達到1級標準，其中3個無性系達到特級標準；根據中性洗滌纖維指標，10個無性系平均達到1級標準，其中4個達到特級標準；就干物質采食量指標，無性系中‘金玉緣’、‘慧光’、‘鴻羽’、‘青龍’為特級標準，總體平均值也達到特級標準；就相對飼用價值指標，10個無性系中有6個達到特級標準，平均值也達到特級標準。根據滿足最低標準的評價原則，10個無性系中有4個達到了1級標準，分別為‘WT’、‘金玉緣’、‘慧光’和‘巨龍’。

2.3 無性系間葉片抗氧化活性測定及分析

采用3種方法測定葉片總抗氧化活性，結果表明，10個無性系間均具極顯著差異（表3）。3種方法所測結果平均值分別為12.19（ABTS）、4.73（FRAP）和3.06（DPPH）μmol·g-1。3種測試結果有一定差異，但也呈現一定規律，10個無性系中 ‘大葉’、‘巨龍’、‘青龍’和‘福緣’表現較高的抗氧化能力，‘金玉緣’、‘慧光’和‘無量’抗氧化能力較低。通過APC指數綜合評價可得‘大葉’、‘巨龍’和‘青龍’分列前3位，葉片抗氧化活性強，而‘無量’、‘金玉緣’和‘慧光’排序低，葉片抗氧化活性弱。

表3 不同無性系青檀葉片抗氧化指標差異①Tab. 3 Statistical analysis on the difference of antioxidant index in leaves of P. tatarinowii in different clones

2.4 無性系間葉片次生代謝物含量差異

以‘WT’為試材，通過HPLC-MS共檢測到652個次生代謝物（圖2），其中黃酮種類最多，占比為39%，其次是酚酸類（27%）和生物堿類（13%），有益次生代謝物質提升了青檀葉片的飼用價值。進一步以‘WT’、‘慧光’、‘巨龍’為試材，對其總類黃酮和5個黃酮類物質含量定量檢測，6個指標在三者間均具有極顯著差異（圖3），其中總類黃酮含量平均為9.92 mg·g-1，‘WT’和‘慧光’明顯高于‘巨龍’。5個黃酮類物質中，綠原酸含量最高（710.96 μg·g-1），其次是異鼠李素（27.12 μg·g-1），兒茶素（16.53 μg·g-1）、槲皮素（9.09 μg·g-1），咖啡酸含量極低，僅為1.73 μg·g-1。5種物質的含量在三者間均呈極顯著差異，其中‘慧光’含有的綠原酸含量明顯高于其余兩者，相差4倍；兒茶素含量‘WT’最高，‘慧光’最低；咖啡酸含量‘巨龍’最高，‘慧光’最低；槲皮素含量‘巨龍’最高，‘WT’最低；異鼠李素含量‘慧光’最高，‘巨龍’最低。由此可知，不同無性系的葉片次生代謝物含量差異較大，具有篩選高生物活性物質的基礎。

圖3 3個青檀無性系葉片6種次生代謝物含量差異Fig. 3 The difference of six kinds of secondary metabolites in leaves among three P. tatarinowii clones

2.5 無性系間葉片氨基酸含量差異

蛋白質是由氨基酸組成的，因此，飼料蛋白質的氨基酸組成比例是評定飼料蛋白質營養價值的關鍵。以‘WT’、‘慧光’、‘巨龍’三者為試材（表4），共檢測到水解氨基酸平均總量（T）為108.20 mg·g-1，無性系間差異極顯著，‘WT’(124.71 mg·g-1)高于‘慧光’(110.17 mg·g-1)和‘巨龍’(89.73 mg·g-1)。水解氨基酸共包含19種氨基酸，其中亮氨酸(LEU)含量最高(32.281 mg·g-1)，異亮氨酸(ILE) (25.99 mg·g-1)、酪氨酸(TYR) (16.11 mg·g-1)含量也較高，脯氨酸(PRO) (4.25 mg·g-1)、苯丙氨酸(PHE) (3.55 mg·g-1)、 絲氨酸(SER) (3.49 mg·g-1)也占有一定比例，其余氨基酸含量較低，多為1 mg·g-1。19種氨基酸中，除甘氨酸(GLY)無性系間差異不顯著，其余18種含量無性系間均為顯著或極顯著差異，其中丙氨酸(ALA)和賴氨酸(LYS)的差異顯著，其余16種為差異極顯著。

