不同木薯葉營養成分對飼養木薯蠶的影響

曹萌萌，楊 龍，陳松筆，安飛飛*

（1中國熱帶農業科學院熱帶作物品種資源研究所/農業農村部木薯種質資源保護與利用重點實驗室，海南海口 571101；2南京農業大學農學院，江蘇南京 210000；3貴州省亞熱帶作物研究所，貴州興義 562400）

0 引言

【研究意義】木薯（Crantz）為大戟科（Euphorbiaceae）木薯屬（Miller）作物，是熱區重要的糧食、生物質能源和飼料作物（鄧干然等，2018；曹升等，2021）。木薯具有耐貧瘠、耐干旱、生物量高、種植管理成本低等優點，其塊根可加工成淀粉及工業酒精等商品，葉片可作食用、飼料加工原料及飼養木薯蠶，莖稈可用于生產食用菌和制作種苗基質。可見，發展木薯產業對緩解我國能源危機和推動社會經濟發展具有重大意義。然而，目前木薯開發利用仍存在諸多問題，如木薯種植業經濟效益不高、淀粉加工和工業酒精產品單一、木薯葉及莖稈等廢棄物未得到充分利用等（曹升等，2021）。木薯葉富含蛋白和氨基酸，尤其是賴氨酸含量明顯高于柱花草等豆科牧草，人們對木薯葉的綜合利用也逐漸受到關注，且木薯葉的高生物產量有利于解決木薯蠶飼料的供應問題。因此，通過分析木薯葉營養成分，了解不同營養成分對木薯蠶生長發育的影響，可為進一步篩選出適宜飼養木薯蠶的品種及加強木薯葉飼用化提供參考依據。【前人研究進展】木薯葉中的蛋白含量高達20.0%～36.4%（周璐麗等，2020），除蛋氨酸外，其他氨基酸含量均比大豆等糧食作物更豐富（Leguizamón et al.，2021）；葉片中的活性物質如總黃酮、維他命等含量充足（冀鳳杰等，2015），但新鮮葉片中也存在豐富的抗營養因子，包括氫氰酸、單寧和植酸等（商永梅和包怡紅，2013；許成帥等，2016）。因此，木薯葉作為食用或飼用時，其有毒有害物質需盡可能清除（胡琳等，2015）。木薯葉不僅可用作飼料加工原料（張冠冬，2016），通過在飼糧中添加木薯葉干粉還能增加蛋白和纖維含量，促進畜禽健康生長及節省養殖成本（李茂等，2016；鄧干然等，2018；周璐麗等，2020）。自廣西岑溪縣利用木薯葉飼養蓖麻蠶（也稱木薯蠶）獲得成功以來，木薯蠶的鮮繭最高年產量超過4.2萬t（楊其保等，2017），蠶繭皮產量位居世界第一。木薯蠶抗病性強，管理飼養操作簡單（莫嘉凌，2002；袁孝芬等，2010；張冠冬，2016），且生長發育快、齡期較短、蠶體強（成春到，2003；Longvah et al.，2012）。木薯蠶生命過程的各階段均可開發利用，木薯蠶糞是改良土壤的首選肥料，也可替代麥麩，作為生產香菇等食用菌的基質（施麗方和呂愛月，2002）；木薯蠶絲可用于繅絲，加工蠶絲被等（莫現會等，2010）；木薯蠶蛹較家蠶蛹含有更豐富的蛋白和較低的脂肪，是人體必需氨基酸的重要來源（鄭必平等，2006）。近年來，隨著政府支持養蠶產業發展力度的增大及養蠶新技術的不斷成熟完善（何東凌和潘土新，2008），有效加快了蠶種的更新換代，養蠶產業更規范化、集約化（賈雪峰等，2016）。受木薯葉來源及其飼用性的限制，木薯蠶產業波動較明顯（莫現會等，2012）。據統計，2009年木薯蠶的飼養量約3500盒，但木薯葉中抗營養因子的存在仍是木薯蠶產業發展面臨的巨大挑戰（李劍和劉德欽，2010；梁貴秋等，2016）?！颈狙芯壳腥朦c】研究表明，適當地采摘幼葉對木薯生長和塊根產量的影響很小，木薯葉再生能力強，可持續供應木薯蠶的生產（袁孝芬等，2010；高超等，2011；賈雪峰，2016）。木薯蠶產業的發展不僅可豐富木薯的綜合利用途徑，還能增加薯農收入，推動木薯產業化進程，但關于木薯葉與蓖麻葉的營養物質差異、不同葉片飼養對木薯蠶生長發育是否存在影響等問題至今尚未明確。【擬解決的關鍵問題】選用華南9號（SC9）木薯、花葉木薯、無葉柄木薯和紫葉木薯4種木薯葉作為研究材料，以蓖麻葉為對照，分析不同葉片營養成分差異，并調查不同葉片飼養對木薯蠶五齡幼蟲體長、體重、蛹重及全繭重的影響，觀察蠶絲纖維形態結構，以期篩選出適宜飼養木薯蠶的木薯品種，為木薯葉飼用化提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選用蓖麻、SC9木薯、花葉木薯、無葉柄木薯和紫葉木薯為試驗材料，其中，花葉木薯從國際熱帶農業中心引進，無葉柄木薯和紫葉木薯從巴西國家農牧研究院引進，蓖麻種子購自海南青峰生物科技有限公司，所有材料均于2017年3月在中國熱帶農業科學院熱帶作物品種資源研究所國家木薯種質資源圃種植，種植后5個月選取第4～5片完全展開且無病蟲害的葉片測定其營養成分。木薯蠶種為廣西蠶業技術推廣總站提供的南黃白一品種，于2017年8月將孵化出的蟻蠶用蓖麻葉喂養至一齡幼蟲時期，然后分別用種植5個月后的木薯和蓖麻第4～5片完全展開葉飼養木薯蠶。

