李仕培, 黎爾納, 周東來(lái), 廖森泰, 鄒宇曉 , 王 弘
(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,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部功能食品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州 510610;2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,廣東 廣州 510642;3.嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室茂名分中心,廣東 茂名 525032)
隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展, 消費(fèi)市場(chǎng)對(duì)肉類產(chǎn)品的需求亦隨之急劇攀升。 美國(guó)農(nóng)業(yè)部的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)指出,2021 年全球牛肉胴體總產(chǎn)量為5599.4萬(wàn)t,較2020 年增長(zhǎng)11.7 萬(wàn)t(曹兵海等,2022),豬肉產(chǎn)量達(dá)到10610 萬(wàn)t,同比上升10.81%(劉小紅等,2021)。 聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織預(yù)計(jì),到2030 年魚類總產(chǎn)量將上升至2.04 億t (莽琦等,2022),由此引發(fā)的動(dòng)物養(yǎng)殖業(yè)的急速擴(kuò)張將導(dǎo)致玉米、大豆等飼料原料供應(yīng)面臨巨大壓力,人畜爭(zhēng)糧的問(wèn)題日益突出, 糧食安全受到嚴(yán)重挑戰(zhàn)。 因此, 尋找新的非糧食替代資源成為飼料工業(yè)發(fā)展的重要方向。
桑(Morus albaL.)是??疲∕oraceae)桑屬(Morus L.)落葉喬木或灌木,在全球南緯10°至北緯50°均有分布。 我國(guó)是世界蠶桑生產(chǎn)的發(fā)源地,種植桑樹已7000 多年歷史,2021 年我國(guó)桑園總面積已達(dá)79.67 萬(wàn)hm2(李建琴等,2022),廣泛分布于我國(guó)28 個(gè)省區(qū)的700 多個(gè)縣。桑葉是家蠶的唯一飼料來(lái)源,蛋白質(zhì)、碳水化合物和礦質(zhì)元素含量極為豐富, 可滿足家蠶從幼蟲生長(zhǎng)到吐絲結(jié)繭全過(guò)程的營(yíng)養(yǎng)需求。桑樹的生態(tài)適應(yīng)性極廣,在丘陵、灘涂、鹽堿地及石漠化區(qū)域均可種植,每畝桑園每年可收獲約0.375 t 干桑葉 (楊陽(yáng),2015),就其生物量和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值而言是一種理想的非糧食飼料資源。除桑葉外,桑園管理后修剪剩余的桑枝富含黃酮、生物堿等生物活性成分,桑果榨汁后剩余的桑果渣富含花青素和膳食纖維, 近年來(lái)二者作為蠶桑生產(chǎn)上的低值副產(chǎn)物, 在牛羊等草食性動(dòng)物飼養(yǎng)中已有小范圍應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn),在動(dòng)物飼料中添加桑葉、桑枝和桑果渣,不僅可以提供優(yōu)質(zhì)蛋白,其中豐富的多糖、黃酮、生物堿等功能性成分還能發(fā)揮抗氧化、 免疫調(diào)節(jié)等多種健康效應(yīng)(Hu等,2018),顯示出開發(fā)功能性飼料潛力。 綜上,關(guān)于桑葉、 桑枝和桑果渣替代常規(guī)糧食飼料的科學(xué)價(jià)值與可行性正在引起學(xué)者們廣泛關(guān)注 (黃靜,2022;Can 等,2021)。
