構(gòu)樹化學成分及飼用價值研究進展

黃詠明 田 瑞 盧素芳 徐愛春 戴永紅 郎 鵬

(湖北省農(nóng)業(yè)科學院果樹茶葉研究所 武漢 430064)

構(gòu)樹(Broussonetiapapyrifera)，別名楮樹，在農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)中作為一種多功能樹種被廣泛應用，如造紙業(yè)[1]、傳統(tǒng)中藥[2]等。構(gòu)樹適應性強，耐干旱貧瘠，能富集重金屬，且萌蘗力強，對防止水土流失、改善生態(tài)環(huán)境、促進生態(tài)平衡具有重要作用。構(gòu)樹的花、果實、種子、葉片、枝干和根均含有一定的生理活性物質(zhì)，化學成分復雜，生物活性多樣，且營養(yǎng)豐富，具有較高的營養(yǎng)價值和廣泛的藥用價值[3]。目前，國內(nèi)外研究者對構(gòu)樹各器官化學成分進行了深入的研究，從中分離得到多種化合物，主要包括：黃酮類、木脂素類、萜類、酚類、氨基酸、揮發(fā)性油及其他化學成分，其中多種成分具有抗真菌、抗細菌、抗氧化、抗腫瘤、細胞毒性、酶抑制活性等功效，因此，構(gòu)樹一直被視為一種重要的藥用木本植物[4]。此外，構(gòu)樹具有生物量大，耐刈割，對牲畜適口性好等優(yōu)點，并含有豐富的粗蛋白、粗脂肪、氨基酸、大量及微量元素，是優(yōu)質(zhì)高蛋白的木本飼料原料[5]。為了更好的綜合開發(fā)利用構(gòu)樹資源，該文對國內(nèi)外學者在構(gòu)樹生理生態(tài)、生物化學、飼用價值等方面取得的研究成果進行了簡要的綜述。

1 構(gòu)樹生物學特性

構(gòu)樹為桑科(Moraceae)構(gòu)樹屬(Broussonetia)多年生落葉喬木或灌木，株高10～20 m；葉互生或近對生，寬卵形，邊緣有粗鋸齒，不分裂或3～5裂，兩面均密被絨毛；雌雄異株，雌花序球形頭狀，雄花序為柔荑花絮(圖1)；樹皮暗灰色或灰褐色，且平滑，全株含乳汁；根系淺，側(cè)根發(fā)達，具有很強的萌蘗能力。此外，構(gòu)樹的自然分布非常廣泛，在我國華中、華南、華北、西南、西北各省均有分布。構(gòu)樹為陽性樹種，逆境適應能力強，在溝谷、河灘、丘陵等酸性、石灰質(zhì)土壤及峭壁上均能生長[6]。

圖1 構(gòu)樹雌花(A)和雄花(B)

圖2 構(gòu)樹種子

2 化學成分及功能研究

2.1 花

構(gòu)樹雄花序中含有17種氨基酸，其中7種為人體必需氨基酸，占全部氨基酸含量的35.5 %[3]。蘆文娟等[7]對構(gòu)樹干燥雄花序的營養(yǎng)成分進行測定，發(fā)現(xiàn)構(gòu)樹雄花序粗蛋白含量達到39.63%，總糖27.59%，粗脂肪8.6%。此外，張倩等[8]對構(gòu)樹雄花序采用氯仿和乙酸乙酯提取，分離出了12種化合物，鑒定出的4種化合物分別為5-甲基-3-十四烷基戊內(nèi)酯、二十四碳烷醇、尿嘧啶和正十六碳酸。因此，構(gòu)樹雄花序是一種高蛋白、低脂肪、富含多種氨基酸的天然食品原料，具有較高的營養(yǎng)價值，將其開發(fā)成保健品具有很大的潛力。

2.2 果實

構(gòu)樹果實為聚花果，果實原汁富含多糖、Vc、蛋白質(zhì)、氨基酸和微量元素，在鮮榨果汁或飲料方面具有較大的開發(fā)利用價值[9-11]。Pang等[12]首次從構(gòu)樹果實中提取出了異喹啉類生物堿—白屈菜紅堿。龐素秋等[13]對構(gòu)樹果實采用95%乙醇提取，分離鑒定了芹菜素、槲皮素、亞油酸、棕櫚酸等11種化合物。此外，楮實子作為構(gòu)樹的干燥成熟果實，具有較高的藥用價值。龐素秋等[14]首次從楮實子中分離得到5種生物堿，且楮實子中總生物堿有較強的細胞毒作用。