1.2 葉片營養成分測定

葉片可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定（張志良和瞿偉菁，2003）；粗蛋白含量參照植物中全氮的測定方法進行測定（徐娟和黃潔，2013）；葉片干物率采用烘干法，稱取15～20 g葉片，105 ℃烘干30 min，80 ℃烘干至恒重，干物率（%）=葉片干重/鮮葉片重×100。葉片氫氰酸含量測定參照《木薯種質資源描述規范》（NY/T 1943—2010）進行測定，類胡蘿卜素含量采用浸提法（無水乙醇∶丙酮=1∶1）測定（黃秋蟬等，2013），葉片花青素含量參照鹽酸浸提法測定（于曉南，2000），總黃酮含量通過亞硝酸鈉—硝酸鋁—氫氧化鈉法進行測定（鄭曉濤，2012）。

1.3 蠶絲纖維形態結構顯微觀察

參照張鑫玲等（2021）的方法，運用掃描電子顯微鏡觀察木薯蠶蠶絲的顯微形態結構。樣品委托海南大學分析測試中心采用S-3000N型加速掃描電鏡進行觀察并攝影，加速電壓11.0～12.0 kV。

1.4 統計分析

采用SPSS 17.0對葉片中的花青素、總黃酮、可溶性糖等各項營養指標進行相關分析和主成分分析；以Excel 2013和DPS v7.05對生理數據進行分析，差異顯著性檢驗則采用Duncan's新復極差法。

2 結果與分析

2.1 木薯葉和蓖麻葉葉綠素、葉黃素、胡蘿卜素及總類胡蘿卜素含量的比較

蓖麻葉及木薯葉的形態特征如圖1所示。蓖麻功能葉片明顯大于木薯功能葉片，4種木薯葉形態各異，其中，SC9木薯葉呈綠色；花葉木薯葉基部呈黃色，頂端呈綠色；紫葉木薯葉呈紫色；無葉柄木薯成簇狀，無葉柄。

蓖麻葉和木薯葉的葉綠素、葉黃素、胡蘿卜素及總類胡蘿卜素含量如圖2所示。其中，葉綠素含量最高的是紫葉木薯葉（21.05 mg/L），最低的為花葉木薯葉（13.86 mg/L），蓖麻葉的葉綠素含量與花葉木薯葉差異不顯著（＞0.05，下同），但顯著低于其他3種木薯葉（＜0.05，下同）；葉黃素含量最高的是SC9木薯葉（0.57 mg/g），最低的為花葉木薯葉（0.33 mg/g），蓖麻葉的葉黃素含量與花葉木薯、無葉柄木薯和紫葉木薯的葉片相比均無顯著差異；胡蘿卜素含量最高的是紫葉木薯葉（0.484 mg/g），最低的為花葉木薯葉（0.297 mg/g），蓖麻葉的胡蘿卜素含量與花葉木薯葉片無顯著差異，但顯著低于其他3種木薯葉；在總類胡蘿卜素含量方面，以無葉柄木薯葉的最高（0.90 mg/g），蓖麻葉和花葉木薯葉的總類胡蘿卜素含量相對較低，均為0.64 mg/g。

