残次枣在畜禽饲料中的应用研究进展

2020-05-22 09:29周小玲
中国畜牧杂志 2020年5期
关键词:红枣活性含量

周小玲,蒋 慧,陈 宁

(1.新疆农垦科学院省部共建绵羊遗传改良与健康养殖国家重点实验室,新疆石河子 832000;2.塔里木大学动物科学学院,新疆阿拉尔 843300;3.兵团塔里木畜牧科技重点实验室,新疆阿拉尔 843300)

枣(学名Ziziphus jujubaMill.),鼠李科枣属植物,原产中国[1],在亚洲、欧洲和美洲有引种栽培。进入21 世纪后,由于红枣营养价值丰富、抗旱、耐盐碱,被列为干旱地区重点种植林果种类。我国是世界上枣主产国,我国枣树种植面积由2006 年的130 万hm2扩大到2017 年的300 万hm2,干枣产量也从2006 年的246 万t增加到2017 年的562 万t[2],占世界产量的98%,也产生大量残次红枣资源。红枣含糖量高,富含维生素C、铁、钙等,还含多酚、多糖、三烯酸等活性物质,为残次红枣用作饲料资源提供了营养基础。近年来,对于枣的营养成分及活性物质研究报道增多,关于残次枣的饲用价值也日受关注。本文就近年来红枣营养成分和饲用潜力、残次枣饲用研究进展及面临问题作一综述,为红枣在畜禽养殖中的应用提供借鉴。

1 枣营养成分及生理功能

1.1 常规营养成分及特点 据近年发表的枣营养成分数据,并与谷物成分对比后发现(表1),枣中粗蛋白质含量介于4.5%~7.7%,稍低于玉米、小麦和水稻。粗脂肪含量低于上述3 种谷物,且不同枣品种间含量差异大(0.27%~1.15%)。枣粗纤维含量高于玉米和小麦,但低于或近似于水稻,与产地和品种有关(表1)。除陕西清涧(小枣)和陕西佳县(大枣)2 个品种总糖含量较低外,其余各品种接近,与谷物的总糖含量相近(无氮浸出物含量)。钙和磷含量也存在地区和品种差异。以枣中总糖作为无氮浸出物含量,根据我国《肉牛饲养标准》(NY/T 815-2004)中估算方法,除陕西清涧(小枣)和陕西佳县(大枣)2 个品种外,表1 中所列枣品种的总能(肉牛)约为12~15 MJ/kg,与3 种谷物相近或稍低,与美国农业部的数据(14.9 MJ/kg)相近[3]。总体上,大枣中蛋白质和脂肪含量不高,钙、磷和粗纤维含量存在地区差异,总糖含量高,能值较高,宜作为能量饲料。

1.2 氨基酸组成及特点 在氨基酸组成和含量方面,脯氨酸、天冬氨酸和谷氨酸含量在骏枣和灰枣中最高[4]。类似地,贾学峰等[5]也报道脯氨酸和天冬氨酸含量在5个枣品种中都较高,与Song 等[6]检测结果一致。脯氨酸是动物胶原蛋白和软骨合成所需的氨基酸[7],在伤口愈合、抗氧化反应和免疫反应中起重要作用[8],也是胎儿发育初期阶段的一种条件性必需氨基酸,有改善胎儿宫内生长迟缓的作用[9]。天冬氨酸是一种神经递质,具有调节繁殖和激素分泌及保护神经元的作用[10]。枣对于孕畜可能具有特殊营养作用。但枣中赖氨酸和蛋氨酸含量较玉米低,作为能量饲料替代玉米时需据不同畜禽的赖氨酸和蛋氨酸需求量补充。

1.3 活性成分及生理功能 关于红枣生物活性成分及功能已有较全面的总结,红枣中主要的生物活性成分是维生素C、酚类、黄酮、三萜酸和多糖,此外还含有维生素B1、维生素B2和维生素B6。其生理活性包括抗癌、抗炎、免疫刺激、抗氧化、保肝和胃肠保护活性以及抑制巨噬细胞中泡沫细胞的形成等[3]。红枣多糖的结构和生理活性也有专门论述[13]。