另外，研究者們從構(gòu)樹果實中分離得到12種木脂素類化合物[15]以及15種酚類物質(zhì)[16]，經(jīng)鑒定發(fā)現(xiàn)，其中9種木脂素類化合物具有抗氧化活性。Sun等[17]對構(gòu)樹果實的化學成分及抗氧化物活性進行分析，結(jié)果顯示，不飽和脂肪酸含量占總脂肪酸的70.6%，必需氨基酸含量占總氨基酸的40.6%，水提取物含有大量的還原劑和自由基清除劑。研究表明，構(gòu)樹果實多糖主要由葡萄糖、甘露糖、樹膠醛糖等組成，具有很好的羥基自由基清除活性、鐵還原活性、抗溶血活性和抗菌活性[18]。此外，構(gòu)樹果實紅色素含量豐富，且穩(wěn)定性良好，是優(yōu)良的天然色素資源，在食品工業(yè)中具有較好的應用前景[19]。

2.3 種子

構(gòu)樹種子(圖2)含有豐富的脂肪油，主要成分為亞油酸、油酸、棕櫚酸等，其中人體必需的亞油酸含量為85.42 %[20-21]。此外，構(gòu)樹種子含有17種氨基酸和24種礦質(zhì)元素[21]。劉靜等[22]采用分子熒光法測定了構(gòu)樹種子油中VE，其VE含量為410.45 mg·kg-1。Mei等[23]從構(gòu)樹種子的正丁醇提取液中分離得到了一種新的五元內(nèi)酰胺(chushizilactam A)和腺苷酸。瞿曉晶等[24]利用DPPH 法和鄰苯三酚自氧化法對構(gòu)樹種子油的抗氧化活性進行測定，發(fā)現(xiàn)其對羥基自由基的抑制率高達93. 56%，而對超氧陰離子沒有明顯抑制作用。因此，構(gòu)樹種子營養(yǎng)價值高且提取物抗氧化作用強，可開發(fā)成保健食品輔料或抗衰老藥物。

2.4 葉片

國內(nèi)外學者對構(gòu)葉進行了深入研究，并從中提取分離了多種化合物。徐小花等[25]從構(gòu)葉乙醇提取物中分離鑒定得到11種化合物, 如芹菜素、大波斯菊苷、牡荊苷等。隨后，李瑩瑩等[26]從構(gòu)葉乙醇提取液中分離出7種化合物，如十八碳酸甲酯、正十九碳酸、鄰苯二甲酸二甲酯等。李長恭等[27]采用GC-MS聯(lián)用技術(shù)對水蒸氣蒸餾提取的構(gòu)樹葉揮發(fā)油成分進行結(jié)構(gòu)鑒定，共鑒定出了33種化學成分，其中酯類約占31.7%，不飽和脂肪酸占6.2%。

構(gòu)樹葉化學成分主要為糖苷類、二萜類[28]、黃酮類[29]、木脂素類[30]、內(nèi)酯類[31]等物質(zhì)，且含量豐富，活性較強。經(jīng)檢測構(gòu)葉黃酮類物質(zhì)含量為273 mg/kg，且具有一定的抗氧化性[32]。此外，構(gòu)樹葉中含有多種抑菌成分，對金黃色葡萄球菌、多殺性巴氏埃希菌、沙門氏菌等病原菌均有較好的抑菌活性[33]。Zhao等[34]從構(gòu)樹葉中分離出來2種具有抗真菌活性的蛋白質(zhì)，分別是PMAP1和PMAP2，且具有抗綠色木霉活性作用。綜上所述，構(gòu)葉含有多種化學成分，而大部分具有抗菌、抗炎、抗氧化等生物學活性，藥用價值較高。

