田 靜， 朱 琳， 董朝霞， 王曉亞， 張建國(guó)

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院/廣東省草業(yè)工程技術(shù)研究中心， 廣東 廣州 510642)

木薯(ManihotesculentaCrantz)別名木番薯、樹薯，大戟科木薯屬植物，原產(chǎn)于美洲，現(xiàn)主要分布于熱帶亞熱帶地區(qū)。木薯、馬鈴薯和紅薯并列為世界三大薯類作物[1-2]，迄今為止已有近5 000年的栽培歷史[3]。木薯淀粉含量高，單位面積食物能量超過(guò)水稻、小麥，是大部分熱帶地區(qū)人們食物中的主要熱量來(lái)源。木薯易種植、生長(zhǎng)快、產(chǎn)量高、價(jià)格低、用途廣，在全世界熱帶地區(qū)廣為栽培，是糧食、飼料產(chǎn)業(yè)和工業(yè)兼用的重要作物[4]。我國(guó)木薯主要種植于廣東、廣西、海南和云南，這四省區(qū)的栽培面積約占全國(guó)木薯栽培面積的95%，其中廣西是我國(guó)最大的木薯產(chǎn)區(qū)，種植面積和產(chǎn)量均居全國(guó)第一位[5]。

木薯塊根產(chǎn)量高，淀粉含量高，淀粉的消化率高于玉米，在拉美、亞洲的印尼和印度，木薯塊根可經(jīng)簡(jiǎn)單烹飪后直接食用或被制成食品食用，除此以外的國(guó)家甚少將木薯塊根作為食用作物[6]。作為經(jīng)濟(jì)作物，木薯塊根除加工應(yīng)用于食品、飼料等領(lǐng)域，主要產(chǎn)品有木薯干片、木薯粉。木薯塊根深加工主要生產(chǎn)變性淀粉、化工產(chǎn)品(包括酒精、檸檬酸、谷氨酸等)。作為飼料，木薯可代替谷物(玉米、水稻)，作為一種高能量的飼料加以利用，而且價(jià)格低于玉米淀粉，已有許多國(guó)家研究利用木薯代替玉米等能量飼糧。在我國(guó)飼料產(chǎn)業(yè)中，玉米是主要的能量飼料，隨著玉米價(jià)格不斷上漲，畜禽飼料成本大幅增加，木薯塊根可作為代替玉米的能量飼料來(lái)源。但由于木薯塊根含有生氰糖苷，限制了其在飼料中的應(yīng)用。生氰糖苷不呈現(xiàn)毒性，但當(dāng)生氰植物被動(dòng)物采食、咀嚼或被病原體侵染后，受損植物組織細(xì)胞內(nèi)的生氰糖苷在β-葡萄糖苷酶、α-羥腈酶作用下會(huì)水解產(chǎn)生氫氰酸(HCN)。HCN能引起人體和動(dòng)物呼吸、神經(jīng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)中毒。木薯用作飼料時(shí)，要先進(jìn)行脫毒處理，不能直接飼喂新鮮木薯(塊根、葉)，否則容易引起動(dòng)物中毒甚至死亡。新鮮的木薯塊根，HCN含量約為15～400 mg·kg-1[7]，鮮葉中HCN含量一般在100～1 100 mg·kg-1之間[8]。

迄今為止，各國(guó)科研人員對(duì)生氰糖苷脫毒開展了大量的研究并建立了多種方法，主要研究其脫毒效果，但對(duì)其營(yíng)養(yǎng)成分變化研究較少。隨著飼料工業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的不斷發(fā)展，木薯的需求量越來(lái)越大，因此，進(jìn)一步研究低營(yíng)養(yǎng)損失的去除木薯中HCN的方法，提高產(chǎn)品質(zhì)量、防止動(dòng)物中毒事件的發(fā)生顯得尤為重要。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料種植管理

‘華南8號(hào)’木薯種植于華南農(nóng)業(yè)大學(xué)增城實(shí)驗(yàn)基地。該基地位于N23°14′，E113°38′，屬亞熱帶季風(fēng)氣候。年平均氣溫21.6℃，最熱為7月，月平均氣溫29.4℃，極端最高氣溫38.6℃；最冷為1月，月平均氣溫13.3℃，極端最低氣溫-1.9℃。全年積溫7 910.9℃，年平均降水量為1 967.8 mm，年平均太陽(yáng)輻射值為4 367.2～4 597.3 MJ·m-2，年平均日照時(shí)數(shù)為1 707.2 h。

