蔬菜尾菜飼料化利用及其對動物機體影響的研究進展

■王夢芝楊 楠閻 璐丁若妍

（1.揚州大學(xué)動物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇揚州 225009；2.省部共建綿羊遺傳改良與健康養(yǎng)殖國家重點實驗室，新疆農(nóng)墾科學(xué)院，新疆石河子 832000）

我國屬于農(nóng)業(yè)大國，蔬菜作物的種植面積和產(chǎn)量位居世界前列。據(jù)報道，我國蔬菜的種植面積和產(chǎn)量分別占世界的43%和49%，2018年我國蔬菜產(chǎn)量達7 億噸[1]。隨著蔬菜產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展和市場要求越來越高，蔬菜尾菜的產(chǎn)生量也越來越多。尾菜中含有大量水分和營養(yǎng)物質(zhì)，并可能攜帶病菌蟲卵，若是處理不當(dāng)，不僅會造成資源浪費，還會對生態(tài)環(huán)境和蔬菜種植造成嚴(yán)重危害。據(jù)統(tǒng)計，各類蔬菜在生產(chǎn)過程中的尾菜比率為16.5%～63.5%，平均達33.6%[2-4]。蔬菜尾菜具有較高的含水量為90%左右，且揮發(fā)性固體含量高，易于生物降解。在堆放、儲存和運輸過程中容易產(chǎn)生惡臭氣體。蔬菜尾菜干物質(zhì)養(yǎng)分含量高，但由于新鮮尾菜水分含量高，用常規(guī)處理方法難以實現(xiàn)完全資源化利用。近年來，尾菜處理利用已經(jīng)被相關(guān)部門納入循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展和農(nóng)村人居環(huán)境整治中并取得初步成效。

1 尾菜飼料化利用技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 尾菜的資源化利用方式

目前尾菜的資源化利用方式主要有飼料化、肥料化和能源化等，不同尾菜處理方式具有不同的特點（見表1）。國內(nèi)外有關(guān)尾菜利用方式的報道主要集中在生產(chǎn)肥料、制取沼氣、制備青貯飼料或直接飼喂畜禽和提取天然產(chǎn)物等方面[5-14]。但由于尾菜含水量高、季節(jié)性強，上述利用方法受限因素較多，在國內(nèi)尚未大規(guī)模推廣應(yīng)用。

表1 尾菜資源化處理技術(shù)比較

1.2 尾菜飼料化利用技術(shù)現(xiàn)狀

尾菜飼料化是指通過生物或物理技術(shù)處理將尾菜轉(zhuǎn)變?yōu)轱暳?，用于替代部分飼料，可提升飼料的養(yǎng)分、降低飼養(yǎng)成本[3]。將尾菜加工成粗飼料，既豐富了飼料資源，又實現(xiàn)了資源化利用。飼料化處理技術(shù)簡單、設(shè)備投資小，但處理速率較慢，具有飼料使用安全性和可靠性的問題，只能作為添加飼料使用，不能作為主飼料使用等問題，需要進一步的技術(shù)改進。

尾菜飼料化利用的方式多樣，但各項技術(shù)尚不成熟，而且主要應(yīng)用在養(yǎng)殖農(nóng)戶。農(nóng)戶對于尾菜的飼喂方式只是將尾菜收集后與谷物或其他食物混合供家禽家畜食用，在節(jié)省飼料費用的同時，增加家禽家畜對各種營養(yǎng)元素的攝入量，降低養(yǎng)殖成本，提高養(yǎng)殖品質(zhì)[15]。規(guī)模化養(yǎng)殖場所需青、粗飼料量較大，但由于采購尾菜品質(zhì)參差不齊、與蔬菜基地協(xié)調(diào)尾菜調(diào)運、不同尾菜的飼料化應(yīng)用技術(shù)不成熟等方面的問題尚未解決，導(dǎo)致尾菜飼料化大規(guī)模應(yīng)用于規(guī)?；B(yǎng)殖場難以實現(xiàn)。尾菜飼料化的應(yīng)用技術(shù)仍需攻關(guān)，以為個體養(yǎng)殖戶發(fā)展提供保障，促進尾菜飼料化利用技術(shù)規(guī)?；l(fā)展，在現(xiàn)有飼料原料價格飛漲的趨勢下降低部分飼料成本。

1.3 尾菜飼料化的主要技術(shù)方式

尾菜中含有纖維素和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)，但是直接飼喂不易被動物高效吸收利用，需要進一步加工處理[16]?？茖W(xué)地處理與養(yǎng)殖，不但可豐富飼料資源，而且可實現(xiàn)尾菜的資源化利用。目前青貯飼料、加工飼料粉、尾菜發(fā)酵蛋白飼料是尾菜加工飼料的最主要的處理方式。