充分挖掘我國(guó)桑樹資源的飼料化應(yīng)用潛力,不僅可以緩解大豆、 玉米等糧食資源緊缺而導(dǎo)致的“人畜爭(zhēng)糧”問(wèn)題,還可以達(dá)到減少抗生素和獸藥添加的目的, 促進(jìn)綠色健康養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但是,桑葉、桑枝和桑果渣中還存在植酸、單寧和纖維素等抗?fàn)I養(yǎng)因子, 將影響其在飼料工業(yè)中的廣泛應(yīng)用。 為此, 國(guó)內(nèi)外學(xué)者圍繞桑樹資源飼料化應(yīng)用的諸多關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題開展了廣泛研究。 本文在查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,綜述了桑葉、桑枝和桑果渣等桑樹資源在動(dòng)物飼料研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面的進(jìn)展。
1.1 桑葉的飼用營(yíng)養(yǎng)成分 桑葉占桑樹地上部分生物量的64%,每畝桑園年產(chǎn)鮮桑葉可達(dá)1.5 t(楊陽(yáng),2015)。 干桑葉中粗蛋白質(zhì)含量最高可達(dá)32.38%,顯著優(yōu)于苜蓿、黑麥等常規(guī)草本飼料,亦略高于構(gòu)樹和辣木等其他木本飼料 (表1)(鄧凱東等,2022;張紅等,2020)。 桑葉的氨基酸種類豐富, 其中賴氨酸、 蛋氨酸、 蘇氨酸的含量分別為1.8%、0.52%、1.31%,是畜禽第一、第二限制性氨基酸的有益補(bǔ)充(邳植等,2018; 張乃鋒,2008)。鈣、磷是機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育中較為重要的常量元素,桑葉中的鈣含量顯著高于黑麥、苜蓿。 研究發(fā)現(xiàn),桑葉粉的添加對(duì)于改善肉質(zhì)也起到顯著作用。 李莉等(2020)和呂金鳳等(2022)分別給陜縣紅牛與出欄前30 d 的育肥豬飼喂不同含量桑葉粉的基礎(chǔ)飼料, 均發(fā)現(xiàn)動(dòng)物肌肉組織內(nèi)的脂肪酸含量發(fā)生變化,不飽和脂肪酸和肌苷酸含量上升,育肥豬的鮮味提升效果較顯著;周東來(lái)等(2021)發(fā)現(xiàn),在飼料中添加5%的桑葉粉可以顯著提高草魚背肌硬度、黏度和咀嚼力等,顯著改善草魚肌肉質(zhì)構(gòu),另外,當(dāng)添加10% ~20%的桑葉粉時(shí),可以顯著提高草魚肌肉中鮮味氨基酸的含量; 鄺哲師等(2016)在基礎(chǔ)日糧中添加桑葉粉發(fā)現(xiàn),可以顯著降低胡須雞肌肉的剪切力,提高雞肉的嫩度。除宏量營(yíng)養(yǎng)素外, 桑葉中一些特殊的功能性成分對(duì)于動(dòng)物的健康生長(zhǎng)具有重要的意義。 利用桑葉粉替代基礎(chǔ)飼料中的部分豆粕、玉米等蛋白原料,動(dòng)物機(jī)體的抗氧化活性以及機(jī)體免疫能力顯著提高,且存在顯著的量效關(guān)系(Liu 等,2021)。 桑葉特有的多糖與生物堿成分,可以改善育肥豬(Liu 等,2021)、草魚(錢文春等,2022)、蛋雞(肖潤(rùn),2021)等動(dòng)物糖脂代謝, 降低高淀粉飼料誘發(fā)的高血糖和高甘油三酯, 改善動(dòng)物的生長(zhǎng)性能和營(yíng)養(yǎng)健康水平。
表1 桑葉與其他飼料營(yíng)養(yǎng)成分的比較(干物質(zhì)基礎(chǔ)) %
