桑葉對動物健康的作用及在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用

林 森，羅國慶,2，王振江,2，戴凡煒,2，趙超藝，唐翠明,2

（1.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，廣東 廣州 510610；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華南都市農(nóng)業(yè)重點實驗室，廣東 廣州 510610）

桑樹隸屬于?？啤⑸?，是一種快速生長的木本植物。桑樹可以適應(yīng)多種氣候、地形及土壤條件，其廣泛分布于北半球的溫帶及亞熱帶地區(qū)以及南半球的熱帶地區(qū)［1］。桑樹是中國傳統(tǒng)的經(jīng)濟作物，在中國及周邊的亞洲國家，桑葉長期被用于養(yǎng)蠶，已有約5 000年的歷史［2］，而許多歐洲國家則使用桑葚來生產(chǎn)果醬、果汁、醋、酒及化妝品等［3］。桑樹的枝、葉、果實、根皮等各個部分都是傳統(tǒng)的中草藥材［4］。1985年，中國衛(wèi)生部將桑樹認(rèn)定為首個藥食同源的植物，并將其藥用特性錄入中國藥典。桑樹作為中國及周邊亞洲國家民間常見的中草藥具有退燒、消炎、殺菌、清肝、明目等作用，究其原因，主要是由于桑樹各部位中含有多種生物活性成分，包括多糖類、多酚類、生物堿等［1］。隨著越來越多的成分被證明具有特殊功效，桑樹活性成分的提取與分離工藝也不斷得到優(yōu)化［5-6］，常用的桑樹生物活性成分的分離提取主要采用超聲輔助萃取技術(shù)、酶輔助萃取技術(shù)、加壓液體萃取技術(shù)、柱層析技術(shù)、制備液相色譜、反流色譜等技術(shù)［1］。由于桑葉具有生物量大以及易采集的優(yōu)點，因此桑葉中的生物活性成分得到了較多研究。近些年的許多報道也證實了桑葉中的多糖、1-脫氧野尻霉素（DNJ）、綠原酸、桑辛素、桑黃酮等生物活性成分在降血糖、降血脂、抗炎、清除自由基等方面具有重要功效［7-9］。

在畜牧業(yè)生產(chǎn)中，抗生素具有促生長、防治疾病的作用，但濫用抗生素所導(dǎo)致的細(xì)菌耐藥性等問題會危害公眾健康，我國將于2020年起禁止抗生素在飼料中應(yīng)用，而綠色、安全的植物提取物或許可以作為抗生素的替代品應(yīng)用于動物飼料中［10］。由于桑葉中生物活性成分在抗菌、調(diào)節(jié)免疫及抗氧化等方面的作用，桑葉提取物有作為抗生素替代品的潛力。有研究報道，飼料中添加桑葉或桑葉提取物具有改善動物免疫力及抗氧化能力的作用［11-12］。此外，國內(nèi)蛋白原料緊缺，大部分依賴進(jìn)口也是畜牧生產(chǎn)中面臨的問題之一［13］。由于桑葉蛋白含量高、氨基酸組成均衡，也可作為蛋白質(zhì)飼料來源用于畜牧業(yè)生產(chǎn)中。然而桑葉中抗?fàn)I養(yǎng)因子含量較高，過量使用可能對動物造成負(fù)面影響。桑葉發(fā)酵或青貯后可以有效降低單寧等抗?fàn)I養(yǎng)因子的含量，或許這是桑葉應(yīng)用于畜牧業(yè)生產(chǎn)的更優(yōu)形式。本綜述總結(jié)了桑樹中生物活性成分的分類和作用，以及桑葉在畜牧業(yè)生產(chǎn)中的作用，以期為桑葉作為功能性蛋白飼料應(yīng)用于畜牧業(yè)生產(chǎn)提供依據(jù)。

1 桑樹中的生物活性成分

1.1 多糖類

多糖類是桑樹體內(nèi)重要的生物活性成分。研究顯示，桑葉、桑枝、桑葚、桑根皮中的多糖具有抗糖尿病、護(hù)肝、抗肥胖、免疫調(diào)節(jié)等多種生物學(xué)功能。但目前大部分研究主要集中于桑葉多糖及桑葚多糖的抗糖尿病作用［14］。桑葚多糖中的主要單糖組分為葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖以及半乳糖醛酸［15］。桑葉多糖中的單糖組分主要有葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、果糖、木糖、鼠李糖、甘露糖、山梨糖等［14,16-18］。桑樹各部位中的多糖為酸性雜多糖，也含有小部分具有α, β糖苷鍵的葡聚糖。研究表明，桑葉多糖具有促進(jìn)胰島素生成及調(diào)節(jié)肝臟糖代謝的作用［19］。此外，桑葉多糖還有抗菌、抗氧化、抗炎等作用［20］。除了調(diào)節(jié)血糖、抗炎、抗氧化的作用外，桑樹多糖還具有調(diào)節(jié)腸道微生物［21］及促進(jìn)脂類消化的作用［22］。