個體農(nóng)戶通常使用尾菜作為飼料飼喂家畜，常見的飼喂方法是直接飼喂或者切碎后飼喂，這種飼喂方法仍然存在局限性，不能很好地保存尾菜。因此，為了科學(xué)、合理地利用尾菜飼喂家畜，為種植戶、加工企業(yè)減少損失，提高養(yǎng)殖戶的經(jīng)濟效益，減少資源浪費和環(huán)境污染，徐大文[17]研制了一套加工尾菜飼料粉的技術(shù)，其中包括選料、清洗、切料、瀝水、烘干、粉碎、殺菌、計量包裝和入庫等加工步驟，最終將殺菌后的尾菜粉末密封打包，可實現(xiàn)延長保存期限。但該技術(shù)應(yīng)用涉及到不同種類尾菜的營養(yǎng)價值不同，在尾菜飼料粉制作和飼喂時還應(yīng)考慮到營養(yǎng)均衡性，多品種尾菜混合制作飼料粉的效果更佳。

國內(nèi)外對尾菜飼料化利用加工處理技術(shù)研究也有相關(guān)報道。Pieszka 等[18]的研究發(fā)現(xiàn)，育肥豬飼糧中直接添加蔬菜渣對其生產(chǎn)性能和肉品質(zhì)無顯著影響，且由于蔬菜尾菜中含有較大水分、強季節(jié)性和保存周期短的特點，其在作為青綠多汁飼料飼喂動物受到了一定程度的影響?？梢酝ㄟ^青貯處理延長飼料儲存時間，提高飼料的營養(yǎng)價值及品質(zhì)，改善適口性，有助于動物的采食；經(jīng)加工的飼料蛋白質(zhì)可以提高動物的消化功能和動物產(chǎn)品的品質(zhì)[19]。戚如鑫等[20]研究南方農(nóng)區(qū)尾菜稻草混貯飼料的飼用價值，結(jié)果表明稻草與尾菜比為4∶6 時可提高稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯的粗蛋白含量（7.32%）及可溶性碳水化合物的含量（20.34 mg/g），降低了中性洗滌纖維含量（52.80%）及酸性洗滌纖維含量（32.55%）。青貯尾菜加工技術(shù)研究已逐步取得進展，諸多對尾菜和秸稈的復(fù)合微生物青貯研究也在初步深入，已經(jīng)從肯定青貯尾菜的飼用價值深入到探索青貯尾菜飼料的制作工藝與參數(shù)中。

利用微生物在尾菜中的生長繁殖和新陳代謝，可以積累有用菌體、酶和中間代謝產(chǎn)物來生產(chǎn)和調(diào)制飼料[16]。張繼等[9]以高山娃娃菜的尾菜為底物，添加麩皮和發(fā)酵混合菌，對于發(fā)酵產(chǎn)物中蛋白質(zhì)的含量具有顯著提升作用，可以作為飼料使用。實際生產(chǎn)應(yīng)用中，藍婧婷等[21]利用花椰菜尾菜、玉米、豆粕、米糠等與復(fù)合益生菌菌劑進行全價飼料固態(tài)微生物發(fā)酵研究，發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)飼糧中補充花椰菜發(fā)酵飼料可以降低保育豬的腹瀉率，提高生產(chǎn)性能。尾菜發(fā)酵可以提高飼料的營養(yǎng)價值，與微生態(tài)制劑的聯(lián)合使用也可改善動物機體健康水平。

通過加工尾菜飼料粉、尾菜青貯飼料、尾菜發(fā)酵蛋白飼料等的研究，發(fā)現(xiàn)尾菜具有適口性好、成本低等明顯的優(yōu)勢。尾菜飼料化應(yīng)用的前景廣闊，越來越多的研究者投入到尾菜飼料化的研究中，為尾菜飼料化發(fā)展提供了理論依據(jù)。

2 尾菜飼用價值及所含活性物質(zhì)

尾菜含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，是較好的飼料資源[22]。表2 的數(shù)據(jù)顯示[22-24]，尾菜具有含水量過高和易變質(zhì)的特點，處理難度比畜禽糞便高，其處理工藝與畜禽糞便堆肥處理相比還不完善，有很大的研究與提升空間；同時尾菜中氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素含量豐富，如果能夠回收，將會大大提高尾菜資源利用率。因此，合理利用尾菜資源不僅有利于生態(tài)環(huán)境發(fā)展、資源循環(huán)節(jié)能減排，也能在降低生產(chǎn)成本的同時提升種植業(yè)的邊際效益，具有十分重要的意義[22]。