1.2 桑枝的飼用營(yíng)養(yǎng)成分 桑枝是桑園中生物量最大的資源,每年桑園可收獲12 ~22 t/hm2的鮮桑枝(吳洪麗等,2022),而傳統(tǒng)秸稈類作物,單位面積產(chǎn)量約為6.14 t/hm2(張曉慶等,2021)。 傳統(tǒng)蠶桑產(chǎn)業(yè)將桑枝用作燃料或食用菌栽培基質(zhì),或直接作為廢棄物拋棄, 總體利用率較低(黃雨晨等,2021)。桑枝干物質(zhì)中的粗蛋白質(zhì)達(dá)到8.43%,較大部分玉米秸稈、 稻草等秸稈類飼料蛋白質(zhì)含量要高,而粗纖維、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維的含量顯著降低(表2)(王啟芝等,2018)。 與其他秸稈類作物相比,桑枝產(chǎn)量高、粗纖維含量相對(duì)較低,在飼料開發(fā)中具有一定優(yōu)勢(shì)。鄭旺等(2018)發(fā)現(xiàn),桑枝經(jīng)膨化處理后,在物理作用下其纖維素和木質(zhì)素結(jié)構(gòu)被破壞, 桑枝條蛋白質(zhì)含量上升了7.27%, 中性洗滌纖維與酸性洗滌纖維含量分別下降了24.17%和15.61%,飼料價(jià)值提升。 通過(guò)桑枝在反芻動(dòng)物中的飼喂試驗(yàn)發(fā)現(xiàn), 桑枝飼料有利于動(dòng)物機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育。 周芳芳(2020)在比較不同粗飼料對(duì)哺乳期荷斯坦奶牛生長(zhǎng)發(fā)育影響時(shí)發(fā)現(xiàn), 桑枝飼料可以顯著提高奶牛血清中IgG 的濃度, 表明飼喂桑枝有利于提高動(dòng)物機(jī)體免疫力和抗病力。 鄭旺(2018)在肉牛飼料中添加9.24%桑枝葉粉, 發(fā)現(xiàn)桑枝葉粉可以顯著提高肉牛血清中高密度脂蛋白的含量,降低患心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)。在飼糧中添加桑枝葉粉對(duì)于提高育肥湖羊平均每日增重率和抗氧化能力的營(yíng)養(yǎng)健康效應(yīng)亦得到證實(shí)(寇宇斐等,2021)。
表2 桑枝與其他秸稈飼料營(yíng)養(yǎng)成分的比較(干物質(zhì)基礎(chǔ)) %
1.3 桑果渣的飼用營(yíng)養(yǎng)成分 桑果皮薄、 汁多、色彩鮮艷,并且產(chǎn)量大,一般鮮桑果產(chǎn)量可達(dá)22.5 ~37.5 t/hm2,既可鮮食,也被廣泛用于制作果汁、果酒、果醋等產(chǎn)品(吳婧婧等,2011)。 通常加工1 t鮮桑果,可以生產(chǎn)400 ~500 kg 新鮮果渣,并在干燥后獲得120 ~165 kg 干果渣(郝森林,2019)。桑果渣作為桑果汁生產(chǎn)的副產(chǎn)物, 其中依然保留了桑果的大部分營(yíng)養(yǎng)功能成分, 在飼料化應(yīng)用方面依然顯示較高的價(jià)值(郝森林,2019)。 如表3 所示,干桑果渣中粗蛋白質(zhì)含量達(dá)到12.35%,并且粗纖維含量顯著少于其他常見粕類和果渣飼料(熊本海等,2021;郝森林等,2019)。 此外,桑果渣中花色苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.43 mg/g,總酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.42 mg/g(表4),體內(nèi)外活性評(píng)價(jià)試驗(yàn)均證實(shí)其具有顯著的抗氧化能力 (Wan 等,2022;Aramwit等,2019;王振江等,2006),飼料化利用有助于提高桑果產(chǎn)業(yè)的整體經(jīng)濟(jì)效益 (郝森林等,2019)。