桑葉的生物學(xué)功能及其在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

王明燕，韓好奇，付 彤，張立陽，廉紅霞

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，河南省家畜營養(yǎng)調(diào)控與生態(tài)養(yǎng)殖國際聯(lián)合實驗室，河南鄭州 450046）

隨著畜牧業(yè)的快速發(fā)展，飼料需求量不斷增加，特別是蛋白質(zhì)飼料原料主要依賴進(jìn)口，極大地限制了我國畜牧業(yè)的發(fā)展。桑葉因其產(chǎn)量和營養(yǎng)價值均較高，作為新型蛋白質(zhì)飼料具有很大的應(yīng)用潛力，可緩解我國蛋白質(zhì)飼料短缺的問題。桑葉的蛋白質(zhì)含量豐富、氨基酸種類齊全且組成較為平衡，同時富含維生素和礦物元素等營養(yǎng)成分。此外，桑葉還富含黃酮、生物堿、多糖等多種生物活性成分，不僅具有抗炎、抗氧化、抗腫瘤、降血糖等功效，還能改善動物生產(chǎn)性能，增強(qiáng)機(jī)體免疫力，提高經(jīng)濟(jì)效益。目前，常用的桑葉品系有桑冀桑3 號、桂桑優(yōu)62 號、桂桑優(yōu)12 號、桑特優(yōu)2 號、雅津和豐馳桑等。近年來，科研工作者通過長期的人工選擇與雜交育種，還培育出了新型抗逆品系——蛋白桑，其具有速生、高產(chǎn)、抗寒、抗旱、耐鹽堿等生物學(xué)特性，生長范圍十分廣闊。桑葉作為蛋白質(zhì)飼料已被廣泛應(yīng)用于動物生產(chǎn)中，但對桑葉系統(tǒng)的評價方式和利用方法等仍然較缺乏。因此，本文主要綜述了桑葉的營養(yǎng)價值、生物學(xué)功能及其在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)展，為其在動物生產(chǎn)中的科學(xué)應(yīng)用提供依據(jù)。

1 桑葉的化學(xué)成分及其加工方式

1.1 化學(xué)成分 桑葉中蛋白質(zhì)含量較高，較禾本科牧草及豆科牧草分別高約90%和45%，與苜蓿蛋白質(zhì)含量接近；由于桑葉生長環(huán)境和時間的不同，其粗蛋白質(zhì)含量與大部分豆類牧草相近，為19.65%～32.19%（表1），具有作為新型蛋白質(zhì)飼料的潛力。氨基酸種類高達(dá)18 種，其中谷氨酸（Glu）含量最高，占氨基酸總量的13.7%，天冬氨酸（Asp）次之（12.3%），必需氨基酸占氨基酸總量的34.7%。桑葉富含多種礦物元素，其中常量元素以鈣（16.8～30.5 g/kg）、鉀（24.7～50.7 g/kg）含量較高，微量元素中鐵含量在101～478 mg/kg；維生素含量達(dá)144 g/kg，豐富的維生素含量對于增強(qiáng)機(jī)體抗氧化能力、提高機(jī)體免疫功能及保證機(jī)體碳水化合物的正常代謝具有重要意義。桑葉中不飽和脂肪酸含量較高，約占總脂類物質(zhì)的50%，其中亞麻酸（22.99%）含量最高，亞油酸（13.40%）、花生四烯酸（3.43%）、油酸（3.17%）和棕櫚油酸（3.05%）含量次之。

桑葉中抗?fàn)I養(yǎng)因子主要是植酸（488.9 mg/kg）和單寧（5.32 mg/kg）。植酸易與金屬離子形成沉淀或絡(luò)合物，阻礙動物對鈣、鐵、鋅、鎂等礦物質(zhì)的吸收利用，還能與蛋白質(zhì)和消化酶一起形成沉淀，不利于磷和氨基酸的吸收利用。單寧能提高反芻動物過瘤胃蛋白，還能治療瘤胃膨脹病、改善乳肉品質(zhì)。然而，由于單寧味苦，當(dāng)其含量過高時動物采食量會明顯下降，并可能引起中毒等不良反應(yīng)，其中，引起牛、羊中毒的臨界濃度分別為3%～5%、8%～10%。同時，單寧易與蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)形成難以消化的復(fù)合物，影響營養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用，限制了桑葉在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用。

