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 100089 1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倍和倍，苜蓿总养分产量比大豆和谷子多倍和倍。
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%，现蕾期 %，初花期%，盛花期%，花后期%。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。
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着，变幅在%—%。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,. 1983; Luckett, . et al 1967）。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,. 1983; Luckett, . et al 1967）。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,. 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，一般从增加到，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,. 1973; Chesson, A. 1983），在苜蓿中消化系数在850—980g/kg（Chesson, A. 1983）。
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）
*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）
2 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，显着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< %、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，叶绿素可以显着提高鱼肉的鲜美程度
源，可以调节畜体代谢；叶黄素可（，1985）；胡萝卜素作为无活性的V
A
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 %）
3 苜蓿特种用途产品开发
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100g 鲜重，蛋白质含量在萌发后第五天由原来（种子）的%提高为%，谷氨酸、天门冬氨酸之和萌发后第五天由原来（种子）的%提高到%，矿物元素钾、镁、磷、铜分别提高%、%、%、%（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。
苜蓿医药及保健品开发
苜蓿叶蛋白中?-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，进食的苜蓿叶蛋白能够显着提高大学生红蛋白含量，改善贫血状况。
目前，常见的几种苜蓿医药及保健产品有：美国的苜蓿保健片、日本的苜蓿保健茶、苜蓿面粉添加剂、苜蓿叶蛋白添加剂、苜蓿饮料、苜蓿纤维胶囊等。
苜蓿化工产品开发
利用苜蓿叶蛋白开发化妆品、洗涤用品等日用化工用品正方兴未艾，逐步走向朝阳。利用苜蓿为原料，萃取出天然的、无刺激性的高级化妆品，有让肌肤留住水分的效力、不刺激肌肤，也有消炎止痘之功效，使肌肤保持良好的新陈代谢。还有报道，利用苜蓿原料开发造纸的纸浆，用作发电的燃料，制作消除硝酸盐的生物药剂。
苜蓿中植物营养调节剂开发
这方面的开发仍处于研究探索阶段，未见工厂化商品生产的报道，但具有开发前景。张秀芬等（1990）将提取叶蛋白后的废液，稀释后灌溉小麦幼苗，对其具有明显促进生长发育的作用。
苜蓿中酶制剂开发
随着转基因技术的快速发展，转基因苜蓿作为生物反应器，用于进行工业酶制剂的生产，已经成为近年来研究和开发的热点。李聪（2001）系统介绍了利用转基因苜蓿作为生物反应器提取酶蛋白的过程。目前，研究较为成功的有两种酶，即Mn依赖型的木质素过氧化物酶（Mn-P）和α-淀粉酶。
综上所述，苜蓿产业既是一个具有古代文明、历史渊源的种养联动产业，又是一个方兴未艾的朝阳产业。随着高新技术发展，苜蓿产业延伸，特种用途产品的深度开发，必将为苜蓿产业的持续稳定发展、苜蓿增值增效发挥巨大的推动作用。
主要参考文献
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曹致中，席亚丽等.苜蓿叶蛋白提取及其深加工.首届中国苜蓿发展大会，109—116，2001年5月
席庆国.谈苜蓿食品的开发利用. 首届中国苜蓿发展大会，132—134。
李聪.苜蓿中酶制剂的开发研究—转基因苜蓿作为生物反应器生产工业酶制剂的前景.首届中国苜蓿发展大会，134—136。
《中国饲料成分及营养价值表》，中国饲料数据库，2000年第11版。
《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。
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Luckett, . et al, Composition and digestibility of alfalfa leaf and stem fractions. J. ., 1967(26):936.
Brice,., and The degradation of isolated hemicellulose and lignin-hemicellulose complexes by cell-free rumen cellulases. Carbohydr. Res. 1982,101:93-100.