1.2 多酚類

多酚廣泛存在于各種植物中，是桑樹體內(nèi)的重要生物活性物質(zhì)。桑樹多酚主要包括花青素、非花青素黃酮類以及酚酸類化合物，各種多酚物質(zhì)的含量隨著品種、氣候、耕作條件及處理方式的變化而改變［23］?；ㄇ嗨卮嬖谟谏Ｈ~及桑葚中，是桑葚中最主要的酚類，也是影響桑葚顏色的最主要因素［24］，其在新鮮桑葚中的含量可高達(dá)3 000 mg/kg［23］。桑葚中的花青素有多種，而花青素3-O-葡萄糖苷和花青素3-O-蕓香糖苷是含量最高的花青素［25-26］。研究表明，花青素在抗癌、抗氧化、抗糖尿病等方面具有重要作用［27］。非花青素黃酮類是桑樹體內(nèi)一大類重要的酚類，主要包括黃酮醇和黃烷醇。桑葚中黃酮醇主要以糖基化的形式存在［28］，其中含量較高的黃酮醇為槲皮素，含量較高的黃烷醇為兒茶酸［27,29］。酚酸也是桑樹內(nèi)一大類重要的生物活性物質(zhì)，桑葚中最主要的酚酸類為羥基苯甲酸和羥基肉桂酸的衍生物［28］。綠原酸與沒食子酸分別是羥基肉桂酸及苯甲酸中最重要的代表。

1.3 生物堿類

生物堿是一類廣泛存在于細(xì)菌、真菌、植物及動物體內(nèi)的含氮堿性化合物。桑樹生物堿主要存在于枝、葉、皮中，主要包括DNJ和蕎麥堿，均是哌啶生物堿。DNJ是桑葉中含量最高的生物堿，有學(xué)者研究了不同品種桑葉中DNJ的水平，發(fā)現(xiàn)其含量在5.9～24.58 mg/g之間［30］。DNJ是強力的α-糖苷酶抑制劑，可以競爭性地抑制α-糖苷酶從而抑制葡萄糖的吸收，最終起到降血糖和增加胰島素敏感性的作用［31］。蕎麥堿是桑樹中另一種重要的生物堿，可以抑制腸道中α, β葡萄糖苷酶及α, β半乳糖苷酶，具有降低糖尿病小鼠血糖以及促進(jìn)胰島素分泌的作用［32-33］。綜上可知，桑樹中的生物活性成分可以調(diào)控動物糖脂代謝、免疫及抗氧化等生物學(xué)功能，對動物的健康具有重要影響。