桑葉中含有黃酮、生物堿、多糖及多酚等多種生物活性成分，其與新型抗逆品系蛋白桑的部分營養(yǎng)成分含量對比見表1。其中，黃酮類化合物的主要成分是蘆丁、綠原酸、槲皮素和異槲皮甘，其在蛋白桑中的含量高達(dá)6.44%，是桑葉發(fā)揮作用的主要活性成分之一。1-脫氧野尻霉素（1-DNJ）作為桑葉中重要的生物堿類活性物質(zhì)，含量高達(dá)0.39%，在總生物堿中含量最高，其對-葡萄糖苷酶和-葡萄糖淀粉酶具有顯著的抑制作用，能顯著提高葡萄糖的利用效率，降低血糖水平。多糖類化合物主要存在于桑樹細(xì)胞壁中，其在桑葉中的含量為3.26%～3.89%，在蛋白桑中的含量也達(dá)3.36%～4.85%。生物堿、多糖、黃酮及其相關(guān)化合物都有降血糖的功效，其中多羥基生物堿效果最好。多酚類化合物主要包括綠原酸及其異構(gòu)體、蘆丁、槲皮素、異槲皮素、咖啡酸、對羥基肉桂酸等。研究發(fā)現(xiàn)，桑葉多酚提取物可通過下調(diào)環(huán)氧化酶2（COΧ-2）或p38 MAPK 介導(dǎo)的PI3K/Akt 通路，降低內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的肝癌細(xì)胞對阿霉素（DOΧ）的抗性，從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，抑制細(xì)胞生長，發(fā)揮抗癌作用。Lee 等還發(fā)現(xiàn)，桑葉多酚提取物能夠通過激活腺苷酸活化蛋白激酶（MAPK）信號通路減少肝臟脂肪堆積，可能對人類非酒精性脂肪肝病（NAFLD）有潛在的治療作用。

表1 普通桑葉及蛋白桑桑葉中的主要成分含量[1] %

1.2 加工方式

1.2.1 鮮桑葉 桑葉營養(yǎng)價值高，但不同的加工方式其應(yīng)用效果也不盡相同。新鮮桑葉含有大量水分，直接食用能夠保留良好的適口性，且能夠使桑葉中多種生物活性物質(zhì)得到保留，節(jié)約桑葉處理成本，但桑葉的品質(zhì)受桑樹品種、采摘時間的影響較大。

1.2.2 干桑葉 新鮮桑葉水分達(dá)70%以上易變質(zhì)，故制成干桑葉是桑葉保存的有效方法，可減少桑葉的浪費并提高其飼用價值。然而，不當(dāng)?shù)母稍锾幚矸绞綍绊懮Ｈ~營養(yǎng)物質(zhì)及活性成分含量，進(jìn)而影響動物吸收利用水平。干燥桑葉的方法有多種，如晾曬、直接烘干、真空干燥、冷凍干燥等，而晾曬法是最簡單且節(jié)約時間和成本的干燥方法。

1.2.3 發(fā)酵桑葉 桑葉含有較多的粗纖維物質(zhì)以及單寧、植酸等抗?fàn)I養(yǎng)因子，會影響動物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用，并且可能產(chǎn)生動物難以消化的植酸磷等物質(zhì)，不利于動物的健康生長，這也是限制鮮桑葉和干桑葉在動物生產(chǎn)中應(yīng)用的主要原因。因此，要想把桑葉轉(zhuǎn)化成高品質(zhì)的蛋白質(zhì)飼料，需要對其進(jìn)行發(fā)酵處理。目前，生產(chǎn)中常選用多種益生菌復(fù)合物進(jìn)行發(fā)酵，其含有的多種益生霉菌、軟酸菌、酵母菌和芽孢桿菌共同作用，使桑葉中難消化吸收的大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氨基酸、小肽、有機(jī)酸等易消化的小分子物質(zhì)，并釋放出自身的營養(yǎng)物質(zhì)?？梢?，桑葉進(jìn)行發(fā)酵處理可顯著增強(qiáng)桑葉的適口性，增加動物采食量，提高營養(yǎng)物質(zhì)消化率。

