《Sci》：Exploring the Utilization of Sweet Potato (Ipomoea batatas) in Sustainable Animal Agriculture
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甘薯（Ipomoea batatas）被公认为一种可持续的、富含营养的牲畜饲料资源，在饲料短缺地区尤为重要。本综述系统评估了甘薯的营养组成、加工技术及其在动物日粮（diets）中的应用，重点阐述了改善动物生长性能（growth performance）与健康状
甘薯（Ipomoea batatas）被公认为一种可持续的、富含营养的牲畜饲料资源，在饲料短缺地区尤为重要。本综述系统评估了甘薯的营养组成、加工技术及其在动物日粮（diets）中的应用，重点阐述了改善动物生长性能（growth performance）与健康状况的潜在效益。研究分析了抗营养因子（anti-nutritional factors）及其降低负面影响的加工机制，以促进甘薯在牲畜养殖中的安全利用。综述同时强调了发展中国家小农户（smallholder farmers）利用甘薯作为经济型饲料资源的社会经济（socioeconomic）优势。甘薯块根与藤蔓可作为有效的局部能量来源，有望在动物日粮中替代玉米（maize）。在猪与家禽日粮中添加10–30%，在反刍动物（ruminants）日粮中添加20–40%，可在减少对谷物依赖的同时维持或提升生长性能与饲料转化效率（feed efficiency）。尽管甘薯块根能量密度高，且其茎蔓与叶片营养丰富，但其高水分含量（moisture content）及抗营养因子需通过适当的加工方法予以控制。研究表明，在优化添加水平的前提下，甘薯基日粮可有效支持反刍动物与非反刍动物（non-ruminants）的生长与生产，且不影响产品质量（product quality）。然而，研究标准化程度的不足制约了其大规模推广应用。因此，甘薯被视为一种可行的饲料替代方案，能够在发展中国家可持续地提升牲畜生产力（livestock productivity）。
1. 引言
全球牲畜饲料危机以玉米短缺与成本攀升为特征，其价格波动威胁粮食安全，尤其影响东非与南非的小农户。开发替代饲料资源对提升体系可持续性至关重要。甘薯（Ipomoea batatas）作为兼具粮饲两用特性的耐逆作物，在非洲与亚洲广泛种植，其块根富含碳水化合物，茎叶营养亦丰富，且具备高干旱耐受性与低投入需求。甘薯副产物常被作为粗饲料或青贮料利用，尤其在旱季，支持循环生物经济模式。然而，其饲料利用受农户认知不足、加工技术有限、市场激励缺乏及生块根安全隐患等制约。本综述旨在系统梳理其营养组成、加工技术、动物生产应用及循环生物经济贡献。
2. 材料与方法
本研究采用叙述性综述方法，评估甘薯在动物日粮中的营养组成、加工技术及应用。文献检索依托Scopus、Web of Science、PubMed及Google Scholar数据库，初检获得268条记录，经筛选去重后纳入73篇文献。综述仅考虑2000年至2026年间英文发表的研究，排除编辑信函与会议论文，因由单一作者完成，未设独立评审。此外，采用VOS Viewer软件（版本1.6.20）开展文献计量分析，以描绘研究格局。
3. 甘薯的化学与营养组成
3.1 甘薯的形态
甘薯可利用部分包括叶片、藤蔓、块根及副产品。
3.1.1 块根