游離氨基酸平均總量為47.87 mg·g-1，無性系間差異極顯著，‘慧光’(50.56 mg·g-1)高于‘WT’(47.75 mg·g-1)和‘巨龍’(45.30 mg·g-1)。游離氨基酸共包含18種氨基酸，其中異亮氨酸(ILE)含量最高[(22.89±3.05) mg·g-1]，其次是亮氨酸(LEU) [(10.86±1.62) mg·g-1], 蘇氨酸(THR)[(5.28±0.81) mg·g-1], 絲氨酸(SER) [(2.47±0.52) mg·g-1]，其余氨基酸含量均在1 mg·g-1以下。18種氨基酸中，色氨酸含量在無性系間差異不顯著，纈氨酸、組氨酸差異顯著，其余15種均達到極顯著差異水平。

青檀葉片水解氨基酸和游離氨基酸中均含有8種必須氨基酸，即異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、甲硫氨酸（蛋氨酸）、苯丙氨酸、蘇氨酸、色氨酸和纈氨酸；三者水解氨基酸中的必需氨基酸含量之和(E)分別為124.71、110.17、89.73 mg·g-1, 非必須氨基酸含量之和(N)分別為 32.21、30.38、27.57 mg·g-1，E/T依次為0.74、0.72、0.69，E/N依次為2.87、2.63、2.25，均接近或符合WHO/FAO提出的E/T應為 0.40、E/N應在0.6以上的參考蛋白模式（FAO，1970；李鳳玲等，2009），這表明青檀葉片的蛋白質營養非常豐富。因此，使用青檀葉粉充當飼料添加劑對禽畜體內蛋白質的合成和提高飼料的營養價值都有重要意義。

2.6 優異飼用青檀無性系篩選

飼草中粗蛋白含量高、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量低是高養價值的重要指標（李云等，2006），據此篩選出‘WT’和‘福緣’2個高蛋白無性系。另外，可消化干物質(DDM)、干物質采食量(DMI)、相對飼用價值(RFV)的指標越高，其飼用質量越高（李喬仙等，2020），根據這3個營養評價指標，依據AFGC的豆科、禾本科和豆科、禾本科混合干草質量標準，初步篩選出4個符合1級標準的無性系，分別為‘WT’、‘金玉源’、‘慧光’和‘巨龍’；再結合抗氧化活性APC指數綜合評價排序結果，認為‘WT’、‘福緣’、‘巨龍’為最佳優系。本試驗僅針對課題組自主選育的無性系進行測定與分析，對于野生狀態下的青檀葉片營養成分和差異未做調查與分析，因此還需繼續擴大范圍，篩選優異飼用種質與種群。另外，青檀具有萌生力強的優勢，可通過不斷剎割促發側枝以提高生物量，因此，選育高生物量、高營養價值和兩者兼具的優良無性系，是未來的研究方向。