于2012年3月20日斜插種植約10 cm長(zhǎng)的木薯種苗(起壟后，將種莖的下端呈45°～60°斜插于壟中3～4 cm處，淺蓋土)，行距1.0 m×0.8 m，常規(guī)田間管理。于2012年11月14日收獲木薯塊根。

1.2 取樣

將新鮮木薯塊根(帶皮)切成1～2 mm薄片，取200 g左右樣品裝入信封袋，采用70℃烘箱干燥法測(cè)定材料干物質(zhì)含量，之后粉碎過(guò)40目篩備分析用。其余置于-40℃冰箱密封保存待用脫毒處理。

1.3 試驗(yàn)處理

試驗(yàn)設(shè)70℃不同時(shí)間的烘干(6 h，9 h，12 h)、水煮(15 min，20 min，25 min)、中火微波加熱(4 min，6 min)和不同溫度的青貯(20℃，30℃，40℃青貯56 d)，共11個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)。

1.4 化學(xué)分析

干物質(zhì)(DM)含量采用105℃烘箱干燥測(cè)定[9]；粗蛋白含量采用凱氏定氮法(定氮儀KDN-103F，上海纖檢儀器有限公司)測(cè)定；粗脂肪含量采用乙醚提取法測(cè)定(SLF-06，杭州托普儀器有限公司)；粗灰分含量采用灼燒法測(cè)定[10]；可溶性碳水化合物(WSC)含量采用蒽酮-硫酸法測(cè)定[11]；緩沖能采用鹽酸、氫氧化鈉滴定法測(cè)定[12]；粗纖維、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量采用改進(jìn)的濾袋分析法測(cè)定(ANKOM A-200i北京)[13]。淀粉含量采用AOAC法測(cè)定[14]，HCN含量采用硝酸汞滴定法測(cè)定[15]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007和SPSS 19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用單因素方差分析對(duì)HCN含量、營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行檢驗(yàn)，用Duncan法對(duì)平均值進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 幾種處理方法對(duì)木薯塊根HCN含量的影響

由表1可知，幾種處理方法對(duì)木薯塊根HCN含量均有顯著影響(P<0.05)。采用烘干、水煮、微波和青貯4種脫毒方法均可降低木薯塊根中HCN的含量，除烘干6 h和青貯20℃處理外，其他處理的HCN含量均低于100 mg·kg-1DM。且隨著烘干、水煮、微波處理時(shí)間的延長(zhǎng)和青貯處理溫度的升高，木薯塊根中HCN含量呈下降趨勢(shì)，去除率呈上升趨勢(shì)。各處理去除HCN的能力大小依次為：水煮25 min、烘干12 h>微波6 min>微波4 min、烘干9 h>水煮20 min>水煮15 min>青貯40℃>青貯30℃>烘干6 h>青貯20℃。

4種脫毒方法中，木薯塊根經(jīng)水煮和烘干的脫毒效果最好，水煮25 min和烘干12 h，HCN去除率均可達(dá)81.7%。其次是微波處理6 min，去除率達(dá)78.8%。青貯去除率最低，40℃貯藏56 d去除55.8%的HCN，而20℃處理下的青貯料去除率幾乎為零。

2.2 不同方法處理后木薯塊根的營(yíng)養(yǎng)含量

由表2可知，采用烘干、水煮、微波和青貯4種脫毒方法處理的木薯塊根，其粗蛋白、粗纖維、粗脂肪、粗灰分、可溶性糖和淀粉含量均有極顯著差異(P<0.01)。經(jīng)微波加熱和烘干處理的木薯塊根，其粗蛋白含量與原料相比差異不顯著，而水煮和青貯處理顯著降低了原料的粗蛋白含量(P<0.05)。粗纖維含量隨著烘干、水煮和微波加熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)而呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，烘干處理的粗纖維含量最接近原料。與其他處理組相比，烘干處理組的淀粉、可溶性糖和粗脂肪含量均較高，且與原料差異較小。因此，4種脫毒方法中，烘干處理木薯塊根其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)保存效果最好，其次是微波處理，再次是青貯處理，水煮處理營(yíng)養(yǎng)保存效果最差。

表1 不同方法處理后木薯塊根HCN含量變化Table 1 HCN content of cassava roots after treated with different methods

表2 不同方法處理后木薯塊根的營(yíng)養(yǎng)成分含量(% DM)及變化率(%)Table 2 Nutrient content and change rate of cassava roots after treated with different methods