甘薯块根碳水化合物丰富，营养与玉米相当，干物质（dry matter, DM）21%–35%，水分62%–79%，碳水化合物占干物质80%–90%，淀粉可达70%。其能量约14.6 MJ/kg（对家禽），蛋白质1.9%–6% DM，富含类胡萝卜素、维生素与矿物质。但高水分导致其未加工时易腐败。
3.1.2 叶片与藤蔓
茎叶常被视为废弃物，实则营养密集，尤其青贮或制粉时富含蛋白质、维生素与矿物质。叶片粗蛋白16%–31% DM，藤蔓含13%–19%粗蛋白与31%–42%中性洗涤纤维（neutral detergent fiber, NDF），茎纤维高于叶。
3.1.3 副产品
皮与藤蔓粗纤维高达16%与20%，适量可改善肠道健康，但高比例添加限制单胃动物采食。淀粉提取或食品加工残渣经发酵可改善消化率。
3.2 淀粉
甘薯根能量与玉米相近或略低，加工后可替代玉米。其直链与支链淀粉分别为30%–40%与10%–70%。与玉米淀粉相比，甘薯淀粉直链淀粉较高、糊化行为独特，影响反刍动物与单胃动物的酶解、消化与发酵。在反刍动物中可改变淀粉降解动力学与挥发性脂肪酸（volatile fatty acids, VFA）谱；在单胃动物中影响消化能与血糖反应。中等添加可降低瘤胃酸中毒风险。
4. 抗营养因子与生物活性成分
4.1 胰蛋白酶
生块根中胰蛋白酶抑制剂通过抑制消化酶降低蛋白吸收，加热（>80°C）与发酵可灭活。筛选低活性品种与优化加工可提高其饲用价值。
4.2 草酸盐与植酸盐
二者多存在于皮与叶片，干扰矿物质生物利用，单胃动物较反刍动物敏感。发酵与青贮可大幅降低其含量，部分橙肉品种需更密集加工以保障安全。
4.3 单宁与酚类化合物
单宁高浓度虽降低蛋白消化率，但可减少瘤胃蛋白降解。甘薯富含多酚、类黄酮与花青素等活性成分，类黄酮仅存于紫肉品种，橙肉品种则以高类胡萝卜素为特征。
4.4 酚类、类黄酮与抗氧化剂
紫肉品种富含花青素，橙肉品种富含β-胡萝卜素，皮部浓度通常高于根与叶。甘薯作为功能性饲料，可通过日粮富集动物产品中的抗氧化物与类胡萝卜素。加工显著影响活性成分保留，蒸制与先进干燥技术被推荐。藤蔓与皮在厌氧消化中具良好产甲烷潜力，优化品种与加工对提高沼气效率至关重要。
5. 加工与保鲜技术
生喂块根或藤蔓会降低养分利用率，加工可提高利用率与保存性。甘薯可鲜喂、干燥、青贮、煮、烤或发酵。
5.1 干燥
干燥成片或粉碎成粉便于贮藏，但日光干燥可能降解热敏性维生素与活性成分，并降低藤蔓蛋白质质量。
5.2 青贮
青贮块根与藤蔓是低成本保存法，可消除胰蛋白酶抑制剂、降低单宁、改善矿物质含量，通过微生物活动与酸化降低抗营养因子，提高消化率。雨季宜青贮，旱季宜干燥。
5.3 热处理与粉碎
煮沸提高淀粉消化但浸出水溶性养分；热处理使淀粉糊化、蛋白变性并灭活抗营养因子。蒸制可保存花青素与抗氧化活性。
5.4 发酵
发酵甘薯渣或叶片可提高粗蛋白、必需氨基酸、关键矿物质、脂肪酸及抗氧化活性，降低铜与水分，效果优于生喂。但发酵效果因日粮组成、添加水平与方法而异，选择需平衡营养保存与成本。
6. 瘤胃发酵
甘薯叶片与藤蔓可提高反刍动物消化率与微生物效能，增加干物质与有机物消化率、氨氮及细菌数量，维持瘤胃pH。块根提供快速发酵碳水化合物，增加总VFA与丙酸，高添加可能降低乙酸:丙酸比例并增加亚急性酸中毒风险。
在牛、羊、山羊中，适度添加（10%–30% DM）可维持pH于6.2–7.0，VFA常增加，氨氮因粗蛋白上升。藤蔓青贮可提高奶牛干物质消化率、降低单位消化饲料的甲烷排放，增加有机物采食量，促进有益菌群（Lachnospiraceae、Bacteroidales）并抑制Prevotella。丙酸比例升高提示其具有甲烷减排潜力。