2.2 木薯葉和蓖麻葉其他營養成分的分析結果

木薯葉和蓖麻葉的花青素、總黃酮、干物率、氫氰酸、粗蛋白及可溶性糖含量如圖3所示。由圖3-A可看出，紫葉木薯葉花青素含量最高（58.42 mg/g），顯著高于其他4份材料，含量最低的為蓖麻葉（2.68 mg/g）。葉片總黃酮含量如圖3-B所示，總黃酮含量最高的是紫葉木薯葉（69.20 mg/g），含量最低的為花葉木薯葉（29.30 mg/g），且與蓖麻葉、SC9木薯葉和無葉柄木薯葉均無顯著差異。葉片干物率排序為：蓖麻葉（21.57%）＜花葉木薯葉（22.95%）＜無葉柄木薯葉（25.12%）＜SC9木薯葉（26.75%）＜紫葉木薯葉（29.03%），且不同葉片干物率差異顯著（圖3-C）。葉片氫氰酸含量最高的是紫葉木薯，為233.0 mg/kg，顯著高于其他4份材料，氫氰酸含量最低的為蓖麻葉（6.1 mg/kg），顯著低于4份木薯葉片（圖3-D）。葉片粗蛋白含量最高的是SC9 木薯，占葉片鮮重的7.47%，顯著高于其他4份材料；紫葉木薯葉的粗蛋白含量最低，占葉片鮮重的4.37%，與無葉柄木薯葉差異不顯著，但顯著低于蓖麻葉、SC9木薯葉和花葉木薯葉（圖3-E）。紫葉木薯葉中的可溶性糖含量最高，占葉片鮮重的0.13%，可溶性糖含量最低的為花葉木薯葉，占葉片鮮重的0.09%，二者差異顯著（圖3-F）。

2.3 木薯葉和蓖麻葉營養指標的相關分析及主成分分析結果

對木薯葉和蓖麻葉的葉綠素、葉黃素、胡蘿卜素、總類胡蘿卜素、花青素、總黃酮等各項營養指標進行相關分析及主成分分析，結果如表1和表2所示。相關分析結果（表1）顯示，胡蘿卜素與葉綠素、總類胡蘿卜素與胡蘿卜素、總黃酮與花青素、可溶性糖與氫氰酸呈極顯著相關，葉綠素與總類胡蘿卜素、氫氰酸和可溶性糖，以及氫氰酸與干物率呈顯著相關。主成分分析發現，前2個主成分的累計貢獻率為87.632%，其中第一主成分的特征值為6.733，累計貢獻率為67.332%；綜合表2可知，第一主成分主要由干物率、葉綠素和可溶性糖決定；第二主成分主要由葉黃素和粗蛋白決定。

2.4 木薯葉和蓖麻葉飼養對木薯蠶生長發育的影響

木薯葉和蓖麻葉飼養對木薯蠶熟蠶重、熟蠶體長、蠶蛹重及全繭重的影響如圖4所示。30頭SC9木薯葉飼養的熟蠶重最重（132.5 g），而30頭紫葉木薯葉飼養的熟蠶重最輕（120.2 g），二者差異顯著（圖4-A）。木薯葉和蓖麻葉飼養的熟蠶體長如圖4-B所示，體長最長的為SC9木薯葉飼養的木薯蠶（7.00 cm），體長最短的為蓖麻葉飼養的木薯蠶（6.82 cm）。紫葉木薯飼養的30個蠶蛹重最重（57.71 g），而無葉柄木薯飼養的30個蠶蛹重最輕（44.61 g），二者差異顯著（圖4-C）。在全繭重（圖4-D）方面，以SC9木薯葉飼養獲得的木薯蠶全繭重最重（70.05 g），無葉柄木薯葉飼養獲得的木薯蠶全繭重最輕（53.01 g），二者差異顯著。4種木薯葉飼養的木薯蠶在10月2日陸續開始結繭，以SC9木薯葉飼養的木薯蠶最早開始結繭，其次是紫葉木薯葉，較蓖麻葉飼養的木薯蠶提前1～2 d結繭，并提前2 d結束結繭；蓖麻葉飼養的木薯蠶在10月5日達結繭高峰，結繭較集中；在木薯葉飼養的木薯蠶中，以花葉木薯葉飼養的木薯蠶最晚結繭。

