發(fā)酵桑葉在畜禽生產(chǎn)中應(yīng)用的最新研究進(jìn)展

朱沛霽，賈代漢，毛俊舟

(江蘇立華牧業(yè)股份有限公司，江蘇 常州 213000)

桑樹是桑屬多年生木本植物，又名荊桑和家桑等，在我國(guó)有著幾千年的種植歷史[1]。桑樹的桑葉起初以用于飼喂桑蠶而被廣為人知，但隨著養(yǎng)殖業(yè)對(duì)飼料資源的開發(fā)，因其具有獨(dú)特的營(yíng)養(yǎng)特征而被用作飼料添加劑。普通桑葉富含蛋白質(zhì)、氨基酸和維生素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同樣也含有大量的抗?fàn)I養(yǎng)因子，如植酸和單寧[2]；此外，桑葉還含有較高水平的粗纖維[3]，這些因素限制了普通桑葉在畜禽飼料中的添加量。隨著飼料發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展，研究發(fā)現(xiàn)桑葉經(jīng)不同菌種的分解和發(fā)酵后粗纖維和抗?fàn)I養(yǎng)因子的含量明顯減少，從而使畜禽所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量顯著提高。研究人員在畜禽飼料中添加不同濃度的發(fā)酵桑葉后發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵桑葉在促進(jìn)動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化與吸收、提高飼料轉(zhuǎn)化率、調(diào)節(jié)機(jī)體的抗氧化和免疫能力以及改善肉的品質(zhì)等方面所產(chǎn)生的作用遠(yuǎn)強(qiáng)于普通桑葉的[4-5]。因此，發(fā)酵桑葉是動(dòng)物飼料中一種具有廣闊應(yīng)用前景的新型蛋白質(zhì)原料，合理利用能夠緩解當(dāng)下我國(guó)畜牧生產(chǎn)中綠色安全蛋白質(zhì)原料短缺的現(xiàn)狀，降低動(dòng)物生產(chǎn)的成本。

1 桑葉的營(yíng)養(yǎng)特征

桑樹具有廣泛的生態(tài)幅，能在不同條件下生長(zhǎng)，在陽光充足的環(huán)境中能快速生長(zhǎng)。桑葉的產(chǎn)量較高，且含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。然而，桑葉除富含粗蛋白(Crude Protein，CP)和粗脂肪(Ether Extract，EE)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外，還含有以植酸和單寧為主的抗?fàn)I養(yǎng)因子，且含量較高。植酸能夠與飼料中的磷絡(luò)合形成動(dòng)物難以消化利用的植酸磷。單寧有苦澀味，能與淀粉酶等消化酶的底物反應(yīng)，影響動(dòng)物對(duì)飼料的消化利用[6]。據(jù)相關(guān)研究報(bào)道，桑葉還含有多種脂肪酸和碳水化合物，前者主要由亞麻酸、亞油酸、油酸和棕櫚酸等組成，其中以亞麻酸的含量最高，約占所含總脂肪酸的23%，亞麻酸屬于ω-3不飽和脂肪酸，有降低血脂、抗血栓和防止動(dòng)脈粥樣硬化的效果[7]；后者主要包括葡萄糖、半乳糖和果糖等，它們能夠?yàn)閯?dòng)物提供能量，促進(jìn)動(dòng)物的生長(zhǎng)和發(fā)育。

2 桑葉所含的生物活性物質(zhì)

在人醫(yī)上，桑葉被認(rèn)為是一種中草藥，具有清肺、潤(rùn)燥、抗炎和滅菌等功效，其所含的生物活性物質(zhì)種類繁多(如黃酮類、生物堿類、甾醇類和有機(jī)酸)，且含量豐富[17]。

在桑葉所含的生物活性物質(zhì)中，黃酮類和酚類生物活性物質(zhì)，如黃芪苷、異槲皮苷和山奈酚系列等[18-19]，占據(jù)著較大的比例，占干物質(zhì)質(zhì)量的1%～3%。在中醫(yī)上，黃酮類生物活性物質(zhì)主要有以下生理作用：(1)促進(jìn)人的外周組織對(duì)葡萄糖的利用，降低血糖；(2)促進(jìn)胰島β細(xì)胞的修復(fù)，通過上調(diào)抗凋亡基因(Bcl-2)的水平和下調(diào)促凋亡基因(Bax)的表達(dá)，減緩胰島β 細(xì)胞的凋亡；(3)抑制葡萄糖和蛋白質(zhì)的結(jié)合，減少糖基化終末產(chǎn)物的合成；(4)清除機(jī)體自由基，提高抗氧化能力[20-21]，對(duì)2,2-聯(lián)苯基-1-苦基肼基(DPPH)和-OH有較強(qiáng)的清除能力[22]。