1.3.1 枣多糖 最近关于枣多糖的研究结果表明,枣水溶性多糖可提高单核巨噬细胞的吞噬活性,影响促炎细胞因子(TNF-α、IL-1β、IL-6)的表达[14]。从骏枣中分离出一种消化性多糖(ZJP),在RAW264.7 巨噬细胞中发现ZJP 抑制一氧化氮(NO)的产生并降低促炎细胞因子(如COX-2、TNF-α、IFN-γ和IL-17)的水平,其机制在于抑制信号蛋白p-38 和JNK 的磷酸化,通过NF-κB 和p38/JNK-MAPK 信号传导通路发挥抗炎作用[15]。枣酸性多糖可显著增加小鼠脾脏和胸腺指数,促进血清溶血素形成,增强巨噬细胞的吞噬活性和抑制小鼠足垫水肿,是一种有效的潜在免疫调节剂[16]。枣中性多糖还呈现出一种剂量依赖地降血脂活性,是一种天然的降血脂药[17]。枣中水溶性木质素-碳水化合物复合体可刺激脾淋巴细胞增殖,增强RAW264.7 细胞的吞噬功能和NO 产生[18]。这些研究结果揭示不同枣多糖组分在机体炎性反应、免疫调节和血脂控制中发挥不同的生理作用,有助于枣多糖的深入开发利用。

表1 不同品种红枣与玉米、小麦和稻谷营养成分比较

1.3.2 酚类 前期关于枣植物多酚(Plant Polyphenol,TP)功能的研究主要聚焦于抗癌和抗氧化性[3]。近期发现抗坏血酸、多酚和原花青素是产生抗氧化活性的主要成分,而不同枣品种中的活性成分含量和抗氧化能力存在差异[19]。枣皮提取物含有的酚类化合物含量高于果肉,枣皮可以作为天然抗氧化剂的廉价来源[20]。研究者也从西班牙4 个枣品种中鉴定了总共25 种多酚化合物,含量因品种而异,而黄烷醇Flavan-3-ols 是枣中主要的多酚类,占多酚总量的92%[21]。对不同组分枣提取物的抗氧化性分析发现,脂质组分的抗氧化活性最低(约0.08 mmol/100 g);富含黄烷醇和黄酮醇组分的抗氧化活性比脂质组分高50 倍(4.27 mmol/100g),而具有较高缩合单宁的组分(聚合原花青素)氧化活性最高(25.4 mmol/100g)[22]。果实的酚类组成受发育阶段影响,抗氧化活性受黄烷醇和缩合单宁的影响较大[22],而未成熟枣的果肉中酚含量、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)清除活性和铁离子抗氧化能力(FRAP)值较高,且抗糖化作用更强[23]。枣酚类物质的含量与品种、收获阶段和果实部位有关,而其组分的比例又影响生理活性。通常认为,枣含糖量高,不宜于糖尿病患者食用。近期研究发现,枣粉可改变小鼠胰岛素受体、胰岛素受体底物1、磷酸肌醇3-激酶、Akt 和过氧化氢酶的肝蛋白表达,改善胰岛素抗性,可用于缓解由高脂和高果糖饮食导致的血脂异常和胰岛素抵抗[24],这一生理活性可能与多酚有关。

1.3.3 环核苷酸 枣的神经保护活性包括保护神经细胞免受神经毒素应激、刺激神经元分化、增加神经营养因子的表达、促进记忆和学习等,类黄酮、cAMP 和酸枣甙是产生上述生物活性的潜在生物活性成分,机制与cAMP-PKA-CREB 信号传导、抗氧化活性和调节激素分泌有关[20]。大枣富含环核苷酸(cAMP 和cGMP)[25],cAMP 和cGMP 含量均以果皮中最高,果肉、叶片其次,吊梗中最低[26],且环核苷酸主要在成熟后期积累[27]。不同品种枣cAMP 含量通常为500~1 000 mg/kg DM(干物质),枣cAMP 浓缩液可抑制B16F0 和Li-7 肿瘤细胞生长[28]。经酵母菌发酵后的冬枣粉还会增加cAMP含量,提高免疫力低下小鼠的免疫功能[29]。从枣中提取cAMP 和cGMP 作为枣的深度开发方向之一,正引发研究者的关注。

1.3.4 挥发性成分及风味 在枣中挥发性成分和果香味方面也取得新进展,通过顶空固相微萃取结合气相色谱质谱法(HS-SPME/ GC-MS)和电子鼻(E-nose)方法,在枣中共鉴定出51 种芳香化合物,其中己酸、己醛、(E)-2-己烯醛、(Z)-2-庚烯醛、苯甲醛和(E)-2-壬烯醛为主要香气成分,占比超过70%[30]。脂肪酸也是影响果香味的重要组分,在枣中鉴定出7 种脂肪酸与枣香有关,主要为C16:0、C16:1n7、C18:1n9c 和C18:2n6c,而在半红阶段收获的枣整体风味较佳[6]。西班牙学者在4 个枣品种中鉴定出11 种脂肪酸,在果肉中主要是C16:1n7,在果皮中主要是C18:1n9 和C16:0,不同品种间脂肪酸含量存在差异[31]。在适宜阶段采收无疑地将增加枣的风味,而选择性培育不同风味的枣品种将拓宽市场前景。