1.2.4 桑葉提取物 桑葉因含有大量生物活性成分而備受關(guān)注，提取桑葉中的有效成分可以避免植酸、單寧等抗?fàn)I養(yǎng)因子干擾。桑葉提取物的提取方法較多。其中，黃酮類化合物主要提取方法有微波提取法、超臨界流體萃取法、酶提取法及超聲提取法等；多糖類化合物提取方法主要有微波提取法、酶提取法、超聲提取法等；生物堿類化合物提取方法主要有超聲提取法、醇提法、離子交換樹脂法、大孔吸附樹脂法等。但不同方法得到的桑葉提取物成分及含量存在一定差異，動物的吸收利用率也有所不同。其中，超臨界CO法萃取得桑葉總黃酮約2.28%；超聲提取法黃酮提取率約為3.3%，而提取的總生物堿含量約4.64 mg/g；酸水解法和有機(jī)溶劑提取法相結(jié)合可獲得DNJ 約0.062%；微波法提取多糖約4.26%，比熱水浸提法提取率提高了18.99%。目前，醇提法和超聲提取法分別是生產(chǎn)中提取生物堿和黃酮類及多糖類化合物較為成熟的加工技術(shù)。

2 桑葉的生物學(xué)功能

2.1 增強(qiáng)動物抗氧化能力 桑葉因其富含黃酮類和生物堿類等生物活性成分能有效清除氧自由基，降低谷胱甘肽還原酶（GSR）等與自由基生成相關(guān)酶的活性，并誘導(dǎo)體內(nèi)抗氧化酶的生成，從而改善動物機(jī)體的抗氧化能力。研究發(fā)現(xiàn)，綠原酸能激活表達(dá)，顯著抑制活性氧（ROS）的生成，從而減緩機(jī)體氧化損傷。同時，桑葉中生物堿可通過提高抗氧化酶及抑制氮氧化物（NOΧ）、蛋白激酶 C（PKC）活力以減少機(jī)體ROS 的過量產(chǎn)生，進(jìn)而有效改善氧化應(yīng)激導(dǎo)致的腎損傷。楊忠敏等研究還發(fā)現(xiàn)，桑葉生物堿能通過調(diào)節(jié)機(jī)體抗氧化酶活力和非酶抗氧化劑含量來提高機(jī)體抗氧化能力，以有效改善小鼠脂質(zhì)、DNA、蛋白質(zhì)氧化損傷。Miao 等也發(fā)現(xiàn)，同時添加30%桑葉粉與0.4%竹炭添加劑可顯著提高肝臟總抗氧化能力（T-AOC）和谷胱甘肽（GSH）水平?？梢?，桑葉在調(diào)節(jié)機(jī)體抗氧化能力方面具有較好的效果。