1-脫氧野尻霉素(1-DeoxyNoJirimycin，1-DNJ)是桑葉所含生物堿的主要成分，能夠顯著抑制糖苷酶的活性，其作用機(jī)制為能非競(jìng)爭(zhēng)性地結(jié)合α-糖苷酶，抑制動(dòng)物體內(nèi)二糖的轉(zhuǎn)化，Kimura等在小鼠體內(nèi)得到了驗(yàn)證[23-24]。桑樹中DNJ的含量按葉梗、桑葉和葉柄的順序遞減，且夏天采摘的桑葉所含DNJ的數(shù)量約是秋冬采摘的桑葉所含的5倍[25-26]。桑葉中植物甾醇的含量比普通植物中的高3.5倍左右。

有機(jī)酸是目前畜牧生產(chǎn)中被用作替代抗生素(以下簡(jiǎn)稱“替抗”)型飼料添加劑的備選產(chǎn)品之一。動(dòng)物在攝入有機(jī)酸后，其腸道腔中微環(huán)境的pH降低，大多數(shù)有害菌無法在這種低pH環(huán)境中生存。桑葉中的有機(jī)酸會(huì)產(chǎn)生類似的效果，可降低腸道腔中微環(huán)境的pH，抑制有害菌的繁殖，保護(hù)腸道的健康。此外，上述桑葉中的多種生物活性物質(zhì)還能夠預(yù)防癌細(xì)胞的產(chǎn)生，抑制腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移[27-28]。

3 發(fā)酵處理對(duì)桑葉營(yíng)養(yǎng)特征的影響

桑葉中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如何最大化地有效利用桑葉是近年的研究重點(diǎn)。目前，桑葉的利用方式主要有三種：第一種方式是將新鮮的桑葉直接飼喂畜禽；這種方式可以節(jié)省養(yǎng)殖業(yè)的生產(chǎn)成本，但桑葉的利用率低，且由于桑葉含有多種有害物質(zhì)，長(zhǎng)期飼喂容易導(dǎo)致動(dòng)物發(fā)生消化系統(tǒng)疾病。第二種方式是將桑葉風(fēng)干，粉碎后與飼料一起飼喂畜禽；桑葉粉能夠儲(chǔ)存更長(zhǎng)的時(shí)間，但干燥成本偏高，另外此方法依然會(huì)導(dǎo)致飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子含量偏高。第三種方式是利用微生物發(fā)酵桑葉，再加入飼料中飼喂畜禽；發(fā)酵后的桑葉儲(chǔ)存便利，更重要的是抗?fàn)I養(yǎng)因子的含量降低，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值提高，且可提高動(dòng)物對(duì)發(fā)酵桑葉的消化率，從而可以提高桑葉在飼料中的添加劑量。

多項(xiàng)研究表明，發(fā)酵能夠顯著提高桑葉中CP、EE和各種生物活性物質(zhì)的含量，同時(shí)會(huì)明顯降低粗纖維(Crude Fibre，CF)和單寧等抗?fàn)I養(yǎng)因子的含量[4,29]。桑葉發(fā)酵前后及其與其他常用蛋白質(zhì)原料的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量對(duì)比見表1。桑葉的發(fā)酵效果會(huì)受所用菌種種類的影響，如植物乳桿菌可提高桑葉中CP 和EE 的含量，降低CF的含量；枯草芽孢桿菌能夠顯著降低桑葉中單寧的含量，利用混合菌種進(jìn)行發(fā)酵會(huì)取得更佳的效果。徐丹等[11]在桑葉中以1∶1的比例添加乳酸菌和枯草芽孢桿菌，結(jié)果發(fā)現(xiàn)發(fā)酵后的桑葉所含的CP較未發(fā)酵桑葉的提高23.26%，所含的單寧較發(fā)酵前的顯著降低28.33%。任元元等[30]利用枯草芽孢桿菌和植物乳桿菌等復(fù)合菌種發(fā)酵桑葉，結(jié)果是可溶性蛋白質(zhì)和氨基態(tài)氮的含量分別提高了176.53%和546.34%。通常，芽孢桿菌等能夠產(chǎn)生蛋白酶和淀粉酶，前者可以分解大分子蛋白質(zhì)，形成小肽和氨基酸；后者能夠降解粗纖維。此外，乳酸菌和乳桿菌則能夠分解桑葉中的抗?fàn)I養(yǎng)因子[31-32]。桑葉發(fā)酵后變化的組分還包括生物活性物質(zhì)，其中變化較大的為黃酮類和多酚類生物活性物質(zhì)，具體含量變化如表2所示。