2 桑樹生物活性成分對動物健康的作用

2.1 桑樹生物活性成分對糖脂代謝的作用

糖尿病是以血糖過高為特征的慢性代謝疾病，是全世界第三大威脅生命的疾?。?4］。研究發(fā)現(xiàn)，在高糖日糧飼喂的小鼠中，桑葉提取物可以有效降低血糖、緩解胰島素抵抗，并推遲2型糖尿病的發(fā)生［35］。對四氧嘧啶誘導(dǎo)的糖尿病小鼠進(jìn)行桑葉提取物（富含多糖與DNJ）灌胃也具有降血糖的作用［36］。富含多酚的桑葚提取物也可以顯著地降低糖尿病小鼠模型空腹血糖與糖基化血清蛋白的水平。在桑葉的所有活性成分中，DNJ具有最強的α-糖苷酶抑制作用［37］，它可以在動物小腸內(nèi)直接抑制多糖的分解而減慢葡萄糖的吸收，是桑葉中降血糖的重要成分。DNJ降血糖的機制可能與其促進(jìn)糖尿病動物胰島素分泌并提高胰島素敏感性有關(guān)［38］。Liu等［39］研究發(fā)現(xiàn)，DNJ可以通過增加小鼠骨骼肌中葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白4的轉(zhuǎn)位以及增加PI3K/AKT信號通路中蛋白激酶B絲氨酸磷酸化位點（Ser 473）的磷酸化和其他關(guān)鍵蛋白的磷酸化而提高胰島素的敏感性。桑樹中的另外一種生物堿蕎麥堿也可通過增加胰島素的釋放抑制糖尿病小鼠的血糖升高［40］。研究表明，桑枝、桑葉及桑葚中的多糖均具有降低糖尿病鼠空腹血糖的作用［41-43］，桑葉多糖對糖代謝的調(diào)控作用也依賴于PI3K/AKT信號通路的激活［44］。血脂異常是一種代謝性疾病，是心血管疾病的重要誘因［45］。近些年的相關(guān)報道證實，桑樹生物活性成分對脂質(zhì)代謝具有一定的調(diào)控作用。Yang等［46］研究發(fā)現(xiàn)，桑黃酮C和桑辛素可以強力抑制3T3-L1前脂肪細(xì)胞的分化及脂肪合成。從桑白皮中提取的桑黃酮、桑根酮、桑色素、桑辛素對胰脂肪酶均有不同程度的抑制作用［47］?；ㄇ嗨?3-O-葡萄糖苷和花青素3-O-蕓香糖苷可以增加棕色脂肪細(xì)胞中產(chǎn)熱相關(guān)基因及脂肪酸氧化相關(guān)基因的表達(dá)［48］，因此它們可能有助于抑制機體內(nèi)的脂肪沉積。還有研究發(fā)現(xiàn)，向肥胖小鼠飼喂桑葉來源的DNJ可以顯著促進(jìn)脂肪酸β氧化，抑制肝臟中脂質(zhì)沉積，降低血漿甘油三酯的水平并提高血漿脂聯(lián)素的水平［49］。

2.2 桑樹生物活性成分的抗炎及免疫調(diào)節(jié)作用

免疫系統(tǒng)是機體抵御病原入侵的第一道防線，但宿主的免疫應(yīng)答過度可能會引起炎癥反應(yīng)［50］。而炎癥反應(yīng)往往與一些慢性疾病相關(guān)，例如心血管疾病、自身免疫性疾病、癌癥等［51］，因此維持機體正常免疫功能與炎癥反應(yīng)之間的動態(tài)平衡非常重要。研究顯示，桑葚、桑樹皮、桑葉等各部分提取物均具有抗炎作用［25,52-53］。在LPS刺激的小鼠巨噬細(xì)胞中，桑葚多糖處理顯著增加抗炎細(xì)胞因子IL-10的分泌，顯著降低促炎細(xì)胞因子IL-1β和IL-6的分泌［54］。研究發(fā)現(xiàn)，飼喂富含多酚的桑葉提取物可以顯著降低大鼠肝臟中炎癥細(xì)胞的浸潤，減少COX-2、iNOS等炎癥誘導(dǎo)因子的蛋白表達(dá)，其機制可能是桑葉提取物抑制了NF-κB、MyD88等關(guān)鍵分子介導(dǎo)的炎癥信號通路［52］。此外，從桑根皮中分離得到的桑根酮E也可以減少巨噬細(xì)胞中LPS誘導(dǎo)的TNF-α產(chǎn)生［55］。而在LPS與IFN-γ刺激的RAW264.7細(xì)胞中，桑辛素C和桑辛素O也可以抑制NO的生成［46］，并可能因此發(fā)揮一定的抗炎作用。桑枝多糖可以提高小鼠的免疫功能，主要表現(xiàn)為增加小鼠的免疫器官指數(shù)、增強腹腔巨噬細(xì)胞的吞噬功能、提高淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率［56］。桑葉多糖可以促進(jìn)B淋巴細(xì)胞與T淋巴細(xì)胞的增殖，可以顯著增加雞氣管與空腸沖洗液中的免疫球蛋白A的濃度［57］。樹突細(xì)胞是強力的抗原呈遞細(xì)胞，而桑葚多糖則可能通過激活MAPK及NF-κB信號通路促進(jìn)樹突細(xì)胞的成熟，并通過激活ERK和p38調(diào)控樹突細(xì)胞的存活與遷移［58］。