2.2 提高動物免疫功能 桑葉中的多酚和多糖類化合物可調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能，主要體現(xiàn)在提高機(jī)體的體液免疫和細(xì)胞免疫以及抗炎作用。其免疫調(diào)節(jié)機(jī)制主要包括：①通過促進(jìn)免疫細(xì)胞、器官快速增殖分化來增強(qiáng)機(jī)體免疫功能；②通過調(diào)控非特異性免疫的相關(guān)信號通路調(diào)節(jié)機(jī)體免疫反應(yīng)；③通過抑制促炎因子及酶的表達(dá)，從而增強(qiáng)抗氧化作用來間接調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫功能。PI3K/Akt 信號通路通過促進(jìn)IB 激酶（IKK）的表達(dá)以誘導(dǎo)NF-B 活化，而桑葉多酚可阻止PI3K/Akt 信號傳導(dǎo)途徑，從而減少炎癥的發(fā)生。桑葉多糖可增強(qiáng)新城疫病毒（NDV）免疫雛雞的呼吸道黏膜免疫應(yīng)答，其機(jī)制可能與上調(diào)TLR7 水平有關(guān)，這使得桑葉多糖有望成為雛雞抗新城疫?。∟D）疫苗的免疫增強(qiáng)劑。此外，Zhao 等研究表明，在斷奶仔豬飼糧中添加桑葉多糖可能通過促進(jìn)免疫器官生長來提高血清抗體和細(xì)胞因子的水平，從而改善機(jī)體免疫能力。綜上所述，桑葉對機(jī)體免疫功能具有一定的增強(qiáng)效果。

2.3 改善動物腸道微生態(tài)平衡 腸道菌群數(shù)量龐大，其與外界環(huán)境及寄主形成動態(tài)平衡，一旦該平衡被打破則會導(dǎo)致腸道菌群失調(diào)，影響動物機(jī)體健康。桑葉在改善腸道微生態(tài)平衡方面作用顯著，其富含的多種生物活性成分可提高腸道菌群的豐度和多樣性，維持腸道菌群組成及結(jié)構(gòu)，從而改善腸道微生態(tài)平衡。研究表明，桑葉生物堿可能通過上調(diào)mRNA 表達(dá)水平，使細(xì)胞間的緊密連接結(jié)構(gòu)得到恢復(fù)以改善小鼠腸道屏障的完整性和通透性；桑葉生物堿還能通過清除ROS、增加相關(guān)抗氧化物質(zhì)含量來提高腸道菌群的豐度和多樣性，且均以高劑量的桑葉生物堿作用效果最佳。此外，在雞飼糧中添加桑葉粉還可提高其腸道中擬桿菌屬、普雷沃氏菌屬和巨單胞菌屬的相對豐度，改變腸道菌群組成，從而影響雞腸道菌群微生態(tài)平衡。綜上所述，桑葉通過調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)從而改善動物腸道微生態(tài)平衡。

3 桑葉在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 桑葉在家禽生產(chǎn)中的應(yīng)用 桑葉作為非傳統(tǒng)飼料原料，營養(yǎng)價值較高。在肉雞日糧中添加桑葉可改善肌肉中氨基酸的含量及配比，改善肉的風(fēng)味和品質(zhì)，并且提高生長性能。邱時秀等研究發(fā)現(xiàn)，飼喂桑葉干粉可提高彭縣黃雞的肉色，降低其滴水損失及肌內(nèi)脂肪含量，并顯著降低其飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸含量，且具有提高鮮味氨基酸含量的趨勢，對于改善雞肉品質(zhì)和風(fēng)味效果顯著。宋瓊莉等研究也表明，添加桑葉提取物能夠顯著增加矮腳黃雞平均日采食量（ADFI）和平均日增重（ADG），提高屠宰率、半凈膛率，使其生長性能得到有效提高。此外，Tilahun 等在肉仔雞生長和育成階段用桑葉粉替代7.5%及以上的基礎(chǔ)日糧時，可改善肉仔雞胴體品質(zhì)和降低腹部脂肪。

添加桑葉還有利于提高蛋雞的生產(chǎn)性能和蛋品質(zhì)。Lin 等研究發(fā)現(xiàn)，干桑葉可顯著提高蛋雞的產(chǎn)蛋量和飼料轉(zhuǎn)化率，且以1%桑葉添加量效果最好；還能提高蛋殼重、蛋黃重、蛋黃顏色、蛋殼厚度、蛋殼強(qiáng)度及哈氏單位，一定程度上提高了蛋品質(zhì)。雷春龍等研究表明，桑枝葉提取物可顯著降低蛋雞產(chǎn)蛋高峰后期的次蛋率，提高蛋殼厚度，降低料蛋比。然而，彭曉培等發(fā)現(xiàn)，桑粉（枝葉混合物）對蛋雞的蛋殼色澤、產(chǎn)蛋量、平均蛋重、采食量和破蛋量影響并不顯著，但3%桑粉組的日產(chǎn)蛋量及平均蛋重高于12%和15%桑粉組?？梢?，桑葉作為蛋雞的蛋白質(zhì)補(bǔ)充料，其適宜添加量為1%～3%。