4 發(fā)酵桑葉在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

近年來，桑葉的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，桑葉粉、青貯桑葉和發(fā)酵桑葉都可被用作單胃動(dòng)物、反芻動(dòng)物和水產(chǎn)動(dòng)物的飼料原料，但它們的使用效果和添加劑量不同，各項(xiàng)研究表明發(fā)酵桑葉在畜禽飼料中的使用效果最佳。

4.1 發(fā)酵桑葉在養(yǎng)雞生產(chǎn)中的應(yīng)用

在日糧中添加適量的發(fā)酵桑葉能夠提高雞的生長(zhǎng)性能和飼料轉(zhuǎn)化率，改善機(jī)體的抗氧化能力和腸道菌群組成。鄺哲師等[35]在胡須雞日糧中分別添加桑葉粉和發(fā)酵桑葉粉，對(duì)比相關(guān)指標(biāo)后發(fā)現(xiàn)發(fā)酵桑葉粉有改善胡須雞盲腸中乳酸菌與大腸桿菌比值的趨勢(shì)，即可提高腸腔中有益菌的比例，改善腸道腔中的微環(huán)境，這可能是由于桑葉所含的有機(jī)酸被釋放出后降低了腸道腔中微環(huán)境的pH，從而抑制了大腸桿菌的繁殖，提高了有益菌的競(jìng)爭(zhēng)力。該試驗(yàn)還表明胡須雞采食發(fā)酵桑葉后，其胸肌的剪切力明顯降低，即肉品嫩度提高；而胡須雞在采食添加20%桑葉粉的日糧后，其腿肌的pH較對(duì)照組胡須雞的提高了2.6%，意味著給胡須雞飼喂發(fā)酵桑葉能夠延緩動(dòng)物屠宰后腿肌糖原酵解和酸敗的速度，延長(zhǎng)產(chǎn)品的銷售期。桑葉具有這些作用的可能原因是發(fā)酵后黃酮類和多酚類生物活性物質(zhì)的含量提高，提高了動(dòng)物機(jī)體的抗氧化能力，從而改善了肉品質(zhì)。該試驗(yàn)對(duì)肉雞日糧中發(fā)酵桑葉粉的推薦添加劑量為20%，遠(yuǎn)高于普通桑葉粉的可添加劑量。黃靜等[4]同樣在胡須雞的日糧中添加發(fā)酵桑葉粉，結(jié)果發(fā)現(xiàn)添加發(fā)酵桑葉粉能顯著提高胡須雞體內(nèi)白蛋白和球蛋白等物質(zhì)的含量，降低血清中甘油三酯等的含量，表明飼喂發(fā)酵桑葉粉能夠降低胡須雞的血脂含量，增強(qiáng)機(jī)體的免疫力和抗氧化能力等。后續(xù)研究還發(fā)現(xiàn)發(fā)酵桑葉能極顯著提高胡須雞血清中超氧化物歧化酶的水平，降低肝臟中丙二醛的含量[5]。因此，在肉雞日糧中添加適量的發(fā)酵桑葉能夠調(diào)控肉雞的新陳代謝，提高肉雞的免疫力和抗氧化能力，改善肉質(zhì)風(fēng)味。張金龍等[36]利用羅斯308肉雞進(jìn)行試驗(yàn)，證實(shí)了在肉雞日糧中添加2%的發(fā)酵桑葉可顯著提高肉雞的日增重和采食量，提高42日齡肉雞空腸和回腸的絨毛高度。小腸絨毛高度的提高可以提高腸道對(duì)飼料中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用率，這可能也是肉雞增重加快的原因。綜上，不同品種的雞對(duì)發(fā)酵桑葉的耐受性可能有所不同，因此各品種所用飼料中的適宜添加劑量有待進(jìn)一步分類研究。