2.5 枝干

構(gòu)樹枝干纖維長、潔白，是很好的造紙原料，也是構(gòu)樹中含活性物質(zhì)最豐富的部位之一。殷志琦等[35]從構(gòu)樹枝條乙醇提取物中分離鑒定了9種化合物，其中胡蘿卜苷、槲皮素、雙氫槲皮素、甘草素、異甘草素等5個化合物為首次從構(gòu)樹中分離得到。Xu等[36]對構(gòu)樹皮和木材的乙酸乙酯、正丁醇、己烷3種提取液的化學成分和性質(zhì)分析發(fā)現(xiàn)，樹皮乙酸乙酯提取液對2,2-二苯基-1-苦基肼自由基、羥基自由基清除活性最高，且酚類和黃酮類物質(zhì)含量也最高，樹皮和木材的正丁醇提取液具有很強的超氧陰離子清除活性，己烷提取液具有高水平的離子螯合能力。同時，也有研究指出構(gòu)樹樹皮二氯甲烷和正丁醇提取液具有抗炎和抗腫瘤活性[37]。Zhong等[38]從構(gòu)樹皮中分離得到4種新的三萜類物質(zhì)。鐘漢庭等[39]從構(gòu)樹皮乙醇提取物中獲分離得到6個三萜類化合物，其中3β-乙酰氧基-甘遂-7-烯-24S，25二醇為1種新的甘遂烷型三萜類化合物。Guo等[40]從構(gòu)樹皮乙酸乙酯提取物中分離出2個新的、且具有抗腫瘤活性的黃酮類物質(zhì)。

2.6 根系

構(gòu)樹根系發(fā)達，除能吸收土壤中的水分和養(yǎng)分外，還含有多種活性物質(zhì)。Son等[41]從構(gòu)樹根皮中分離出1種新的黃酮類化合物(papyriflavonol A)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，papyriflavonol A能抑制分泌型磷脂酶A的活性，并具有抗菌和細胞毒活性。此外，Park等[42]發(fā)現(xiàn)papyriflavonol A能有效地抑制冠狀病毒蛋白酶的活性，IC50值為3.7 μM。Chen等[43]從構(gòu)樹根的乙醇提取物中分離出2種新的黃酮類化合物，能抑制蛋白酪氨酸磷酸酶1B的活性。Ryu等[44]從構(gòu)樹根中獲得2種5，11-二氧雜苯并[b]芴-10-酮的新化合物，命名為構(gòu)樹芴酮A(broussofluorenone A)和構(gòu)樹芴酮B(broussofluorenone B)，2種化合物能抑制α-葡萄糖苷酶的活性。隨后又從構(gòu)樹根系乙醇提取物中分離鑒定出9種酚類物質(zhì)，且均能抑制黃嘌呤氧化酶活性[45]。

3 飼用價值研究

我國很早就有使用構(gòu)樹葉飼喂畜禽的習慣，構(gòu)樹因營養(yǎng)豐富、適口性好、速生性強、適應性廣等特點，近幾年被作為蛋白飼料備受關(guān)注。對構(gòu)樹營養(yǎng)成分研究發(fā)現(xiàn)，構(gòu)樹葉片粗蛋白、粗灰分、粗脂肪含量約為柞樹、楊樹、胡枝子等木本飼料的2～3倍，粗脂肪約為槐樹、檸條、胡枝子等木本飼料和苜蓿、玉米等常規(guī)飼料的2倍，且粗纖維含量相對較少[46]。此外，構(gòu)樹葉氨基酸含量豐富，但各氨基酸含量不平衡，其主要限制性氨基酸為含硫氨基酸，因此，在使用構(gòu)樹配比基礎日糧中需注意含硫氨基酸的適當補充[5]。然而，構(gòu)樹含有單寧、木質(zhì)素等抗營養(yǎng)次生代謝物，雖然與其它木本飼料相比含量較低，但仍高于豬、雞等單胃動物的適應范圍[46]。構(gòu)樹葉蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)復雜，纖維含量較高，直接用鮮葉飼喂畜禽，動物難以充分消化吸收，有效養(yǎng)分利用率極低，可通過青貯或發(fā)酵加工處理提高飼用價值[47-48]。陶興無等[49]研究發(fā)現(xiàn)，構(gòu)樹葉發(fā)酵后復雜蛋白質(zhì)可被降解為畜禽容易吸收利用的氨基酸、小肽等物質(zhì)，還具有酸香味，且柔軟多汁，適口性好。