Zhou 等(2017)發(fā)現(xiàn),在基礎(chǔ)日糧中添加6.3%曬干的桑果渣, 可以提高瘤胃微生物對(duì)氨氮的利用率,降低育肥牛瘤胃中氨氮的濃度,并且在不影響正常生產(chǎn)性能的前提下,可以降低飼料的成本。桑果中的多糖、 酚類物質(zhì)在被微生物發(fā)酵利用的過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生短鏈脂肪酸,從而對(duì)宿主腸道有保護(hù)作用(陳春2018;李富華,2017),這使得桑果渣也可以維持育肥牛腸道與瘤胃中微生物的組成,維持機(jī)體腸道的的健康(Li 等,2017;Niu 等,2016)。
表3 桑果渣與常見粕類和渣類飼料營(yíng)養(yǎng)成分比較(干物質(zhì)基礎(chǔ)) %
表4 桑果渣的營(yíng)養(yǎng)功能成分(干物質(zhì)基礎(chǔ))mg/g
桑葉、桑枝和桑果渣中含有少量單寧、植酸、纖維素等抗?fàn)I養(yǎng)因子,影響動(dòng)物對(duì)蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)的吸收利用(Mitharwal 等,2022),這是桑樹資源飼料化應(yīng)用的主要限制因素。 通過(guò)多種理化和生物學(xué)技術(shù)手段, 在抗?fàn)I養(yǎng)因子降解技術(shù)研究方面取得一定進(jìn)展, 其中微生物發(fā)酵是一種可以有效降解植物中抗?fàn)I養(yǎng)因子和毒素的綠色加工技術(shù)(Romero-Espinoza 等,2020)。 發(fā)酵方式主要有固態(tài)發(fā)酵和液態(tài)發(fā)酵, 廣泛用于飼料發(fā)酵的菌種有乳酸菌、酵母菌、芽孢桿菌和霉菌,這些微生物在發(fā)酵的過(guò)程中產(chǎn)生多種酶, 促進(jìn)飼料中的多種抗?fàn)I養(yǎng)因子降解, 對(duì)于改善動(dòng)物機(jī)體的營(yíng)養(yǎng)代謝與吸收具有十分重要的意義 (Zhang 等,2021;Yang等,2021;王永偉等,2019)。
2.1 桑葉發(fā)酵技術(shù)及應(yīng)用效果 由于桑葉中含有植酸與單寧, 普通桑葉只能添加5% ~10%,限制了桑葉的飼料化應(yīng)用, 而微生物發(fā)酵可以改善桑葉飼料的品質(zhì),提高飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值(張波等,2021;Ho 等,2017)。 張洪燕(2017)選用18 種不同的菌株對(duì)桑葉進(jìn)行發(fā)酵, 發(fā)現(xiàn)接種不同菌株會(huì)影響發(fā)酵桑葉中蛋白質(zhì)、脂肪含量,其中康寧木霉、產(chǎn)脘假絲酵母發(fā)酵后蛋白質(zhì)分別比對(duì)照組提高4.95%、3.18%,經(jīng)植物乳桿菌發(fā)酵后,桑葉粗脂肪達(dá)到5.71%, 比對(duì)照組提高1.32%。 葉添梅等(2020)用枯草芽孢桿菌、乳酸菌、酵母菌對(duì)桑葉和豆粕進(jìn)行混合發(fā)酵, 發(fā)現(xiàn)桑葉的最佳添加量為80%,此時(shí)飼料的粗蛋白質(zhì)含量為27.22%,單寧降解率為46.35%。Dong 等(2020)將植物乳桿菌接種至桑葉中進(jìn)行青貯發(fā)酵,結(jié)果表明桑葉發(fā)酵后,中性洗滌纖維與酸性洗滌纖維的含量顯著降低,分別降低了6.8 g/kg 和1.1 g/kg。 朱文娟(2021)優(yōu)化副干酪乳桿菌和釀酒酵母發(fā)酵桑葉的工藝, 在最優(yōu)發(fā)酵條件下, 單寧的降解率達(dá)到50.49%。 