山黧豆

山黧豆

山黧豆是豆科 (Leguminosae)香豌豆屬(Lathyrus)一年生或多年生草本。又名香豌豆。糧食、飼草和綠肥兼用作物。本屬約有200種,多數分布在北半球溫帶地區,見於中國的野生種約有30種。多數為多年生,主要分布在東北、內蒙古、華北和西北等地。其中作綠肥栽培的有兩種。

基本信息

形態特徵

山黧豆山黧豆

山黧豆,多年生草本,根狀莖不增粗,橫走。莖通常直立,單一,高20-50厘米,具棱及翅,有毛,後漸脫落。偶數羽狀複葉,葉軸末端具不分枝的卷鬚,下部葉的卷鬚短,成針刺狀;托葉披針形到線形,長7-23毫米,寬0.2-2毫米;葉具小葉1-2(-3)對;小葉質堅硬,橢圓狀披針形或線狀披針形,長35-80毫米,寬5-8毫米,先端漸尖,具細尖,基部楔形,兩面被短柔毛,上面稀疏,老時毛漸脫落,具5條平行脈,兩面明顯凸出。總狀花序腋生,具5-8朵花。花梗長3-5毫米;萼鍾狀,被短柔毛,最下一萼齒約與萼筒等長;花紫藍色或紫色,長(12)15-20毫米;旗瓣近圓形,先端微缺,瓣柄與瓣片約等長,翼瓣狹倒卵形,與旗瓣等長或稍短,具耳及線形瓣柄,龍骨瓣卵形,具耳及線形瓣柄;子房密被柔毛。莢果線形,長3-5厘米,寬4-5毫米。花期5-7月,果期8-9月。

生態習性

山黧豆,豆科山黧豆屬植物,學名LathyrusL.,英名又稱etchling。本屬約有200多種,原產歐洲和北美,在上個世紀50年代我國開始引種。我國栽培的主要是普通山黧豆(LathyrussativusL),又名馬牙豆、牙齒豆,約有65種。分布在西北地區,為肥飼兼用作物。一年生草本,耐寒耐旱耐瘠性強,在年雨量350~400mm的黃土高原,產量穩定。對土壤要求不嚴,在排水良好的沙壤至粘土上均能生長,是適合於乾旱半乾旱地區種植的作物。在我國西北地區曾大面積栽培,每公頃可收鮮草10~23t,其莖葉含水分70%左右,可青飼、放牧、青貯或調製乾草,種子蛋白質含量高。山黧豆籽實含蛋白質25.2%,澱粉55.02%,粗脂肪11.7%,同時蛋白質水解產物含有哺乳動物所需的17種胺基酸和各種微量元素,營養價值極高。

飼料品質

大花山黧豆大花山黧豆

對不同的生長地點,以不同收穫方式收集的山黧豆材料進行分析,得出了關於其營養價值頗為一致的結論。在我國的山黧豆飼養試驗中,最早飼餵的是山黧豆的莖葉部分。20世紀90年代初,呂福海等研究表明莖葉乾物質蛋白質含量為13.82%~20.14%,粗脂肪含量為1.07%~3.05%,無氮浸出物含量為34.7%~46.7%,纖維素含量為25.1%~35.4%。山黧豆的粗蛋白(CP)含量高於三葉草和小冠花,約等於苜蓿的CP含量,對營養分析表明只有Ca和P含量略低於苜蓿草,但仍能滿足動物需要。山黧豆莖葉蛋白質脂肪含量隨熟性不同而異。蛋白質含量以中、晚熟品種較高,在18%以上。脂肪含量以早熟品種較高,在2.75%以上。在盛花期採樣分析,植株養分含量與熟性有關係見表1(呂福海等),隨植株熟性的推遲,N、P、K、C含量增高。

山黧豆的籽實產量亦明顯高於其它豆科作物。於精忠統計表明山黧豆畝產約為125kg,而麻豌豆和白豌豆畝產籽實約為31kg和95kg。其籽實營養成分與野豌豆,大豆,扁豆比較結果(呂福海等)。山黧豆籽實的蛋白質含量為25%~27%,略高於野豌豆(23%)和大豆(24%),低於扁豆(32%)。前三者脂肪含量相近,明顯低於扁豆(6.5%)。山黧豆蛋白質水解產物含有哺乳動物所需的17種胺基酸,見表3(Hanbury等,2000)。山黧豆與其它的豆科蛋白質飼料相比,Lys、Met、Cys等其餘AA含量相近。山黧豆與其它豆科作物的鈣(Ca),磷(P)含量和各種微量元素含量比較見表4,其中Ca含量高於野豌豆和大豆,低於扁豆;而P含量高於或略高於其它作物。在微量元素含量中Cu含量明顯高於野豌豆和扁豆,而低於大豆;Fe含量高於其它各組;而Zn含量則低於其它各組。