構(gòu)樹作為單胃動物和反芻動物的飼料，其飼喂效果被大量研究，構(gòu)樹飼料對改善畜禽類產(chǎn)品品質(zhì)具有一定的促進作用。在鵪鶉日糧中添加發(fā)酵構(gòu)樹葉，顯著提高了鵪鶉產(chǎn)蛋率和蛋重[50]。在豬日糧中添加發(fā)酵構(gòu)樹葉，可以明顯提高豬的生長速度、屠宰率、瘦肉率，并提高肌肉中氨基酸含量[51-52]。用構(gòu)樹葉粉飼喂育肥豬，可以提高飼料中的一些營養(yǎng)物質(zhì)的表觀消化率，改善肉的品質(zhì)[53-54]。此外，孫華等[55]發(fā)現(xiàn)，在育肥豬飼料添加15%構(gòu)樹葉粉，全期日增重、料肉比和胴體性能等指標與對照差異不顯著，但顯降低了增重成本。Alhassan[56]發(fā)現(xiàn)在西非矮羊基礎日糧中添加構(gòu)樹葉顯著提高了其日均采食量，并增加日增重，而西非矮羊血液常規(guī)檢測結(jié)果并未表現(xiàn)出異常變化。蘇應玉等[57]研究發(fā)現(xiàn)，在荷斯坦奶?；A飼料中分別添加4%、8%、12%的發(fā)酵構(gòu)樹飼料后，均顯著提高了奶牛的產(chǎn)奶量。李艷芝[58]在雞基礎日糧中添加0.5%～2%的構(gòu)樹葉，結(jié)果顯示蛋雞的生產(chǎn)性能及蛋品質(zhì)得到顯著提高。但是，吳健平等[59]的飼養(yǎng)試驗表明，在雌性良鳳花肉雞的飼料中添加2%～6%構(gòu)樹葉粉，對肉雞的平均日增重和日采食量無顯著影響。由此可見，構(gòu)樹在單胃動物和反芻動物飼料中的添加比例存在明顯差異，而高比例的構(gòu)樹飼用量對畜禽生長及其品質(zhì)改善無顯著效果。

4 小結(jié)與展望

構(gòu)樹花、果實、種子等部位含黃酮類、木脂素類、萜類等多種生理活性物質(zhì)，具有抗真菌、抗氧化、抗腫瘤等功效，在開發(fā)新藥方面具有廣闊的應用前景。同時，構(gòu)樹果實含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，如多糖、氨基酸、紅色素等，可開發(fā)成保健型果汁飲料。因此，應加強構(gòu)樹深加工研究，提高有效成分的提純工藝和新產(chǎn)品的研發(fā)力度，充分發(fā)揮構(gòu)樹的營養(yǎng)價值。但是，由于構(gòu)樹具有很強的重金屬富集能力，作為藥用或食品添加劑時應加強重金屬的檢測。

另外，構(gòu)樹粗蛋白、粗脂肪、氨基酸、鈣等營養(yǎng)成分含量豐富，是良好的畜禽飼料原料。在畜禽基礎日糧中添加構(gòu)樹葉粉或發(fā)酵構(gòu)葉，能改善畜禽類產(chǎn)品品質(zhì)，如瘦肉率、肉質(zhì)風味等。但是，由于構(gòu)樹蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)復雜，纖維含量較高，且飼料中單寧、木質(zhì)素等抗營養(yǎng)成分的含量較高，嚴重限制了其在畜禽基礎日糧中的添加比例，制約了構(gòu)樹飼料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，在今后的研究中，應加強構(gòu)樹新品種選育，以高蛋白、適口性好、消化吸收率高等特點為選育目標，同時，利用酶工程加快構(gòu)樹青貯或發(fā)酵過程中有效養(yǎng)分的高效轉(zhuǎn)化，提高構(gòu)樹飼料在畜禽基礎日糧中的比例；另外，還要廣泛開展基礎研究，探尋不同類型畜禽在不同生長階段的適用量，制定出科學合理的飼喂配方，提高構(gòu)樹資源的開發(fā)利用力度，促進我國畜牧業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。