7. 动物生产中的应用与性能响应
7.1 反刍动物
7.1.1 牛
补充藤蔓青贮可提高奶牛产奶量与干物质采食量。在泌乳奶牛日粮中添加31.4%甘薯粉未对乳组成与血液指标产生负面影响。藤蔓与叶片作为粗饲料可补充蛋白、能量与β-胡萝卜素。育肥牛补充藤蔓青贮可提高消化率、氮储留并降低甲烷，但罐头副产物可能导致牙齿磨损。
7.1.2 绵羊
以藤蔓替代精料对生长与胴体有积极影响。添加15%叶片可提高采食量、增重与消化率。羔羊可饲喂70%藤蔓与30%块根复合青贮，但超过30%可能降低能量利用率。
7.1.3 山羊
添加40%副产品可改善波耳杂交山羊的采食与增重。30%藤蔓青贮可提高奶山羊产奶量与乳成分。在Sidama山羊中，藤蔓可占精料35%–65%，但高藤蔓添加可能降低能量利用率。
7.2 非反刍动物
7.2.1 猪
部分替代玉米可降低饲料成本。补充蛋白浓缩料的煮沸、青贮或粉碎甘薯可形成高消化率日粮，生长与育肥猪分别补充23.7%与20.6%蛋白质并自由采食藤蔓可改善生长。2.5%藤蔓青贮可改善眼肌面积。20%块根粉可获得与浓缩日粮相当性能，但超过30%可能因高纤维影响幼猪生长。母猪可喂青贮或发酵残渣，需优化以最大化繁殖性能。
7.2.2 肉鸡
热风干燥甘薯叶可改善饲料转化率与生长。15%叶粉与8%–10%发酵渣分别改善性能与免疫功能。生甘薯粉可替代高达40%玉米，但晒干块根粉超过15%可能降低饲料转化率。生甘薯含胰蛋白酶抑制剂，可导致湿粪及种公鸡精子质量下降。
7.2.3 蛋鸡
紫心甘薯多糖未影响产蛋性能。高达20%甘薯添加对产蛋量影响不一，差异可能归因于基因型与环境。
7.2.4 兔
100%替代苜蓿干草的甘薯藤蔓对兔生长与肉组成呈中性，且具经济效益。
8. 甘薯与可持续循环生物经济
整合甘薯与牲畜系统可消纳废弃物、降低玉米依赖并提高资源效率。在撒哈拉以南非洲，抗旱育种与成功整合的甘薯-牲畜系统可改善营养与经济效益。氮效率是可持续性的关键驱动因子。加工废弃物可转化为乳酸或生物乙醇，废弃藤蔓可 redirected 至饲料。厌氧消化产生沼气，双重用途支持农村生计与气候韧性，降低化石燃料依赖。利用农业副产品可降低牲畜生产温室气体排放。
9. 甘薯与动物生产研究现状概览
文献计量显示，研究热点集中于动物营养与饲喂体系、植物生物学与消化率、小农农业与粮食安全、肉品质与功能特性及作物多样化与替代饲料。甘薯被定位为混合作物-牲畜系统中的气候智能型饲料资源。
10. 局限性、研究空白与未来展望
多数研究为短期，缺乏对母猪与奶牛长期健康影响。粉状甘薯粉可能降低家禽采食量，制粒可改善。许多研究为特定地点，限制数据推广性，碳足迹量化多依赖模型。加工基础设施不足、供应链不可靠、农户知识缺乏与市场准入制约推广。未来应关注长期健康、生物强化、酶技术、标准化加工、品种选育、价值链构建、直接排放测量及性别敏感经济研究。
11. 结论
甘薯块根与藤蔓在加工并平衡纤维与蛋白的前提下，可替代猪禽日粮10%–30%与反刍动物日粮20%–40%的谷物能量。块根宜干燥或发酵后喂单胃动物，藤蔓与叶片宜鲜喂或青贮后喂反刍动物。加工方法可提升其营养价值与环境可持续性。提高小农户对甘薯饲用的认知与采纳，有助于改善社会经济地位、粮食安全与生活，推动实现可持续发展目标（Sustainable Development Goals, SDGs）。