山黧豆像其它的豆科作物一樣含有抗營養因子(ANF),如單寧、胃蛋白酶抑制因子、植酸、胰蛋白酶抑制因子、澱粉酶抑制劑等,影響飼料的適口性和消化率。山黧豆中含有山黧豆毒素,長期飼餵可表現為山黧豆中毒,這是山黧豆不能得到廣泛套用的重要原因。動物初次飼餵山黧豆時,需經過一定的適應期。營養生長期和始花期的山黧豆植株適口性最好,而盛花期和結實期的植株適口性下降,幼齡動物比成年動物易適應這種飼料。

分布

東北、華北、中南、西南;朝鮮,日本,蘇聯也有。生於田邊、草地和山坡。可作飼料和綠肥。

毒素研究

山黧豆具有良好的飼料品質,為推廣這種蛋白質飼料,山黧豆的毒素研究成為一個熱點。山黧豆中含有4種毒素:

①β-草醯氨基丙氨酸(β-N-Oxalyl-amino-l-alanine),簡稱BOAA,也叫β-N-草醯基-L-α,β-二氨基丙酸(β-N-Oxalyl-L-α,β-diaminopropionicacid),簡稱ODAP;

②β-氰基丙氨酸(β-cyanoalanine)以及它的谷醯基衍生物γ-谷醯基-β-氰基丙氨酸(γ-glutamyl-β-cyanoalanine);

③β-氨基丙腈(β-aminopropionitrile),簡稱BAPN,以及γ-谷醯基的衍生物γ-谷醯基-β-氨基丙腈;

④L-α,γ-二氨基丁酸(L-α,γ-diaminobutyicacid),簡稱DABA,以及其衍生物γ-N-草醯-L-α,γ-二氨基丁酸。山黧豆中毒可分為神經性中毒和骨性中毒,其中四種毒素中只有BAPN可發生骨性中毒,其餘均發生神經性山黧豆中毒。在這些毒素中目前研究最多的是ODAP神經性毒素,其餘毒素尚未被研究或甚少研究。不同品種的山黧豆籽實內含有不同的毒素,但毒理學研究表明ODAP是山黧豆中毒的直接原因。

中華山黧豆 lathyrus dielsian中華山黧豆 lathyrus dielsian

1964年,Rao鑑定出山黧豆中含有的一種非蛋白質胺基酸β-N-草醯基-L-α,β-二氨基丙酸,即ODAP,是山黧豆引起中毒的主要成分。它在山黧豆的整個生長周期都存在,主要位於最活躍的生長部位。在整個生長周期,苗期的毒性最大。在種子萌發時,ODAP濃度增加,這是淨合成的結果。Kuo等人試驗研究表明,種子暗萌發5d後,在16~18h的光暗循環中生長;2d後,ODAP的總濃度(67?滋mol/g)比干種子(41?滋mol/g)增加63.4%,比吸漲種子(11.8?滋mol/g)增加467.8%。在生長過程中,地上部分含有較高的ODAP濃度,其中大約8%的ODAP存在於葉子中,而在根中ODAP含量逐漸減少(ODAP可以從根中滲出)。ODAP萌發中不降解,在不良環境下降解後,提供必要的氮源貯存。邢更生等試驗表明,水分脅迫與山黧豆植物中ODAP的積累有關,增強水分脅迫可導致ODAP積累的增加。因此,我們認為ODAP的積累與它的抗旱性密切相關。

山黧豆神經中毒最初表現精神抑鬱,運動失調,繼而出現後肢麻痹。ODAP被吸收進入血液後,透過血腦屏障,損害中樞神經初期呈現保護性抑制,繼而抑制相轉為興奮相,最後中樞神超限抑制,因呼吸中樞血管運動中樞麻痹而死亡。死後剖檢肝、脾、腎多呈暗紫紅色,死亡較晚的動物肝臟呈檳榔肝樣變化,病理組織學檢查肝、脾、腎多見瘀血,肝細胞發生不同程度的顆粒變性,腎小管上皮變性腫脹,腦血管輕度充血,腦神經細胞呈散在性變性,部分神經細胞核濃縮、破碎。