3 討論

木薯含有HCN是其飼料利用的一個(gè)限制因素,生產(chǎn)中雖已培育出低氫氰酸品種，但多數(shù)品種還是含有較多的氫氰酸。因此，去除或減少氫氰酸含量仍然是木薯飼用的重要技術(shù)措施。李笑春[16]研究了浸水、曬干、烘干和水煮4種方法對(duì)木薯片去除HCN的能力，結(jié)果表明，去除HCN能力大小為水煮>烘干>曬干>浸水。而在本研究中，木薯塊根經(jīng)水煮和烘干的去除率最高，水煮25 min和烘干12 h的去除率均可達(dá)81.7%。這與李笑春[16]研究結(jié)果不同，可能是因?yàn)樵囼?yàn)設(shè)置處理時(shí)間、處理溫度的差異。青貯處理去除率最低，40℃貯藏56 d的青貯料可去除55.8%的HCN，而20℃處理下的青貯料去除率幾乎為零，這與早前陳建新等[17]的研究結(jié)果一致。陳建新選用‘東莞紅尾’和‘印尼黃心’2個(gè)品種的木薯葉及塊根，經(jīng)曬干、烘干、水煮和青貯4種方法處理，去除氫氰酸能力的大小順序是水煮>烘干>曬干>青貯。韓雪松等[18]研究了不同方法對(duì)草木樨籽實(shí)的香豆素和雙香豆素的去除效果，處理方法有焙炒、浸泡、發(fā)酵、乙酸、NaHCO3和沸石粉，結(jié)果表明，發(fā)酵對(duì)香豆素的去除效果最好，對(duì)雙香豆素的去除也有一定效果。余國(guó)輝等[19]研究不同處理方法對(duì)無(wú)芒雀麥青貯效果的影響中也表明青貯可以降低無(wú)芒雀麥的硝酸鹽含量，說(shuō)明青貯對(duì)一些有害物質(zhì)起到一定的降解作用。

直接青貯對(duì)木薯HCN降解能力有限，Buitrago[20]和Nhu Phuc[21]的研究表明直接青貯只能降解約60%的HCN，而晾曬處理后青貯能更有效地降低木薯葉HCN含量，去除率可達(dá)77%[22]。這是因?yàn)樾迈r含生氰糖苷類的植物在日光的照射下，溫度升高，可降解生氰糖苷的內(nèi)源β-葡萄糖苷酶的活性增強(qiáng)，促進(jìn)生氰糖苷分解為HCN，而HCN沸點(diǎn)低，易揮發(fā)不易積累。經(jīng)晾曬處理后，植物體生氰糖苷含量已有所降低，再經(jīng)切短后青貯，可進(jìn)一步降解生氰糖苷，從而提高HCN的去除率。植物細(xì)胞壁非常堅(jiān)硬，青貯切短處理只破壞部分細(xì)胞壁，導(dǎo)致木薯中生氰糖苷與內(nèi)源亞麻苦苷酶不能完全接觸。Sornyotha[23]用纖維素酶和木聚糖酶處理木薯塊根后，其生氰糖苷(亞麻苦苷)的去除率達(dá)到96%。為進(jìn)一步提高木薯塊根、葉青貯降解HCN的能力，可對(duì)原料進(jìn)行日曬、切短處理，再使用纖維素酶和木聚糖酶等添加劑進(jìn)行青貯。

微波處理的去除率不及水煮和烘干，可能是因?yàn)槲⒉üβ蔬^(guò)大，升溫過(guò)快，酶過(guò)快失活。如果功率適宜，微波處理可成為最佳脫毒方法，但生產(chǎn)上尚難應(yīng)用。4種脫毒方法中，烘干處理木薯塊根其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)保存效果最好，其次是微波處理，再次是青貯，水煮營(yíng)養(yǎng)保存效果最差，水煮15 min淀粉含量降低11.8%，水煮25 min淀粉含量降低26.2%。

4 結(jié)論

水煮、烘干、微波加熱和青貯4種脫毒方法中，9 h以上的烘干，4 min以上的微波處理或20 min以上的水煮，HCN去除率都超過(guò)73%。前3種去除率雖高，但都消耗大量能量，特別是水煮營(yíng)養(yǎng)損失較大。30℃和40℃青貯56 d也可去除木薯塊根一半以上的HCN。雖然青貯HCN去除率低于前3種，但基本不消耗能量，在溫度較高的季節(jié)是一種低成本的處理方法。