1.3.5 有机酸和矿物质 对枣中有机酸和矿物质成分进行深入分析,发现苹果酸(120~509 mg/100 g 鲜重)和柠檬酸(29.4~181 mg/100 g 鲜重)是主要的有机酸,而铁(5.27~12.5 mg/100g DM)、钙(16.2~30.2 mg/100g DM)和镁(51.2~70.0 mg/100g DM)在果实中含量丰富[32],是畜禽营养中酸味调节剂、铁和钙的良好来源。硒(Se)具有抗癌、抗氧化、增强人体免疫力、调节蛋白质合成等多种功能。最近关于枣中Se 含量的研究表明,通过叶面喷施Se 肥,可在枣果中富集Se,并改变枣果中营养成分;Se 喷洒量在50 mg/L 时枣果中维生素C 含量增加了20.94%,可溶性糖、总黄酮和糖/酸比例也随之增加,并且平均单果重和产量呈增加趋势[33],表明通过植物营养措施调控枣中Se 含量。

近年来国外研究人员对红枣的活性成分和生理功能越发关注,有研究发现枣乙醇提取物在试验小鼠体内具有抗腹泻和抗菌活性,其生理功能可能部分归因于三萜类物质桦木酸和槲皮素的存在[34]。韩国研究者发现,枣通过增强Foxo 活性,调节果蝇中与衰老相关的基因表达,延长寿命达11.1%并增加对环境胁迫的耐受性[35];枣粉可改变小鼠胰岛素受体、胰岛素受体底物1、磷酸肌醇3-激酶、Akt 和过氧化氢酶的肝蛋白表达,改善胰岛素抗性,可用于减轻由高脂和高果糖饮食导致的血脂异常和胰岛素抵抗[24]。

2 枣在畜禽生产中的应用

收获枣果中20%~25%属于残次品,包括次果、裂果、残果和病果。据近3 年(2015—2017 年)干枣产量(500 万t/年)估计,可产生残次枣100~125 万t/年。大量的残次品资源及相对低廉的价格为红枣在饲料领域的应用提供了可能。当前国内已经出现的残次枣饲用产品有干枣粉、枣颗粒、发酵枣粉、含枣颗粒料等,而枣产品在畜禽饲料中的应用研究几乎都由我国研究者开展。

2.1 枣在猪中的应用 目前已在仔猪、生长猪、育肥猪和围产期母猪中开展残次枣粉或发酵枣粉的饲用研究。在大枣浆果(湿果)中加入特异性酶及菌种发酵,低温干燥制成成品后,在杜× 长× 大三元杂交商品仔猪添加0.4%的发酵枣粉或大枣浆果,发现发酵枣粉可增加日增重和降低仔猪腹泻指数[36]。另有研究报道,10%~20%生物发酵枣粉替代玉米可增加斯格生长猪的采食量和日增重,且15%替代组中耗料增重比降低[37],认为15% 替代组饲喂效果最佳。在围产期母猪研究中报道,未发酵枣粉中粗蛋白质含量为6.26%、粗脂肪含量为4.10%、粗灰分含量为1.9%、粗纤维含量6.6%、水分含量为9.91%,经发酵后枣粉中粗蛋白质含量为9.10%、粗脂肪含量为2.20%、粗灰分含量为7.40%、粗纤维含量5.80%、水分含量为14.10%;发酵后蛋白质增加达50%,粗脂肪减少46%,粗纤维变化不大[38]。妊娠中期至泌乳期14 d,在母猪日粮中添加4% 未发酵枣粉或4% 发酵枣粉,不影响母猪采食量,但添加发酵枣粉提高断奶仔猪存活率和7 日龄仔猪窝重;与零添加组相比,添加枣粉或发酵枣粉显著降低了妊娠109 d 母猪血浆尿素氮含量,降低泌乳14 d 母猪的胰岛素抵抗指数;添加枣粉或发酵枣粉降低了粪便中细菌Clostridium 数量,可缓解母猪围产期氧化应激、胰岛素抵抗、母猪便秘且可提高母猪生产性能[38]。上述研究都表明,枣粉或发酵枣粉替代玉米后,可改善不同阶段猪生产性能。