表2 尾菜原料成分及含量

大白菜、甘藍、紫甘藍等蔬菜是制作各種發(fā)酵蔬菜制品的主要原材料[24-27]。這些蔬菜的尾菜不僅含有豐富的膳食纖維、維生素和鈣、鐵、鋅等礦物元素，還具有能夠促進人體健康的各類植物化學(xué)物質(zhì)，例如硫苷、黃酮和花青素等[28-31]。

硫代葡萄糖苷（簡稱硫苷）是蔬菜中一類重要的次生代謝物。其抗?fàn)I養(yǎng)作用表現(xiàn)為降低飼料適口性和動物的采食量，攝入量過大容易引起動物中毒，從而影響動物健康，且長期食用易使動物器官組織形態(tài)發(fā)生改變，降低動物的生產(chǎn)性能。在尾菜發(fā)酵過程中，硫苷被代謝為異硫氰酸鹽等活性產(chǎn)物，這些代謝產(chǎn)物具有抗氧化、抗癌、調(diào)節(jié)腸道菌群等多種生理功能。乳酸菌發(fā)酵對硫苷的代謝機制包括促進硫苷從蔬菜中釋放，以及使其發(fā)生降解。尾菜發(fā)酵依賴于原材料攜帶的乳酸菌及人工接種發(fā)酵劑的生長繁殖活動。在異型發(fā)酵乳酸菌和同型發(fā)酵乳酸菌交替作用下，蔬菜中糖類被轉(zhuǎn)化為乳酸、乙酸等代謝產(chǎn)物，降低了體系pH。一方面，發(fā)酵抑制腐敗菌生長，延長蔬菜產(chǎn)品的保質(zhì)期；另一方面，發(fā)酵可產(chǎn)生有機酸、氨基酸等營養(yǎng)成分以及特征性風(fēng)味和滋味[32]。研究顯示，乳酸菌對硫苷具有轉(zhuǎn)化能力，且存在菌株差異性，并受到多種外在因素影響。在尾菜的發(fā)酵處理應(yīng)用中，可根據(jù)硫苷的代謝作用比較不同青貯發(fā)酵菌種的差異，為調(diào)控發(fā)酵尾菜中硫苷向高活性的代謝產(chǎn)物方向轉(zhuǎn)化提供理論依據(jù)。

黃酮作為植物的次生代謝產(chǎn)物廣泛存在于植物中[33]。黃酮類物質(zhì)是一種天然食物非營養(yǎng)素成分[34]，大量研究表明，相當(dāng)一部分黃酮類物質(zhì)具有顯著的生理及藥理活性，如抗氧化、抗病毒、抗炎、調(diào)節(jié)血管滲透性、中樞抑制、神經(jīng)保護等功能[35-37]。黃酮類物質(zhì)作為一類具有多種生理活性的天然物質(zhì)，已成為當(dāng)前國內(nèi)外食品開發(fā)研究中的一個熱點[38]。吳朝霞等[39]研究表明，葉菜中黃酮含量遠高于果菜、根莖菜中的黃酮含量，說明黃酮類物質(zhì)主要存在于尾菜的葉片中。對于黃酮類物質(zhì)的研究集中于黃酮類物質(zhì)的代謝機制、營養(yǎng)保健與藥用價值，對于動物來說，黃酮類物質(zhì)是一種天然活性物質(zhì)，來源廣泛、安全性高，可為動物機體帶來諸多益處。

花青素是自然界中一類廣泛存在于植物中的水溶性天然色素，花青素營養(yǎng)價值高，研究者們試圖尋找花青素含量豐富的植物原料，從中提取花青素并投入到商業(yè)生產(chǎn)，開拓花青素應(yīng)用市場，主要用于食品著色、染料、醫(yī)藥、化妝品等方面[40]。大量研究表明，花青素具有很強的抗氧化作用，可以清除體內(nèi)的自由基，降低氧化酶的活性，改善高甘油酯脂蛋白的分解代謝，抑制膽固醇吸收；抗變異、抗腫瘤、抗過敏，預(yù)防高血壓及心腦血管疾病，減緩肝功能障礙，改善視力，調(diào)節(jié)心情等[41]?；ㄇ嗨鼐哂辛己玫臓I養(yǎng)和藥用價值，可以提高機體抗氧化作用，為抵抗疾病帶來無限希望，而花青素本身具有較佳的抗氧化能力，可以提高尾菜作為飼料的抗菌作用。