2.3 桑樹生物活性成分的抗氧化作用

過量的自由基以及氧化產(chǎn)物的產(chǎn)生會導(dǎo)致DNA、脂類、蛋白質(zhì)等生物大分子的氧化損傷，導(dǎo)致細(xì)胞及組織的功能紊亂［59］。在人體內(nèi)，這種氧化損傷與一些慢性疾病的發(fā)生相關(guān)，例如心血管疾病、癌癥等［60］。而研究證實，桑樹中的許多生物活性成分均具有抗氧化作用。富含多酚的桑葚提取物可以降低HepG2細(xì)胞中過氧化氫誘導(dǎo)的活性氧產(chǎn)生，從而緩解氧化應(yīng)激反應(yīng)［61］。桑樹中的黃酮類物質(zhì)具有較強的抗氧化能力。研究發(fā)現(xiàn)，桑黃酮C和桑黃酮G均具有清除自由基ABTS和DPPH的作用［62-63］。桑根酮X可以顯著緩解Fe2+-Cys誘導(dǎo)的大鼠肝臟脂質(zhì)過氧化反應(yīng)［64］。有研究表明，桑樹中的多糖有一定的抗氧化能力［65-66］，然而也存在不一致的報道［67］。研究發(fā)現(xiàn)，盡管桑葉多糖單獨的抗氧化能力不強，但它可以增強黃酮的抗氧化能力［67］。研究證明，桑葚花青素也具有很強的抗氧化能力，可以強力清除自由基DPPH［68］。還有研究發(fā)現(xiàn)，桑葚花青素提取物可能通過調(diào)控MAPK通路增強Nrf2的激活從而緩解HepG2細(xì)胞的氧化損傷［69］。

3 桑樹及其有效成分在畜禽及水產(chǎn)動物生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 作為蛋白飼料來源

桑葉等桑樹資源粗蛋白含量高，動物必需氨基酸種類齊全，且富含亞麻酸、亞油酸等多種不飽和脂肪酸和礦物質(zhì)元素［70］，具有作為蛋白飼料來源的潛質(zhì)。Liu等［71］研究發(fā)現(xiàn)，在飼喂氨化稻草的基礎(chǔ)上使用桑葉替代全部菜粕作為蛋白質(zhì)補充料，對初始體重16～18 kg的湖羊進(jìn)行75 d的飼養(yǎng)試驗，并不會降低湖羊的采食量和增重，也不會影響飼料轉(zhuǎn)化率和飼料成本，因此桑葉可以替代菜粕作為蛋白飼料來源。而在飼喂稻草的基礎(chǔ)上額外補充與尿素、糖蜜混合并制粒的桑葉粒有助于提高肉牛采食稻草及總干物質(zhì)與總蛋白的攝入，提高干物質(zhì)、粗蛋白及纖維的表觀消化率，還能提高肉牛瘤胃中乙酸、丁酸及總揮發(fā)性脂肪酸的濃度，當(dāng)桑葉粒補充量為600 g/d時效果最好［72］。Zeng等［12］選取體重約為40 kg的DLY生長育肥豬，使用桑葉粉替代15%的麥麩進(jìn)行85 d的飼養(yǎng)試驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相比于對照組，桑葉粉組育肥豬平均日采食量沒有變化，而其平均日增重卻顯著降低。此外，飼糧中添加2%及5%的桑葉粉對肉雞的平均日采食量、平均日增重及飼料轉(zhuǎn)化率無顯著影響［70］。

由于桑葉中抗?fàn)I養(yǎng)因子及纖維含量較高，發(fā)酵或青貯后再用于飼喂動物效果更佳。丁鵬等［73］比較了發(fā)酵飼料桑粉與未發(fā)酵飼料桑粉對寧鄉(xiāng)花豬的飼喂效果，發(fā)現(xiàn)相較于未發(fā)酵飼料桑粉，發(fā)酵飼料桑粉可顯著提高豬的腸道絨隱比，并有提高回腸菌群alpha多樣性的趨勢。發(fā)酵桑葉還可替代部分蛋白質(zhì)源及纖維源類飼料用于飼喂育肥牛，其可以提高牛的屠宰性能、肉品質(zhì)以及肌肉中的脂肪酸、氨基酸含量［74］。Mondal等［75］將不同比例的桑葉粉與米糠、芥子油餅及魚粉進(jìn)行混合發(fā)酵后用于鯉魚的飼養(yǎng)試驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)含65%桑葉粉的發(fā)酵飼料可以顯著提高鯉魚的生長速度及飼料轉(zhuǎn)化率，顯著增加鯉魚體組成中粗蛋白的含量。

3.2 改善動物產(chǎn)品品質(zhì)