4.2 發(fā)酵桑葉在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

在非洲豬瘟猖獗的背景下，飼料的安全性是養(yǎng)豬業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)之一。桑葉發(fā)酵后能有效降低其所含的各種細(xì)菌和真菌的水平，改善營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的組成，成為一種綠色健康的飼料原料。有研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵銀杏葉和桑葉的混合制劑對(duì)引起仔豬腹瀉的致病菌有中度敏感性，能夠抑制致病菌的繁殖，治療效果與板藍(lán)根的相似。在仔豬日糧中添加5 g/kg的這種混合劑能有效地治療病毒性胃腸炎，提高仔豬的抗病能力[37]。王亞男等[38]在育肥豬的日糧中分別添加4%和6%的發(fā)酵桑葉，發(fā)現(xiàn)6%發(fā)酵桑葉組育肥豬的平均日增重和采食量顯著提高，猜測(cè)可能是發(fā)酵桑葉改變了育肥豬腸道腔中的微環(huán)境，促進(jìn)了豬對(duì)飼料中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收。Su等[39]給用5-氟尿嘧啶誘導(dǎo)的大鼠飼喂發(fā)酵桑葉提取物，結(jié)果是大鼠的腸黏膜炎癥有了明顯的改善，腸道健康得到了改善，這可能也是飼喂發(fā)酵桑葉能提高動(dòng)物生長(zhǎng)性能的原因之一。給豬飼喂添加6%發(fā)酵桑葉的日糧后，豬肉中飽和脂肪酸的含量減小，不飽和脂肪酸和氨基酸的總量增大。丁鵬等[40]在給平均體重為30 kg的寧鄉(xiāng)花豬飼喂含9%、12%或15%發(fā)酵桑葉的日糧后發(fā)現(xiàn)寧鄉(xiāng)花豬的生長(zhǎng)性能得到了提高，這可能是桑葉發(fā)酵后所含的單寧和植物凝集素等抗?fàn)I養(yǎng)因子的含量減小所致。該試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)寧鄉(xiāng)花豬的平均背膘厚、肉質(zhì)風(fēng)味和血清中膽固醇含量均得到了改善，可能是發(fā)酵后的桑葉中生物活性物質(zhì)的含量提高，影響了育肥豬脂肪代謝，降低了背膘厚。該試驗(yàn)最后建議育肥豬日糧中發(fā)酵桑葉的添加劑量為9%。張娜娜等[41]在育肥階段給商品豬補(bǔ)充發(fā)酵桑葉后發(fā)現(xiàn)，日糧中添加15%的發(fā)酵桑葉可顯著提高豬的平均日增重(提高2.15%)和肌內(nèi)脂肪的含量(提高17.82%)；同時(shí)還發(fā)現(xiàn)豬的肌肉剪切力降低了9.86%，肉中的脂肪酸配比更加合理，豬肉風(fēng)味得到了改善，這與王亞男的研究結(jié)果相吻合。發(fā)酵桑葉中粗纖維含量的降低以及生物活性物質(zhì)濃度的提高是豬生產(chǎn)性能改善的主要原因。對(duì)在豬日糧中添加發(fā)酵桑葉后所帶來的經(jīng)濟(jì)效益影響進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，在不影響斷奶仔豬生長(zhǎng)性能的前提下，在日糧中添加2%～4%的發(fā)酵桑葉，豬的飼料成本可以降低1.67元/kg～2.29元/kg，且此添加量能顯著降低料重比。結(jié)合各項(xiàng)研究的結(jié)果可見，發(fā)酵桑葉在豬日糧中的適宜添加水平并不一致，最大添加水平建議不超過15%。

4.3 發(fā)酵桑葉在反芻動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

發(fā)酵桑葉在反芻動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用相對(duì)較少，主要在肉牛的日糧中使用。肖建中等[42]研究表明，在22～26月齡的新晃黃牛日糧中分別添加10%、20%、30%和35%的發(fā)酵桑葉以替代部分豆粕和酒糟后，新晃黃牛的生長(zhǎng)性能和脂質(zhì)代謝受影響程度較小，但它的抗氧化能力、肉品質(zhì)和機(jī)體免疫能力得到了顯著改善，且以30%的添加劑量最佳。吳浩[43]在肉牛日糧中添加7.5%、15%和22.5%的發(fā)酵桑葉后發(fā)現(xiàn)，各添加水平對(duì)肉牛生長(zhǎng)性能均無顯著的影響，但肉牛單位增重的飼料成本分別降低了0.92元、1.12元和0.64元；發(fā)酵桑葉還能夠提高肉牛的屠宰率，促進(jìn)脂質(zhì)代謝。吳配全等[44]在肉牛日糧中添加不同水平的發(fā)酵桑葉后證實(shí)，10%～20%的添加水平對(duì)肉牛生長(zhǎng)性能無明顯的影響，但能降低肉牛每千克增重的飼料成本。反芻動(dòng)物飼料成本的變化受日糧中發(fā)酵桑葉添加比例的影響，總體而言每千克的增重成本能降低0.2～0.8元。因此，發(fā)酵桑葉是一種有較大應(yīng)用前景的飼料添加劑。