2.5 木薯葉和蓖麻葉飼養對蠶絲纖維形態特征的影響

木薯葉和蓖麻葉飼養木薯蠶的蠶絲形態特征如圖5所示。從圖5可看出，木薯蠶絲較家蠶絲粗，但蠶絲表面的雜質較多；4種木薯葉飼養獲得的木薯蠶絲較蓖麻葉飼養獲得的木薯蠶絲寬度有所增加，其中，SC9木薯葉飼養獲得的木薯蠶絲雜質較多，花葉木薯和紫葉木薯飼養獲得的木薯蠶絲表面較完整，而紫葉木薯飼養獲得的蠶絲寬度最寬。

3 討論

木薯葉含有豐富的蛋白、氨基酸和微量元素，可作為畜禽的部分飼料來源。木薯葉的營養成分與其品種和種植時間密切相關，本研究以蓖麻為種間對照，SC9為不同基因型木薯的種內對照，探究花葉木薯葉、無葉柄木薯葉和紫葉木薯葉的營養成分及其對木薯蠶生長發育的影響，結果發現不同基因型木薯葉和蓖麻葉的營養成分差異明顯，與張冠冬（2016）、楊龍等（2017）的研究報道一致。木薯葉的營養成分差異導致木薯蠶攝食量不同，并最終影響其生長發育的狀態。本研究通過對木薯葉和蓖麻葉飼養的木薯蠶生長發育情況進行分析，推測每種營養成分須保持在一個適宜水平，更利于木薯蠶對營養的高效吸收與利用。類胡蘿卜素是一種揮發性萜烯類化合物（李春秀等，2021），可促使木薯蠶進食增多，結繭日期提前，但不影響生長周期，紫葉木薯葉、SC9木薯葉和無葉柄木薯葉的總類胡蘿卜素含量顯著高于蓖麻葉和花葉木薯葉，可能是攝食紫葉木薯葉、SC9木薯葉和無葉柄木薯葉的木薯蠶較攝食蓖麻葉和花葉木薯葉木薯蠶提前結繭1～2 d的主要原因?；ㄇ嗨厥且活愒谥参镏袕V泛存在的水溶性天然色素，具有保護肝臟、抗癌、預防心腦血管病變等功能（賈趙東等，2014；祝志欣和魯迎青，2016），可能是木薯蠶攝食紫葉木薯葉后能減弱葉片中氫氰酸毒害的原因。此外，紫葉木薯葉總黃酮含量高也是木薯蠶喜歡攝食的原因之一，黃酮散發的氣味能誘導木薯蠶取食葉片，可能是紫葉木薯葉飼養木薯蠶提前結繭及結繭較集中的主要原因。SC9木薯葉和蓖麻葉的總黃酮和可溶性糖含量差異不顯著，導致2種葉片飼養獲得的木薯蠶蛹重和熟蠶重差異也無顯著差異。蠶絲主要由蛋白構成（王宗乾，2016），SC9木薯葉中的粗蛋白含量顯著高于其他3個木薯品種，可能是其飼養的木薯蠶較其他木薯品種飼養木薯蠶全繭重的關鍵，但具體原理還有待進一步驗證。

張冠冬（2016）以野生木薯、SC9和糖木薯的葉片飼養木薯蠶，結果發現木薯蠶取食SC9木薯葉量最大，生長發育最快，蠶體最重，故推薦SC9為適宜飼養木薯蠶的木薯品種。在本研究中，SC9木薯葉的綜合營養價值較花葉木薯葉更具優勢，其葉片胡蘿卜素、總類胡蘿卜素、葉綠素、葉黃素和粗蛋白含量均顯著高于花葉木薯葉，二者的總黃酮、可溶性糖及花青素含量差異不顯著，但總黃酮和可溶性糖含量高于花葉木薯葉，且SC9木薯葉飼養的木薯蠶熟蠶重、蠶蛹重和蠶全繭重均顯著高于花葉木薯葉飼養的木薯蠶，即養蠶效果明顯優于花葉木薯葉；紫葉木薯葉的花青素、干物質、氫氰酸及總黃酮含量遠高于其他葉片，且紫葉木薯葉飼養的木薯蠶蛹大，結繭較集中。綜上所述，4種基因型木薯葉飼養木薯蠶時，以紫葉木薯葉的效果最佳，故本研究推薦該種質作為飼養木薯蠶的理想品種。

4 結論

蓖麻葉與4種基因型木薯葉的營養成分差異顯著，木薯葉飼養可顯著促進木薯蠶體增長。紫葉木薯飼養的木薯蠶蛹最重、結繭率高，且蠶絲表面較完整；SC9木薯葉飼養的木薯蠶重、體長及全繭重均最高，但其飼養獲得的木薯蠶絲雜質較多。可見，紫葉木薯葉作為木薯蠶飼料來源具有較大的開發潛力。