香茅(Cymbopogon citratus)又名柠檬草,属禾本科香茅属多年生草本植物,原产于亚洲、非洲、南美洲和北美洲,主要生长在热带和亚热带地区,我国主要分布于海南、广东、广西、福建、云南、台湾等地[1]。香茅含有大量类黄酮、精油[2]、酚类化合物和其他植物化学成分,具有抗氧化[3]、抗菌[4-5]、抗癌[6]、抗腹泻、降血糖[7]和抗炎[8]等药理活性。香茅作为饲料添加剂具有较强的抑菌作用,在动物养殖中应用可改善肉的品质和风味,提高动物的抗氧化功能和免疫力,从而提高养殖经济效益。文章对香茅的营养成分、活性成分及其在动物养殖中的应用进行综述,为香茅的开发利用提供参考。1香茅的营养价值1.1香茅的营养成分及矿物质含量(见表1、表2)由表1、表2可知,香茅作为一种新型的优质草本饲料原料,具有较高的营养价值,含有P、Zn、Mn、Fe、Mg、Ca、K、Na等多种矿物质元素;香茅品种资源繁多,不同品种、产地间的香茅营养成分和矿物质元素含量具有一定差别。在3种香茅中,柠檬香茅的粗蛋白含量最高,而Ado-Ekiti大学香茅的灰分含量最高。香茅的营养成分和矿物质元素含量随品种、种植环境、生长期、刈割时期等因素而变化[13]。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.18.028.T001表1香茅营养成分项目水分灰分粗脂肪粗纤维粗蛋白碳水化合物文献来源Ado-Ekiti大学香茅5.7620.305.109.284.5655.00Asaolu等[9]香茅(Cymbopogon citratus DC.)13.007.632.4429.404.45—Unuigbe等[10]柠檬香茅6.389.273.32—7.27—林碧珍等[11]注:“—”表示原文献未提供相应数据;下表同。%10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.18.028.T002表2香茅矿物质元素含量项目NaKCaMgFeMnZnP文献来源Ado-Ekiti大学香茅/mg/kg323298242226432516—Asaolu等[9]香茅(Cymbopogon citratus DC.)/(mg/100 g)54.8059.539.5700.0240.95212189.3Unuigbe等[10]漳州本地香茅/%2.5753.4026.192.05————吴水金等[12]1.2香茅的活性成分1.2.1精油植物精油是植物的次生代谢产物,具有抗菌、抗病毒、抗寄生虫、抗氧化、免疫调节和促进生长等功能,在饲料生产和畜禽养殖中逐渐受到重视,有望成为促生长类抗生素替代品[14]。香茅精油含有多种成分,主要包括醛类、碳氢萜类、醇类、酮类和酯类等。香茅具有典型的柠檬味,主要是由柠檬醛产生。柠檬醛是两种立体异构单萜烯醛的组合,反式异构体比顺式异构体更占优势。香茅精油的化学成分因品种、地理来源、耕作方式、株龄、光周期、收获期、遗传差异和提取方法而异[15-16]。石小翠等[17]研究发现,爪哇香茅、柠檬草和芸香草等3种香茅属植物精油化学成分以萜类物质为主,含量为76.35%~90.52%,其中萜醛、萜醇类物质含量最高。爪哇香茅、柠檬草和芸香草的主要成分分别为(+)-香茅醛(37.85%)、反式柠檬醛(36.12%)和香叶醇(34.76%),上述3种香茅属植物精油均具有良好的抗炎活性,具有较大的开发抗炎药物和抗炎功能产品的潜力。罗婷等[18]研究发现,水蒸气蒸馏法、酶辅助水蒸气蒸馏法、超临界CO2萃取法的柠檬香茅挥发油得率分别为0.6%、0.8%、3.0%。其中,水蒸气蒸馏法制备得到的挥发油分离鉴定得到71种成分,香叶醇(25.476%)含量最高,其次为β-香茅醇(13.942%)、榄香醇(13.813%)、香茅醛(7.936%)。