3.2 桑葉在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用 桑葉營養(yǎng)豐富，養(yǎng)分均衡，能夠提高豬的生長性能，改善豬肉品質(zhì)，增加飼料報酬。Chen 等發(fā)現(xiàn)，桑葉粉作為非常規(guī)飼料資源具有很大潛力，可提高育肥豬的屠宰率，降低耗料增重比（F/G）。丁鵬等研究表明，添加9%發(fā)酵飼料桑粉可以顯著改善寧鄉(xiāng)花豬的肉品質(zhì)，提高其生長性能。Liu 等研究也發(fā)現(xiàn)，在湘村黑豬日糧中添加低于12% 的桑葉粉可有效改善肉品質(zhì)，提高肌肉中粗蛋白質(zhì)、肌苷一磷酸（IMP）等含量，且不會對生長性能產(chǎn)生負(fù)面影響。同時，呼紅梅等研究發(fā)現(xiàn)，在生長及育肥階段分別添加4%和12%發(fā)酵桑葉不影響其ADG 和F/G，但可提高肌肉中次黃嘌呤核苷酸含量；添加8%、15%發(fā)酵桑葉會降低肌肉中總脂肪酸、飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸含量。此外，湘村黑豬血清谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）活性及濃度隨日糧中桑葉粉添加量的增加而呈線性升高，并提高了機(jī)體的抗氧化性能。林標(biāo)聲等研究還發(fā)現(xiàn)，由于發(fā)酵桑葉中含有大量益生菌，對動物機(jī)體免疫系統(tǒng)和消化系統(tǒng)具有雙重作用功效，故添加5 g/kg 桑葉等中藥發(fā)酵制劑對治療仔豬病毒性胃腸炎效果良好?？偠灾?，飼喂桑葉有利于動物健康生長，且不同生長階段所需添加量有一定差異。

3.3 桑葉在反芻動物生產(chǎn)中的應(yīng)用 桑葉作為一種非常規(guī)飼料資源能夠滿足反芻動物營養(yǎng)需要，緩解草畜矛盾，提高生產(chǎn)性能，促進(jìn)動物健康生長。Ouyang 等發(fā)現(xiàn)，在日糧中添加30% 以內(nèi)的桑葉粉，可促進(jìn)瘤胃乳頭和基底層的發(fā)育，提高生產(chǎn)性能，對肉品質(zhì)也有一定改善作用，但添加高含量桑葉粉（45%～60%）降低了育肥湖羊的生長性能和采食量。因此，推測這可能是由于高劑量的桑葉粉增加了其中抗?fàn)I養(yǎng)因子的含量，從而阻止了機(jī)體對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。李昊幫等研究表明，在湘西黃?！晾举濍s交F代育肥牛日糧中添加發(fā)酵桑葉對屠宰性能及肉品質(zhì)也有一定促進(jìn)作用。同時，Sun等發(fā)現(xiàn)，在綿羊日糧中添加桑葉替代野生干草可以提高有機(jī)物、干物質(zhì)、酸性洗滌纖維的表觀消化率，且24%桑葉組粗蛋白質(zhì)和粗脂肪消化率較高，其肌內(nèi)脂肪和不飽和脂肪酸也有較高含量。除此之外，桑葉中的干物質(zhì)經(jīng)瘤胃微生物發(fā)酵分解后進(jìn)入消化道消化吸收，還對瘤胃上皮發(fā)育和瘤胃發(fā)酵具有積極作用。如Balcells等研究發(fā)現(xiàn)，用桑葉黃酮提取物飼喂荷斯坦-弗里西亞雜交小母?？捎行Ц纳屏鑫赴l(fā)酵，并降低瘤胃酸中毒的發(fā)生率。而Chen 等研究發(fā)現(xiàn)，在杜泊小尾寒羊日糧中添加桑葉黃酮可顯著提高干物質(zhì)、有機(jī)物、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維和氮的表觀消化率，提高養(yǎng)分和能量的應(yīng)用率，降低甲烷排放的能量損失，但不利于氮的滯留。Ma 等研究也發(fā)現(xiàn)，黃酮類化合物通過抑制甲烷生成微生物的數(shù)量，提高了有機(jī)物的消化率，降低了甲烷的產(chǎn)量。因此，在反芻動物飼糧中添加桑葉不僅可提高乳肉品質(zhì)和生長性能，還可影響瘤胃代謝，減少環(huán)境污染。