Zeng等［12］研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加15%的桑葉粉有改善育肥豬背最長肌肌肉紅度的趨勢，并能顯著降低肌肉剪切力、滴水損失和蒸煮損失，還能顯著提高肌內(nèi)脂肪含量，有改善豬肉品質(zhì)的作用。桑葉粉改善豬肉品質(zhì)的機理可能是其增加了Ⅰ型及Ⅱa型肌纖維的基因表達(dá)，而更深層次的機制目前還不清楚［12］。Lin等［11］向蛋雞飼糧中添加0.5%、1%、2%桑葉提取物進(jìn)行為期12周的飼養(yǎng)試驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在整個試驗周期，隨著桑葉提取物添加劑量的增加，蛋重、蛋黃重、蛋殼強度、蛋黃顏色評分、哈夫單位等蛋品質(zhì)參數(shù)呈線性增加。在肉雞上的研究則顯示，向飼糧中添加5%的桑葉粉可以顯著降低雞胸肉中飽和脂肪酸的含量，降低n-6與n-3多不飽和脂肪酸的比例，顯著提高多不飽和脂肪酸的含量。與對照組相比，5%桑葉組肉雞的胸肉中棕櫚酸及棕櫚油酸的含量顯著降低，而花生四烯酸含量顯著升高，雞胸肉中總膽固醇含量也顯著降低［70］。在水產(chǎn)動物上的相關(guān)研究表明，羅非魚飼料中添加10%的不同品種桑葉粉均可以緩解羅非魚宰后pH值的下降速度，降低魚肉的滴水損失［76］。

3.3 增強動物抗氧化能力及免疫力

Lin等［11］研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加0.5%桑葉提取物可顯著增加蛋雞單核細(xì)胞中抗氧化相關(guān)基因Nrf-2、HO-1及GST的表達(dá)水平，而蛋雞血清中丙二醛含量也隨著桑葉提取物的添加而顯著降低。另一項蛋雞試驗的研究結(jié)果顯示，在新城疫疫苗接種后第28天，給予桑葉多糖的雞空腸及氣管中免疫球蛋白A的含量以及血清中IL-2和IFN-γ的濃度均顯著高于對照組［57］。豬的飼糧中添加15%的桑葉粉則可以顯著提高豬血清谷胱甘肽過氧化物酶的活性及總抗氧化能力，同時還有提高超氧化物歧化酶活性的趨勢［12］。Wang等［77］在犢牛上的研究發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行大腸桿菌免疫應(yīng)激的條件下，每天額外飼喂3 g桑黃酮的犢牛平均日增重顯著高于對照組，而糞便評分顯著低于對照組，在正常條件下桑黃酮并未表現(xiàn)出這一作用，表明桑黃酮有助于緩解大腸桿菌引起的免疫應(yīng)激反應(yīng)。此外，在大腸桿菌免疫應(yīng)激條件下，飼喂桑黃酮的犢牛血漿谷胱甘肽過氧化物酶活性低于對照組，這反映了桑黃酮能夠緩解大腸桿菌引起的氧化應(yīng)激反應(yīng)［77］。

4 結(jié)語

桑樹中的多糖、生物堿、多酚等生物活性物質(zhì)在調(diào)節(jié)動物的糖脂代謝、抗氧化能力及免疫力等方面發(fā)揮重要作用。在畜禽及水產(chǎn)動物生產(chǎn)中使用桑葉及桑樹有效成分能提高動物免疫力及抗氧化能力，還有助于改善畜禽及水產(chǎn)品品質(zhì)。因此，桑資源具有作為蛋白飼料原料的應(yīng)用前景，然而其在不同動物中的用法用量存在差異，使用不當(dāng)會影響動物的生長性能，甚至引起腹瀉。不同動物對各種桑資源的消化利用率也需要進(jìn)一步研究。單寧等抗?fàn)I養(yǎng)因子會制約其使用，青貯、微生物發(fā)酵、優(yōu)化加工工藝等方法有助于解決這一問題。然而，目前關(guān)于應(yīng)用于不同動物的桑樹資源青貯及發(fā)酵的菌種篩選、底物組合、發(fā)酵時間及pH優(yōu)化等數(shù)據(jù)比較缺乏，未來需要進(jìn)一步研究。桑葉青貯后用于反芻動物飼養(yǎng)具有十分重要意義，值得深入研究。富含生物活性成分的桑葉提取物可以作為功能性飼料添加劑應(yīng)用于動物生產(chǎn)中，桑多糖、桑多酚等活性成分具有抑菌抗炎作用，是潛在的抗生素替代品。今后需要開展更深入的動物試驗來評價桑葉及富含活性成分的桑葉提取物在不同動物生產(chǎn)中的應(yīng)用效果并確定適宜使用劑量。