酶辅助水蒸气蒸馏法得到82种成分,香叶醇(25.303%)含量最高,其次为β-香茅醇(13.190%)、榄香醇(7.660%)、香茅醛(7.936%)。超临界CO2萃取法制备得到65种成分,香叶醇(6.706%)含量最高,其次为β-香茅醇(2.900%)、榄香醇(4.131%)、棕榈酸(2.463%)。3种方法提取的柠檬香茅挥发油成分和含量均存在不同程度的差异。邱珊莲等[19]研究发现,提取柠檬香茅精油的时间控制在120 min较合适;与阴干、烘干相比,晒干更利于保留叶中精油;香茅于12月份刈割后,生长至次年7月时精油含量最高,为1.12%;叶片是精油集中的部位,精油含量是叶鞘的3倍多;生长期为7个月的香茅精油含有27种化学成分,主要成分是柠檬醛,相对含量为72.916%,其次为β-蒎烯,相对含量为7.933%。Ali等[20]通过GC-MS对香茅精油进行分析鉴定,发现香茅精油的主要成分为柠檬醛(34.84%)、奈拉尔(30.72%)、β-没食子酸酯(11.28%)、香叶醇(5.54%)、1,3,4-三甲基3-环己烯-1-羧醛(2.20%)、黄连醇(1.34%),次要化合物是D-柠檬烯(0.03%)、乙酸香叶酯(0.57%)和双环庚烷-2-羧醛-6,6-二甲基(0.23%)。目前香茅精油提取方法主要为传统水蒸馏或水蒸气蒸馏方法,与传统水蒸馏或水蒸气蒸馏方法相比,使用微波辅助水蒸馏法获得更大产率,缩短萃取时间[21]。1.2.2多酚植物多酚具有抗病毒、抗氧化、抗炎、维持肠道健康等作用,能够提高动物生产性能,改善畜产品品质等[22]。香茅中的酚类化合物含有木犀草素7-O-新橙皮糖苷、决明子乙素、卡林糖苷、洋蓟苷、单宁等黄酮类化合物[23]。香茅中多酚组分的主要成分为绿原酸、异红草素和獐牙菜皂苷[24]。Sah等[25]研究发现,温度25 ℃下使用40%乙醇浸提干燥香茅叶300 min,在水浴摇床(150 r/min)中,样品与溶剂的比例为1∶10,此条件下,香茅叶提取物EC50(DPPH)为192 mg/L,抗氧化活性(通过β-胡萝卜素漂白抑制抑制测定)为67%,铁还原抗氧化能力(FRAP)为129 mg TE/g;总酚含量(TPC)值为67 mg GAE/g。1.2.3黄酮黄酮类化合物不仅在植物的生长发育中发挥重要作用,还具有抗氧化、抗菌、抗病毒、抗炎、抗衰老等多种功效,在畜牧业中具有广阔的应用前景[26]。杨晓琼等[27]以云南热区10个不同产地的香茅草为试材,结果显示,香茅总黄酮的最佳提取工艺条件为65%乙醇、75 ℃、1∶35 g/mL料液比、提取4 h,得率达到最高值;产地德宏的香茅草中总黄酮的含量最高,为7.458%,产地南华的含量最低,为3.605%;不同产地香茅草13种矿质元素中,K、Ca、Mg、P和S含量最丰富,高于1 058.33 mg/kg,产地德宏的香茅草中K元素含量高达29 647.50 mg/kg,而Cr元素的含量仅为5.83 mg/kg,且总黄酮含量最高的产地德宏的香茅草中矿质元素K的含量也最高。研究发现,香茅草中总黄酮含量与Ca呈负相关,相关系数为-0.500;与K呈正相关,相关系数为0.480。系统聚类分析发现,产地保山、双江、红河、德宏、南华中矿质元素含量与总黄酮含量之间具有相关性,上述产地香茅草种质中矿质元素、总黄酮含量具有相似性。因此,云南地区香茅草种质中黄酮、不同矿质元素含量具有差异,总黄酮与矿质元素含量之间存在一定相关性,矿质元素可能影响总黄酮的形成和积累。1.2.4多糖多糖具有免疫调节、降血糖、抗衰老、降血脂、抗肿瘤、抗感染等生物活性[28]。超声法提取香茅多糖的方法简单、快速。王琦等[29]研究发现,超声提取香茅多糖的最佳工艺为40倍量的水、提取时间30 min、超声频率100 kHz,提取香茅多糖得率为6.49%。