2.2 枣在鸡中的应用 枣粉在肉鸡和蛋鸡中的应用均有研究,用枣粉替代太行鸡日粮中10%~15%玉米,可降低太行鸡应激反应,加快体内蛋白质的合成代谢速度,增加血清球蛋白含量,促进机体免疫器官生长发育,增强对病原的抵抗力,从而提高太行鸡存活率[39]。赵艳秀[40]测定了枣粉的营养成分含量并推荐在蛋鸡日粮中添加10% 枣粉,结果发现提高产蛋性能和降低蛋黄中胆固醇含量。类似地,马可为等[41]研究发现,饲喂10%枣粉替代玉米,降低海兰灰蛋鸡血清中甘油三酯和总胆固醇,提高低密度和高密度脂蛋白胆固醇、总抗氧化能力及免疫球蛋白IgG。从现有研究来看,枣粉能提高家禽产肉和产蛋性能,可在禽饲料中推广应用。

2.3 枣在反刍动物中的应用 在肉牛方面,赵金香等[42]用18% 伤残枣替代氨化玉米秸秆饲喂育肥牛,日增重提高。类似地,体内和体外试验均表明,将残次枣制成含5%~25% 枣粉的颗粒饲料可以促进肉牛瘤胃发酵,提高饲料利用效率,提高日增重,以15% 的添加水平较适宜,但不影响胴体性状及各项肉品质指标[43]。总体上,枣粉可改善肉牛前胃发酵及后肠消化代谢参数,提高生长性能,但不影响肉品生产及肉质。

在羊应用上,添加15%~20%由皱缩枣和开裂枣制成的枣粉,增加山羊血液中过氧化氢酶活性和超氧化物歧化酶活性,提高免疫球蛋白含量[44]。5%~20% 枣粉替代玉米增加晋岚绒山羊干物质摄入量和平均日增重,提高了干物质、有机质、粗蛋白质和酸性洗涤纤维的消化率,增加净肉量及屠宰率;背最长肌的Warnerbratzler 剪切力和pH 随着枣粉的添加而下降,降低背最长肌粗脂肪含量,提高肌肉蛋白质和氨基酸含量及Ca、K、Mg、Na、Mn、Fe 和Zn 含量,不影响脂肪酸组成,最佳替代量为15% 枣替代玉米,可以促进生长性能,改善肉质[45]。

红枣对反刍动物产奶性能的影响报道较少。先前有研究表明,组合添加饲料枣和新鲜啤酒渣可弥补日粮中赖氨酸含量不足,有助于提高奶牛产奶量[46]。近来研究报道发现,饲喂6%~18% 低质量海枣(LDP)能够提高中期泌乳萨能奶山羊乳和血液的总抗氧化能力(TAC),提高瘤胃丙酸浓度和降低乙酸浓度,LDP 可以部分替代奶山羊日粮且对动物生产性能无负面影响,添加18% 效果较好[47]。海枣含糖率44%~88%、粗蛋白质2.3%~5.6%、粗脂肪0.2%~0.5%、纤维6.4%~11.5%,也含有多种维生素和生物活性成分[47],与红枣营养组成和活性成分相近,推测红枣对奶山羊的影响与此类似。

综上研究发现,在畜、禽和反刍动物[37,39,43,45]中,10%~15%枣替代玉米时饲喂效果较好,具有增加饲料适口性、提高动物采食量、促进消化道吸收营养成分、改善饲料转化率、改善肠道微生物体系、改善部分畜产品品质的作用;可增加免疫力从而减少抗生素使用,而发酵枣粉的增产效果也不错。在集约化饲养条件下,畜禽易遭遇营养应激、肠道消化机能障碍、氧化应激等问题。基于红枣的营养物质和活性成分认为,红枣具有作为能量饲料、生长促进剂、抗氧化剂、调味和诱食物质及赋形剂等潜力,在畜禽饲料中具有广阔应用前景。

3 枣饲用产品应用面临的主要问题

尽管枣的食用特性和生理功能已得到广泛研究数据的支持,然而残次枣主要由次果、裂果、病果和残果组成,可能存在有毒有害物质、加工工艺不合理、产品标准不规范、饲喂方法不当等问题,影响畜禽饲用。