3 討論

3.1 青檀葉片飼用特性比較分析

為分析青檀葉片的飼用特性，將本試驗結果與國內報道的主要木本飼料和草本飼料成分進行匯總比較，與木本飼料相比，青檀葉片粗蛋白含量（19.43%）處于中上水平，與泡桐(Paulownia fortunei)(20.28%) (吳洪麗等，2017）、陰山胡枝子(Lespedeza inschanica) (17.5%) (王清酈等，2012）、樹菠菜(Cnidoscolus aconitifolius) (19.2%) (古敏等，2021）、紫穗槐(Amorpha fruticosa) (18.6%) (趙軍等，2021）相當，低于銀合歡(Leucaena leucocephala) (21.83%) (李喬仙等，2020）、桑葉(Morus alba) (29.8%) (吳洪麗等，2017）、二色胡枝子(L. bicolor) (23.22%) (王清酈等，2012）、達烏里胡枝子(L. dahurica) (21.8%) (王清酈等，2012），高于雜交構樹葉(Broussonetia papyrifera) (16.15%) (施海娜等，2019)、四倍體刺槐(Robinia pseudoacacia)(16.24%) (李云等，2006）、楊樹(Populus) (9.45%) (吳洪麗等，2017）、檸條(Caragana korshinskii) (10.6%) (弓劍，2004）、桉樹(Eucalyptus robusta) (9%) (包承玉等，1989）、黃梁木(Neolamarckia cadamba) (12.48%) (郭香等，2021），杜仲(Eucommia ulmoides) (12.22%) (王德鳳等，2017）和部分胡枝子屬（Lespedeza）(王清酈等，2012)植物；本研究測定粗纖維含量（9.38%）與丁佐龍等（1997）（4.08%）有所差異，但兩者均明顯低于多數木本飼料，與桑葉(11.1%) (吳洪麗等，2017）、泡桐(9.83%) (吳洪麗等，2017）、樹菠菜(8.54%) (古敏等，2021）、杜仲(6.87%) (王德鳳等，2017)相當，且中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維也低于多數木本飼料。研究表明，飼料中適當添加粗纖維可降低日糧消化能濃度，促進家畜對營養物質和礦物質的消化吸收，高纖維飼料通過胃腸的速度會加快, 導致養分的吸收利用率降低，飼料效率變差，而過低纖維含量也會導致家畜難有飽腹感，甚至引發便秘，因此，需合理調控粗纖維含量（張麗芳等，2012），青檀葉片的相對低纖維特性規避了高纖維含量的副作用，使其具有更好的消化率；植物的粗脂肪通常被認為是能量的代表，粗脂肪含量越高意味著飼料的能量越高，本試驗所測粗脂肪含量（9.31%）高于大多數木本飼料樹種，且與丁佐龍等（1997）3.45%的粗脂肪含量有一定差異，略高于反芻動物20～50 g·kg-1的日糧要求（李云等，2006），可能會影響瘤胃營養物質的消化作用，還需進一步檢測分析；另外，鈣(Ca)和磷(P)是家畜礦物營養中2個重要的元素，在家畜的骨骼發育和維護方面有著特別的作用，本試驗中鈣含量明顯高于磷含量，鈣磷比較高，這可能是其主要生長環境因素導致，青檀多生活在石灰巖地區，是常用的鈣質土壤指示植物，今后作為木本飼料樹種種植栽培時可以適當調節土質與施肥比例來調節鈣磷比。與草本飼料（燕麥草、黑麥、小麥麩、玉米、苜蓿）相比（中國飼料數據庫，2018；張書閱等，2022），青檀葉片的粗蛋白含量具有絕對優勢，遠高于常規草本飼料，可以達到1級或2級苜蓿標準；同時具有較高的粗脂肪和鈣含量。

少量的單寧可以對動物消化道起到收斂的作用，具有輕微的止瀉作用，可使瘤胃內蛋白質的降解率增加，干物質消化率提高（牛菊蘭等，1995；Puchalaet al., 2005）。Robbins等（1987）和Jackson等（1996）對熱帶樹木、灌木和豆科牧草葉片中單寧的含量研究發現單寧含量不足 55 g·kg-1（干質量）的植物可以作為動物飼料；而單寧含量高達 60～90 g·kg-1（干質量）的植物，動物一般拒食其葉子。本研究所測單寧含量平均為2.926 0 g·kg-1，最高僅為3.198 0 g·kg-1，遠低于拒食標準，同時，低含量單寧一定程度上提高了青檀葉片的干物質消化率。

3.2 青檀葉片飼用價值提升的物質基礎

對葉片的次生代謝物和氨基酸含量測定表明，青檀含有652個次生代謝物，含有的有益次生代謝物，具有抗菌消炎、清除自由基、提升免疫力的功效（Guoet al., 2023）；19種水解氨基酸和18種游離氨基酸中均含有8種必須氨基酸，其中必須氨基酸——亮氨酸(LEU)、異亮氨酸(ILE)含量均占有最高比例，且水解氨基酸的E/T和E/N值均接近或符合WHO/FAO提出的參考蛋白模式（FAO，1970）；葉片的次生代謝物和氨基酸含量檢測結果進一步證實并提升了青檀葉片的飼用價值。

綜上所述，青檀具備發展成為優良木本飼料樹種的物質基礎，具有一定的開發利用前景，能否大規模開發應用還需后續的動物飼喂試驗予以驗證。

4 結論

青檀葉片具有粗蛋白、粗脂肪、鈣含量高，粗纖維、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、單寧含量低的特點，具有豐富的有益次生代謝物，且其葉片游離氨基酸和水解氨基酸組分豐富，均包含8種必需氨基酸，水解氨基酸的E/T和E/N值接近或符合WHO/FAO提出的參考蛋白模式，綜合認為青檀具備發展為優良木本飼料樹種的物質基礎，具有一定應用開發前景。根據粗蛋白、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量、3個飼用質量評價指標（DDM、DMI和RFV）和抗氧化活性APC指標，初步篩選出‘WT’、‘福緣’和‘巨龍’這3個優異無性系。