谷瑶等[30]对比研究发现,柠檬香茅在挥发油提取前后的多糖含量变化不大,分别为7.93%和7.26%。2香茅在动物养殖中的应用2.1香茅在牛养殖中的应用Singh等[31]研究发现,添加0.25 mL/L柠檬草精油的缓冲瘤胃液可用于改善瘤胃发酵,降低瘤胃甲烷的产生,且不影响饲料发酵。Manurung等[32]研究发现,香茅残渣的营养含量符合印度尼西亚牛饲料标准的要求。连续10 d给奶牛饲喂20 kg香茅残渣,可增加23%的产奶量。因此,香茅残留物有可能取代反刍动物饲料中的常规饲料来源(仅限稻草)。顾洪如等[33]在日粮中添加1.5 kg柠檬草草粉,连续饲喂奶牛未出现异常情况,且牛奶品质有所改善,牛奶检出柠檬醛含量为0.211 μg/kg,对牛奶风味的改善具有一定作用;因柠檬草具有的令人愉快的柠檬香味,可改善牛舍的不良气味,奶牛采食柠檬草后,柠檬草所含挥发性油能够调动或激活机体内源性抗氧化成分,增强机体清除自由基的能力。与对照组相比,奶牛血清中超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶活性分别提高6.97%和10.86%,丙二醛含量降低7.94%,表明柠檬草可减弱脂质过氧化的程度,提高了动物的抗氧化功能和免疫力。2.2香茅在羊养殖中的应用Kholif等[34]研究发现,与对照组相比,哺乳期大马士革山羊饲喂10 g/d柠檬草或迷迭香可提高瘤胃短链脂肪酸、丙酸盐和血糖浓度,降低血清胆固醇浓度,增加产奶量、乳脂和乳糖浓度,减少总不饱和脂肪酸和总共轭亚油酸、总饱和脂肪酸。Kholif等[35]研究香茅对Farafra羊的营养利用、瘤胃发酵、产奶量和乳成分的影响,发现5 g/(头·d)香茅补充剂可提高羊的养分表观消化率、瘤胃总挥发性脂肪酸、醋酸盐和丙酸盐,降低胆固醇,改善产奶量、能量校正产奶量和乳成分。Allam等[36]研究发现,与对照日粮相比,饲喂草本植物(大蒜、香茅、薄荷、迷迭香)能够提高羔羊营养物质表观消化率,促进羔羊生长,提高生产的经济效益,降低羔羊血清胆固醇和总脂质含量。Abdullah等[37]研究发现,与普通饲料相比,饲喂含有香茅饲料母羊的乳脂增加13.54%,乳总固体、蛋白质和乳糖分别增加11.97%、13.96%、13.27%;此外,与未经处理的母羊相比,经处理母羊的羊奶密度百分比较高,各组羊奶中矿物质含量无差异,羔羊体重和平均日增重不受影响。因此,添加柠檬草可改善牛奶质量成分和瘤胃发酵模式,对动物生产性能无有害影响。2.3香茅在猪养殖中的应用Tartrakoon等[38]在基础日粮中添加0.75 g/kg四环素以及1.0、2.5和5.0 mL/kg的香茅精油,结果发现,添加5 mL/kg香茅精油有助于提高仔猪的饲料转化率,饲喂香茅精油组猪的平均日采食量差异不明显,饲喂2.5和5.0 mL/kg香茅精油猪粪便评分(形状和颜色)明显优于其他组,表明香茅精油可替代四环素作为饲料添加剂。2.4香茅在兔养殖中的应用Amira等[39]研究发现,饲用40%的分级香茅副产物+酶混合物组的APRI生长兔末重比对照组明显提高了5.8%,40%分级香茅副产物+酶混合物组生产1 kg兔肉的经济效益最佳。Safwat等[40]研究发现,在兔日粮中添加柠檬草提取物粉对生长兔的末重、每周增重、饲料转化率、养分表观消化率均无显著影响;与对照组相比,柠檬草提取物粉(4 g/kg)治疗组生长兔的血液丙二醛含量降低了18.74%,而含有柠檬草提取物粉的治疗组血液免疫球蛋白G浓度增加了9.50%~25.36%,表明柠檬草提取物能够增强生长兔的抗氧化功能和免疫功能。2.5香茅在鸡养殖中的应用石庆珍等[41]研究利用香茅草粉替代抗生素作为饲料添加剂在文昌鸡养殖上的应用效果,发现与对照组相比,饲料中添加3%香茅草粉的文昌鸡平均日增重提高了11.77%,但平均日采食量和料重比均无差异不显著,与Tiwari等[42]结论相近。