ODAP有α和β兩種異構體,其中β-ODAP有毒,而α-ODAP是無毒的,β-ODAP是體內合成的,α-ODAP是β-ODAP的轉化產物,在β-ODAP的水溶液中β-ODAP可重排形成α-ODAP。Abegaz等人實驗研究,發現加熱能使β-ODAP形成α-ODAP,表明重排和水解有競爭。在55℃,30h,β-ODAP的D2O溶液形成β/α等於60/40的平衡,α-ODAP在同樣條件下,也能形成α、β混合物,因此有人用水煮加熱把有毒β-ODAP轉化為無毒的α-ODAP,以作飼用,但這並不能完全去除山黧豆的β-ODAP。1997年LambeinandKou等人報導了動物對ODAP的感受性可能與動物體內或飼料配方中缺乏微量元素Zn有關(1994,Lambein);Rasmussen等1992年報導羊對日糧中山豆毒素的耐受力歸因於瘤胃微環境的改變。Farhangi等人將山黧豆籽實浸泡在羊瘤胃液中,4h後發現ODAP毒性可去除90%,被認為瘤胃微生物能破壞ODAP毒理學作用。

同時,大量研究表明:ODAP溶於水,若加10倍的水,分成3次浸泡山黧豆豆粉24h,可去毒90%,但其水溶性營養物也隨水浸泡丟失。目前預防本病的根本措施是不可長期過量地飼餵山黧豆,更理想的途徑是培育低毒、甚至無毒的山黧豆新品種。

動物飼養研究

狹葉山黧豆 lathyrus krylovii狹葉山黧豆 lathyrus krylovii

早在公元前1世紀山黧豆已被作為飼料資源利用。由於山黧豆中毒的發生,人們開始關注培育新的低毒山黧豆品種,在1993年Roy等報導已低毒品種研製成功。通常飼養試驗中,可以通過控制ODAP的總攝入量和提供低毒的山黧豆品種,使這種廉價的蛋白質飼料得到廣泛套用。但山黧豆中毒無論在單胃動物還是反芻動物均有發生,是否能通過利用低毒山黧豆品種避免山黧豆中毒,尚在研討之中;同時ODAP在動物中的安全攝入量也需進一步探討。

根據不同動物飼給不同ODAP含量的山黧豆飼料觀察,瘤胃微生物可將解ODAP。馬是山黧豆的易感動物,在重牧或飼給山黧豆籽實時,會發生下肢癱瘓,甚至死亡(stockman,1932.Steyn,1933.LopezBellido,1994)。在豬、羊和奶牛中亦有因山黧豆中毒而死亡的先例(Stockman,1932)。FrancoJubete,1991年報導在西班牙鴿子被大量飼餵山黧豆籽實未發現明顯病理現象和生產性能影響。Lewis等1948年報導在小鼠日糧中飼餵L.Sativus和L.Cicera兩個山黧豆品種,含量均為50%飼餵7~21周,未發現山黧豆中毒症狀,增長率與飼餵同等比例的豌豆效果相同。Pena-Chocarro和ZapataPena,1999年報導,在西班牙的一些地區,人們仍然用L.Sativus和L.Cicera兩個山黧豆品種來飼養家畜。LopezBellido,1994年報導,懷孕母羊、肥羔和役用公羊被飼以高達50%的山黧豆L.Sativus和L.Cicera兩個品種未發生山黧豆中毒現象。在西班牙,哺乳母羊在飼養人員的指導下,每天供給350g的L.Cicera山黧豆品種未產生毒理影響(FrancoJubete,1991)。TekleHaimanot等1997年報導多數馬、驢、羊在飼餵1~3年的山黧豆後,才會發生後肢痙攣症狀;他們發現新生羔羊對山黧豆中毒極期敏感,多在飼餵1~3月後發生山黧豆中毒。在1983年~1986年,西班牙北部地區也廣泛使用山黧豆物種飼餵奶牛(FrancoJubete,1991)。1989年,劉緒川等研究表明:在飼料中加入特定比例(可高至80%)的山黧豆豆粉,山黧豆毒素未損害動物的生殖系統,不影響動物的繁殖生育。

在雞的飼養試驗中,Low等1990年試驗表明採用82%低毒山黧豆飼餵肉仔雞4周,未發生山黧豆中毒症狀。1999年Rotter等人在肉仔雞日糧中分別飼餵含0.27%、0.22%、0.13%ODAP的山黧豆20%~80%,結果表明:7日齡開始飼喂,隨山黧豆比例增加肉仔雞日增重下降。在20%~40%山黧豆含量時,飼餵效果與小麥-大豆型基礎日糧相比無顯著差異;而用含0.27%ODAP的山黧豆低毒品種日糧飼餵日增重明顯下降。當山黧豆飼餵量超過40%時,明顯影響肉仔雞生長,但並不表現山黧豆中毒症狀,這可能與山黧豆中大量的抗營養因子(ANF)有關。