尾菜所富含的諸多特殊活性物質(zhì)，使其在飼料化應(yīng)用中凸顯優(yōu)勢，科學(xué)、合理、及時地利用好蔬菜尾菜，可使動物飼養(yǎng)行業(yè)發(fā)展前景更加廣闊，在節(jié)省成本的同時提高動物體健康水平，為畜禽行業(yè)發(fā)展帶來更多機遇。

3 尾菜飼料化應(yīng)用技術(shù)

3.1 尾菜加工飼料粉

蔬菜尾菜是一種適口性好、營養(yǎng)豐富的飼料原料。將蔬菜尾菜加工成粗飼料，不僅可以達到長期保藏尾菜的目的，減少了因腐爛造成的損失，能大大降低貯藏、運輸、包裝等方面的費用，便于飼喂和配制配方飼糧；其次，還具有保存和食用方便、可調(diào)性強及營養(yǎng)豐富等特點。徐大文[17]研發(fā)的加工飼料粉技術(shù)，為尾菜飼喂動物提供參考。楊富民等[42]對白菜、甘藍、芹菜商品化處理產(chǎn)生的尾菜采用畜禽粗飼料制粒和制塊工藝，研發(fā)了尾菜飼料化生產(chǎn)線，并對主要設(shè)備工藝參數(shù)及尾菜生產(chǎn)畜禽顆粒及蜂窩塊狀粗飼料輔料配比進行了優(yōu)化。尾菜加工飼料粉技術(shù)可以保持原有尾菜的營養(yǎng)風(fēng)味，被用作原料加工成其他飼料，成為一種綠色、健康的飼料產(chǎn)品。尾菜加工飼料粉技術(shù)亦可作為一種飼料添加劑進行使用，降低養(yǎng)殖成本。

3.2 尾菜發(fā)酵飼料

發(fā)酵飼料是指在飼料中添加有益微生物發(fā)酵，通過益生菌發(fā)酵可產(chǎn)生對動物健康和生長性能有積極影響的生物活性物質(zhì)[43]。發(fā)酵飼料具有營養(yǎng)價值高、適口性好的特點[44]。藍婧婷等[21]研究表明，飼糧添加20%尾菜發(fā)酵飼料能夠降低保育豬的腹瀉率，促進腸道發(fā)育，增加腸道微生物菌群豐度及多樣性，增強免疫性能，提高生長性能和經(jīng)濟效益。朱凱等[45]研究表明，綿羊日糧中添加尾菜發(fā)酵飼料可提高其生長性能、屠宰性能及肉品質(zhì)。由此可知，蔬菜尾菜發(fā)酵飼料飼喂動物可提高動物生長性能，是一種優(yōu)質(zhì)的飼料。但不同尾菜種類和添加量、不同發(fā)酵菌種和添加量的飼料配方還需進一步優(yōu)化。

3.3 尾菜青貯飼料

自德國學(xué)者Reihelu發(fā)表有關(guān)青貯工藝的論文以來，世界范圍內(nèi)對青貯包裹技術(shù)開發(fā)利用的研究所涉及的領(lǐng)域，從最初的微生物學(xué)、生物化學(xué)、營養(yǎng)學(xué)逐漸擴展到收割、機械制造等，圍繞著微生物發(fā)酵、青貯包裹、青貯添加劑、高原青貯技術(shù)、谷物濕貯、青貯原料收獲方式和時期及收割方式等問題不斷進行深入研究。青貯裹包技術(shù)已成為世界上先進實用技術(shù)之一，并在西方發(fā)達國家被廣泛使用。我國也對包裹青貯飼料進行大規(guī)模試驗和推廣應(yīng)用，研究報道都證實了其有良好的營養(yǎng)價值和顯著的經(jīng)濟效益。楊道蘭等[46]采用晾曬萎蔫的花椰菜莖葉、新鮮花椰菜莖葉及玉米秸稈不同比例的混合料為原料進行青貯，研究了不同比例混貯對飼料品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，對經(jīng)過晾曬至水分含量為75%的花椰菜莖葉中加入一定的添加劑，就能夠成功青貯；花椰菜莖葉與玉米秸稈以質(zhì)量比7∶3 混貯，能顯著提高青貯料的可溶性碳水化合物、乳酸和丙酸含量，降低pH、丁酸含量。戴宏偉等[47]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)玉米秸稈、蓮花菜尾菜、酵母按70∶30∶2混合發(fā)酵，可以在一定程度上提高原料中的粗蛋白和粗脂肪含量。牛荇洲[48]以“高原夏菜”為研究對象，生產(chǎn)尾菜青貯飼料，通過壓縮袋裝青貯工藝的正交優(yōu)化試驗，達到生產(chǎn)工藝改良的效果，試驗過程需要對pH 和有機酸進行全程控制，良好的工藝控制是尾菜青貯得以高品質(zhì)保存的重要保證。李海玲等[49]按照小麥秸稈與白菜尾菜配比7∶3、玉米粉添加量5%、酵母粉添加量2%的混合比例，在室溫、pH 為6.6 條件下發(fā)酵2 d，可提高尾菜粗蛋白和脂肪含量，進而提高小麥秸稈和白菜尾菜的有效利用率，實現(xiàn)循環(huán)利用。綜上所述，尾菜青貯技術(shù)雖然簡單、設(shè)備投資小，但具有飼料使用安全性和可靠性的問題，還需進一步優(yōu)化，以提高尾菜飼料化應(yīng)用的可行性。