Alagbe等[43]研究发现,添加柠檬草-大蒜提取物可提高肉鸡的体重、饲料转化率,且不会对环境及动物的健康造成不良影响。Ghanima等[44]研究发现,日粮中补充300 mg/kg香茅精油后,肉鸡的体重和日增重(50.54 g)显著增加,血清总脂质含量降低了14.25%,血清和肉类胆固醇含量分别降低19.4%和15.8%,甘油三酯含量降低21.10%,血清淀粉样A的含量降低13.34%,转铁蛋白和C反应蛋白分别降低了6.02%、11.68%,显著降低了血清尿素、肌酐、尿酸的含量以及乳酸脱氢酶(LDH)、谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、丙二醛和过氧化氢酶(CAT)活性。杨漓等[45]利用发酵菌对八角、肉桂和香茅废渣进行厌氧发酵处理,调配饲料喂养肉鸡和蛋鸡。结果发现,肉鸡饲喂八角渣∶肉桂渣∶香茅渣按照1∶1∶3配比制成的饲粮,120 d平均增重1 153 g,发病率降低13%,采食量减少15%;蛋鸡提前8 d产蛋,80 d多产蛋62个。Souza等[46]研究微胶囊香茅精油的抗菌作用,并对该油在肉鸡饲料中的稳定性进行评估,发现微胶囊化香茅精油的浓度为80 mL/L,对大肠杆菌、肠球菌和金黄色葡萄球菌具有抗菌作用,在7 d内能够保持饲料的稳定性。2.6香茅在鹌鹑养殖中的应用Khalifah等[47]研究发现,与对照组相比,在鹌鹑日粮中添加0.4 g/kg的香茅精油可提高鹌鹑体重,降低脂肪、丙二醛含量及AST、ALT活性,显著增加总蛋白、总抗氧化能力(T-AOC)、过氧化氢酶、还原型谷胱甘肽(GSH)、超氧化物歧化酶活性,提高盲肠内乳酸杆菌浓度。Alagawany等[48]研究发现,与对照组相比,日粮中添加150~600 mg/kg香茅精油可改善生长鹌鹑的生产性能,降低血脂(总胆固醇降低16.03%、甘油三酯降低42.68%),提高免疫力和抗氧化能力,减少肠道病原体,改善生长鹌鹑的健康状况。Tugiyanti等[49]研究发现,饲料中添加0.6%香茅油可降低鹌鹑蛋中脂肪和胆固醇的含量。2.7香茅在鹅养殖中的应用黄志娟等[50]研究发现,长期饲喂60 g/只香茅草的试验组鹅肉中蛋白质、肌苷酸、氨基酸总量比对照组分别高6.81%、13.78%和6.67%,表明长期饲喂低月桂烯柠檬香茅草能够改善畜禽肉的品质和风味。2.8香茅在水产养殖中的应用Adebayo等[51]研究发现,添加0.5%~2.0%香茅粉可显著降低非洲鲶鱼的平均增重(45.33~28.23 g)、平均采食量(54.03~40.40 g)和增长率(3.53%~2.82%),且不同处理组的白细胞存在显著差异,0.5%香茅粉可作为非洲鲶鱼的生长促进剂在水产养殖中应用。3香茅在动物养殖中应用存在的问题及解决方法香茅作为一种新型的优质草本饲料原料,具有多种生物活性,但目前香茅在实际动物养殖中的应用还存在一些问题。不同产地、不同品种、不同采收时间、不同部位等香茅的营养和活性成分均存在较大差异,应对香茅进行品种筛选,针对不同养殖动物挑选相应最适宜的香茅品种。目前,香茅及其活性成分在动物养殖中的研究主要集中于香茅精油和香茅粉,但香茅活性成分多样,在动物养殖中发挥的功效应不同,未来应扩大研究范围,进而更好地在饲料及养殖行业应用。4展望香茅含有多种营养物质和生物活性物质,在动物养殖中具有广阔的应用前景。香茅对家畜、家禽、水产动物等的生产性能具有促进作用,能够提高畜禽肉的品质和风味,改善产奶性能和奶品质,提高动物的抗氧化功能和免疫力。但国内关于香茅在动物养殖中的研究较少,具体的作用机理尚不明确,未来需进一步研究香茅在不同动物生产中的应用结果,为生产实践提供参考。
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