3.1 加工工艺 枣核壳硬度高、粉碎不佳可能降低适口性、加剧动物牙齿磨损、损伤肠道黏膜、降低营养物质消化率,甚至造成足部物理损伤。2015 年有报道称奶牛在饲喂枣核破碎不完全的枣粉后,枣核刺入并镶嵌于牛蹄底部,造成蹄底损伤或蹄底溃疡,整个养殖场超20%奶牛发生肢蹄病;停喂枣粉、彻底清除牛舍枣核并开展修蹄、蹄浴等措施后,该场奶牛肢蹄病的发病情况得到良好控制[48]。粉碎不佳枣核对消化道的影响尚未见报道。

不同加工温度及工艺技术影响红枣品质及适口性。70℃热风干燥降低红枣抗氧化活性,而真空冷冻干燥方式下总多酚、花色苷和总黄酮含量和抗氧化性均佳,微波法次之[49]。且热风干燥可降低红枣中维生素C 和游离氨基酸,而高温致使氨基酸与糖间发生的美拉德反应,增加苦味[50],可能降低适口性。饲用枣的加工方式需要进一步优化。

3.2 有毒有害组分 枣树病虫害不少,典型的有枣步曲、枣粘虫、桃小食心虫、食芽象甲、黑斑病等。针对常发病虫害,在生产中通常选用有内吸性作用的有机磷农药和触杀性杀虫、杀菌药剂及杀螨剂等,由此对于残次枣果中有机磷农药残留危害饲用安全存在担忧。对山西省太谷县所产的鲜枣、干枣和裂果枣中的77 种农药残留的分析与检测发现,仅4 种有机磷农药检出[51],且含量低,表明饲喂正常和裂果枣对畜禽健康几乎没有影响。

病果和缩果主要是由真菌引起。黑斑病是主要的红枣病害之一,致病菌是链格孢菌,发生黑斑病的鲜枣质量降低5.33%~45.61%,在硬度、含水量、色度等外观品质方面明显下降;维生素C、蛋白质、含糖量、可滴定酸等内在品质均明显下降[52]。真菌产生的次生代谢产物真菌毒素具有较强的致癌和致畸性,可损害机体的肝脏、肾脏、神经组织、造血组织及皮肤组织等[53]。在鲜枣、干枣和裂果枣中检出了几种真菌毒素[51],但含量对畜禽危害较小。但在病枣中检测到交链孢菌酮酸(TeA)、交链孢酚单甲醚(AME)和交链孢酚(AOH)3 种毒素,且含量与病级呈递增现象[52]。何丽等[54]和Wang 等[32]也报道了受染枣果中链格孢毒素含量增加的现象。值得注意的是,作为饲料来源的残次枣中毒素含量可能高于正常果,但目前各国尚未针对链格孢霉毒素制定限量标准[53]。另外,缩果枣苦味物质含量高于正常饱满枣[50],而饲用枣中缩果枣占比更多,可能降低枣饲料适口性。残次枣中难以将病果与未病果分开,残次红枣的脱毒问题将是制约这一资源利用的关键问题,而对于枣真菌毒素在畜禽中致危剂量、代谢过程及在畜产品中的蓄积问题尚待阐明。

3.3 产品标准与饲喂规范 饲用枣粉及发酵枣粉等为新兴产品,目前未有关于枣粉产品质量的国家或行业标准及饲喂规范。近期,山西省出台一项《枣粉饲料饲喂育肥羊技术规程》(DB14T 1477-2017)地方标准,将无病无菌无霉枣粉根据粗蛋白质含量(5%~6%、6%~7%及≥7%)、粗纤维含量(≤6%、6%~8%及8%~12%)、粗灰分含量(≤2.0%、2%~3% 及3%~4%)分成3 级,并提出采用在20~45 kg 绵羊和山羊中用5%~20%枣粉替代玉米进行育肥。这项标准对饲用枣原料、产品和饲喂方法有指导作用,但在枣饲料产品原料标准、加工工艺及成品标准等方面需更加细致地规范,确保产品质量稳定和饲用可靠性。

总体而言,枣适口性好,糖含量和能量高,蛋白质含量不高,宜作为能量饲料;枣中氨基酸组成不平衡,钙和磷含量变化大,需注意调整氨基酸和钙磷添加量。红枣富含多糖、酚、维生素、三萜酸和铁等,具有抗腹泻、抗菌、提高免疫功能、抗氧化等生理功能,在畜禽生长促进剂、抗氧化剂、调味和诱食剂方面有广泛应用前景。下一步可围绕残次枣在不同畜禽中的消化代谢和最佳饲喂量、加工工艺优化、有毒有害成分去除、产品标准规范等方面开展。

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