3.4 尾菜提取物

以尾菜為原料通過有效成分提取分離或生物發(fā)酵等可生產(chǎn)高附加值產(chǎn)物。Baiano 等[50]研究發(fā)現(xiàn)，蔬菜廢棄物中含有營養(yǎng)豐富的酚類化合物，可零成本獲得，使其成為增值食品中有益的成分。據(jù)國內(nèi)外相關(guān)研究報道，尾菜可被加工為蔬菜紙、活性炭等，還可以從尾菜中分離提取葉蛋白、纖維素、葉綠素等有效成分或通過微生物發(fā)酵生產(chǎn)聚羥基烷酸酯、聚乳酸等加以利用[51-53]。雖然尾菜處理成本低，但加工技術(shù)還不夠成熟。目前，國內(nèi)對于尾菜提取物的研究，僅停留在新鮮蔬菜提取物的研究中，蔬菜尾菜的抗氧化活性已被證實[54]，但對于尾菜提取物的飼料化利用尚無進展。

4 尾菜飼料化技術(shù)的開發(fā)思考

國內(nèi)外尾菜處理利用技術(shù)研發(fā)已由減少資源浪費和環(huán)境污染向資源化利用和高價值化開發(fā)轉(zhuǎn)變。但由于尾菜種類、分級、來源等不同，難有統(tǒng)一的處理利用技術(shù)。加之蔬菜季節(jié)性強，尾菜不能長期均衡供應(yīng)，限制了現(xiàn)有尾菜處理利用技術(shù)的推廣應(yīng)用，導(dǎo)致尾菜的利用率并未得到提高。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，從尾菜飼料化利用技術(shù)角度和經(jīng)濟條件分析，其更適合在蔬菜集中種植的地區(qū)推廣。目前，尾菜飼料化處理技術(shù)仍不成熟，并且面臨尾菜分布廣、含水量高、含有大量致病微生物等難題，需要更加深入地研究。今后的研發(fā)或可從以下幾個方面進行：

①對主要大宗蔬菜尾菜的飼料化技術(shù)，如物料配比、過程參數(shù)及調(diào)控技術(shù)、飼料產(chǎn)品質(zhì)量控制等深化研究。

②嘗試將蔬菜尾菜與廚余進行分類分級后聯(lián)合處理制作飼料，實現(xiàn)蔬菜尾菜與廚余的高價值化。

③研究尾菜的高效分級分離技術(shù)，降低尾菜的處理成本，促進尾菜資源飼料化利用。

④尾菜處理技術(shù)配套的工業(yè)化設(shè)備及其處理工藝的研發(fā)，實現(xiàn)尾菜飼料化的產(chǎn)業(yè)化。

在實際生產(chǎn)中，還需根據(jù)蔬菜廢棄物來源的區(qū)域、種類和季節(jié)性等特點，選用合適的處理方法或在此基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新。

5 結(jié)語

我國蔬菜產(chǎn)量大，伴生的尾菜量大，在其飼料化上已有一定的發(fā)展，尤其是在養(yǎng)殖區(qū)域周邊、蔬菜種植較為集中的地區(qū)，對尾菜采取飼料化處理相對較早。但我國蔬菜產(chǎn)區(qū)分散，而且尾菜資源飼料化利用正處于起步階段，需要根據(jù)各地尾菜資源狀況對尾菜利用方式進行針對性地研究。具體體現(xiàn)在尾菜飼料化的物料配比、過程參數(shù)及調(diào)控技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量控制等方面還有所欠缺，不同區(qū)域、不同尾菜飼料化處理的技術(shù)體系還不夠成熟，結(jié)合實際明確研發(fā)目標(biāo)和思路，進行更環(huán)保、更高效化尾菜處理和利用技術(shù)的開發(fā)。