4.4 發(fā)酵桑葉在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用

在水產(chǎn)動(dòng)物所用的飼料中，魚粉是主要的蛋白質(zhì)原料，但是近年來魚粉價(jià)格與日俱增，并且有摻假的現(xiàn)象，因此養(yǎng)殖過程存在風(fēng)險(xiǎn)。發(fā)酵桑葉同樣含有較高水平的粗蛋白，同時(shí)氨基酸和各類脂肪酸的組成豐富，性價(jià)比高于魚粉。Adewumi[45]利用發(fā)酵桑葉替代水產(chǎn)動(dòng)物飼料中20%的魚粉后飼喂非洲鯰魚，結(jié)果證實(shí)發(fā)酵桑葉能夠有效改善非洲鯰魚的存活率、飼料轉(zhuǎn)化率和生長(zhǎng)速度，且無其他不良影響。沈黃冕等[46]用高脂飼料來建立高脂血癥羅非魚模型，在日糧中添加發(fā)酵桑葉研究其對(duì)魚體內(nèi)的血脂和血糖水平的調(diào)控作用。該試驗(yàn)表明，發(fā)酵桑葉組的羅非魚在飼養(yǎng)8周后血糖水平顯著降低，血清中超氧化物歧化酶和過氧化氫酶等抗氧化酶的水平提高，機(jī)體的抗氧化能力得到了改善。徐韜等[47]用發(fā)酵桑葉替代飼料中部分魚粉后飼喂大口黑鱸，發(fā)現(xiàn)大口黑鱸在喂給含30%發(fā)酵桑葉的日糧后，其在蛋白質(zhì)利用率、攝食率和肥滿度等方面無顯著的改變，血清總膽固醇和甘油三酯的含量顯著減小，與機(jī)體抗氧化性能相關(guān)的酶的含量顯著升高。另外，該試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)在發(fā)酵桑葉組的飼料中添加晶體氨基酸可以提高桑葉的利用率，促進(jìn)大口黑鱸的生長(zhǎng)。趙鵬飛等[48]通過大口黑鱸進(jìn)行了類似的試驗(yàn)，結(jié)果證實(shí)大口黑鱸在飼喂含10%發(fā)酵桑葉的飼料后，其血脂和血糖的水平顯著降低，抗氧化能力得到增強(qiáng)，這與徐韜等的研究結(jié)果相佐證。由此表明給魚飼喂發(fā)酵桑葉對(duì)其生長(zhǎng)性能影響不大，但可以調(diào)控機(jī)體的脂質(zhì)代謝，提高抗氧化能力，改善肉質(zhì)，降低飼養(yǎng)成本。

5 小結(jié)與展望

桑樹因其具有優(yōu)越的生態(tài)幅等特性在我國(guó)有廣闊的種植范圍，但受市場(chǎng)的影響每年蠶桑產(chǎn)業(yè)對(duì)桑葉的消耗量有限，導(dǎo)致大量桑葉未得到合理的利用。然而，桑葉的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)組成優(yōu)于多數(shù)畜禽飼料的原料，是飼料蛋白的理想來源。桑葉所含的抗?fàn)I養(yǎng)因子影響了其在畜禽飼料中的添加劑量，但發(fā)酵技術(shù)可以很好地解決這一難題，能夠提高桑葉在養(yǎng)殖業(yè)中的使用量。另外，中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部在2018年7月2日印發(fā)的《農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展技術(shù)導(dǎo)則(2018——2030)》中指出，未來一段時(shí)間我國(guó)應(yīng)大力發(fā)展和推廣綠色高效飼料。發(fā)酵飼料應(yīng)用廣泛，發(fā)酵產(chǎn)品高效安全，符合國(guó)家對(duì)飼料產(chǎn)品的發(fā)展要求。目前，桑葉的發(fā)酵方式復(fù)雜，發(fā)酵菌種選擇多變，后續(xù)研究需要進(jìn)一步優(yōu)化并明確發(fā)酵方式，以保證發(fā)酵桑葉質(zhì)量的穩(wěn)定，提高發(fā)酵桑葉作為綠色飼料原料的可能性。