在豬的飼養試驗中,Castell等1994年對仔豬(15~35kg)飼以含0.30%ODAP的山黧豆40%,結果表明:平均日增重(ADG)下降25%,自由採食量(VFI)下降19%;同時,心脾等器官活體重量也隨山黧豆含量的增加而下降。1999年Mullan等試驗表明,15~110kg仔豬一直被飼餵30%山黧豆(含0.09%ODAP)與標準大豆基礎日糧相比較VFI、FCR(飼料轉化率)、ADG均為差異不顯著,心、腎等器官活體重不受任何影響,未發現山黧豆中毒症狀。斷奶仔豬(5~13kg)飼餵15%的山黧豆(含0.10%ODAP),ADG、VFI、FCR無顯著差異,無山黧豆中毒症狀;當山黧豆含量增至20%時,ADG下降10%。

在羊的飼養試驗中,1996年,Farhangi用含0.17%ODAP的山黧豆與扁豆飼餵美利奴閹羊作比較。在1期實驗中,用12隻未成熟美利奴閹羊飼餵15%山黧豆或15%的扁豆17d,未發生山黧豆中毒現象;同時VFI無顯著差異。在2期實驗中,用8隻未成孰的美利奴閹羊作實驗,飼餵25%的山黧豆或扁豆73d,同樣未發現山黧豆中毒現象,但採食量與增長率分別降低7%和30%,羊毛產量下降19%。而White對未成熟美利奴閹羊飼餵山黧豆(含0.10%ODAP)或扁豆測其生產性能,飼餵10周后,結果表明:在山黎豆飼餵35%、70%時,較同等比例扁豆可獲較大的活體重、FCR和VFI。在飼餵35%和70%的扁豆時,其FCR為10.6%和11.5%;在飼餵35%和70%的山黧豆時,其FCR為11.6%和13.2%。在整個試驗過程中,未發現山黧豆中毒症狀,病理解剖未發現病理變化,表明在同等水平飼餵含0.10%ODAP的山黧豆與扁豆,山黧豆飼餵效果與扁豆的飼餵效果相近或略優。

結論

山黧豆山黧豆

山黧豆中毒的發生,一般與山黧豆毒性大小,採食量的多少,持續時間長短和動物種類有關,同時也與動物的年齡有關。年幼動物對ODAP敏感,成年動物則耐受性強。在推廣套用低毒山黧豆時,為了避免中毒,建議適當考慮這些因素,確保全全。目前,無論是冷水浸泡去毒或加熱處理去毒,均會使一些水溶性或忌熱的營養物質丟失或破壞,直接影響到山黧豆作為人食用和作為動物飼料的營養價值。基於山黧豆的毒理學探索,其去毒機理應進一步得到研究。在這一方面,山黧豆的主要毒素ODAP與微量元素Zn、瘤胃微環境的關係應得到相應研究,使山黧豆這種蛋白質飼料具有廣闊的套用前景。

藥用價值

藥名:山黧豆

來源:為雙子葉植物藥豆科植物山黧豆的種子。

產地分布:普遍分布於東北、華北及陝西等地,甘肅南部、青海東部也有;朝鮮、日本及俄羅斯遠東地區也有分布。 

生長習性:生於山坡、林緣、路旁、草甸等處。最高可到海拔2500米。

功效:祛風除濕、活血止痛、溫中散寒、解表散寒。

主治:治療風寒濕痹,關節遊走疼痛,腰膝疼痛等症。用於跌打損傷,閃挫扭傷,以及各外傷疼痛,牙痛等症。胃寒嘔吐。

用法用量:內服:煎湯3一10克。

辛、溫。肝、胃二經。該物種為中國植物圖譜資料庫收錄的有毒植物,其毒性為種子有毒。人,尤其男性和年青入誤食大量黧豆種子可出現神經山蕉豆病(neurolathyrism),主要表現下肢無力、足貼地不易抬起、下肢癱瘓等運動神經受損的症狀。病理檢查可見下肢張力增強,腱反射亢進,還出現連續性或非連續性的痙攣等側索神經受損的症狀。一般多因種子混入麵粉中食用或大量單食產生人的中毒。動物實驗表明,神經山黧豆病以肌強直、下肢痙攣性癱瘓為主,病理解剖可見前角和外側索小神經細胞增生,特別是脊髓的運動通路和背、腰脊髓前側索硬化。此外還有肝、脾等器官的損害。

山黧豆屬植物

山黧豆屬(Lathyrus Linn.),豆科、野豌豆族的4個族之一,本屬約有130種,分布於歐、亞及北美的北溫帶地區,南美及非洲也有少量分布。中國有18種,主要分布於東北、華北、西北及西南地區,華東也有少量分布。本屬與Vicia之間比較難區別,但大部分種以其莖有翅、小葉具平行脈及花柱先端具刷毛等特徵與之區分。

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