3.4 桑葉在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用 桑葉中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)以及天然活性成分，應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖對改善動物生長性能具有良好的飼用價值。盧樺等研究表明，與對照組相比，在大鯢日糧中添加桑葉提取物和1-DNJ可顯著提高其攝食量（FI）、增重率（WGR）、特定生長率（SGR）和終末均重，其中WGR 分別提高了38.88% 和45.55%，而飼料系數(shù)（FCR）分別降低了17.39%和21.74%。Ning 等研究發(fā)現(xiàn)，4%～6%桑葉與預(yù)混劑混合可顯著提高金鯧肝胰臟脂肪酶水平和腸道胰蛋白酶水平，并顯著增強(qiáng)哈氏弧菌的免疫應(yīng)答和抗病性。Li 等研究表明，桑葉提取物可提高異育銀鯽肝胰腺和腸內(nèi)蛋白酶活性，并通過提高鯽魚鰓組織GOT活性和紅細(xì)胞血紅蛋白水平，改善其呼吸功能。可見，日糧中添加桑葉提取物對鯽魚生長有一定促進(jìn)作用。而楊繼華等研究表明，桑葉黃酮可降低吉富羅非魚72 h的累計死亡率，并在一定程度上提高吉富羅非魚魚體中粗蛋白質(zhì)含量，但WGR 和FCR 并無顯著差異。因此，推測這些差異可能是由于不同種屬的水產(chǎn)動物對桑葉中單寧、植酸等抗?fàn)I養(yǎng)因子耐受能力不同，導(dǎo)致其對桑葉中營養(yǎng)物質(zhì)吸收利用程度不同。盡管如此，適宜添加量的桑葉對水產(chǎn)動物并無負(fù)面影響，還可增強(qiáng)免疫功能和抗氧化能力，提高經(jīng)濟(jì)效益。

4 小結(jié)及展望

桑葉作為新型飼料資源，具有蛋白質(zhì)含量豐富、品質(zhì)優(yōu)良、飼喂價值高等特點，其作為非常規(guī)飼料資源已在動物生產(chǎn)中取得了一定的研究進(jìn)展，但其應(yīng)用仍存在一些問題，如儲存和應(yīng)用方式不合理、在實際生產(chǎn)中資源應(yīng)用率不高、新型抗逆品系蛋白桑尚未得到有效開發(fā)。微生物發(fā)酵可顯著增強(qiáng)桑葉的適口性，增加動物采食量、提高營養(yǎng)物質(zhì)消化率。目前，在實際生產(chǎn)中，發(fā)酵桑葉常選用含有多種益生霉菌、軟酸菌、酵母菌和芽孢桿菌的益生菌復(fù)合物進(jìn)行制備，有效降低了桑葉中不易消化的纖維物質(zhì)及抗?fàn)I養(yǎng)因子的含量，提高了桑葉的利用率，但其在不同動物、不同發(fā)育階段的最適添加量及在動物體內(nèi)的作用機(jī)理還需要進(jìn)一步系統(tǒng)研究。