向敏(2021)將桑葉殺青后,按桑葉質(zhì)量的5%加入葡萄糖,料液比為1:6 加入無(wú)菌水混勻,并按桑葉質(zhì)量的5%接種腸膜明串珠菌與短乳桿菌混合發(fā)酵桑葉,發(fā)現(xiàn)發(fā)酵桑葉的粗多糖含量降低,粗蛋白質(zhì)、黃酮、多酚的含量呈現(xiàn)先降低后上升的趨勢(shì),植酸含量顯著性降低,下降了20.57%。樊路杰(2019)發(fā)現(xiàn), 桑葉發(fā)酵后粗蛋白質(zhì)含量從18.94%升高至20.94%, 多酚含量由44.57 mg/g 升高至60.68 mg/g。 黃靜等(2016)用釀酒酵母、植物乳桿菌和桑葉厭氧內(nèi)生菌對(duì)桑葉進(jìn)行發(fā)酵, 發(fā)現(xiàn)其氨基酸總量有所上升,達(dá)到19.71%,比發(fā)酵前增加了5.45%,并且畜禽動(dòng)物的第一、 第二限制性氨基酸賴氨酸與蘇氨酸的含量也進(jìn)一步提高。 胡仁建等(2015)將枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌、啤酒酵母、米曲霉菌以不同配比組合發(fā)酵桑葉, 發(fā)酵桑葉的粗蛋白質(zhì)含量增加幅度為15.99% ~31.52%, 另外對(duì)牛、羊生長(zhǎng)發(fā)揮重要作用的賴氨酸、谷氨酸、蛋氨酸的總和也極顯著增加。
動(dòng)物飼養(yǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),與飼喂普通桑葉粉相比,發(fā)酵桑葉粉可以降解桑葉中的大分子物質(zhì), 促進(jìn)動(dòng)物機(jī)體吸收。 孫琦(2016)將發(fā)酵的桑葉按照不同的比例混入魚飼料中,與未發(fā)酵桑葉組相比,魚體增重率有所提高。此外,微生物發(fā)酵可有效降解影響動(dòng)物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的植酸、 單寧等抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì),提高動(dòng)物的采食量。黃靜等(2016)探究發(fā)酵桑葉粉對(duì)胡須雞的生長(zhǎng)性能的影響, 結(jié)果表明,在3%添加量下桑葉飼料組較發(fā)酵桑葉組采食量極顯著降低,并且發(fā)酵桑葉組,較對(duì)照組增重率極顯著提高。 李昊幫等(2020)在基礎(chǔ)日糧中分別添加10%、20%和30%的發(fā)酵桑葉,結(jié)果表明,隨著發(fā)酵桑葉含量的增加, 公牛未表現(xiàn)出生長(zhǎng)性能降低的情況,此外,發(fā)酵桑葉試驗(yàn)組公牛肌肉中的鮮味氨基酸天門冬氨酸、甘氨酸、谷氨酸等均高于對(duì)照組。 腸道微生物是保護(hù)機(jī)體免受胃腸道病原體定植的重要屏障,與普通桑葉粉相比,發(fā)酵桑葉中含有較多的益生菌, 它們?cè)诎l(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物,讓胃腸道形成酸性環(huán)境,有利于機(jī)體維持腸道微生物均衡以及腸道健康 (蘭冬雪等,2022;Yang 等,2021)。 Wang 等(2021)對(duì)羔羊飼喂發(fā)酵桑葉,與青貯苜蓿相比,羔羊血清中過(guò)氧化氫酶、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶、超氧化物歧化酶活性提高,抗氧化能力有所提升, 此外, 羔羊瘤胃中雙歧桿菌、乳桿菌、施瓦茨菌數(shù)量上升。
2.2 桑枝發(fā)酵技術(shù) 桑枝和其他秸稈類飼料一樣, 含有大量對(duì)動(dòng)物采食率和適口性有負(fù)面影響的纖維素成分,但相比而言,桑枝的中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量相對(duì)較少, 顯示出飼料開發(fā)潛力(林碧珍等,2022)。 桑枝發(fā)酵通常采用乳酸菌、枯草芽孢桿菌、酵母等中低溫細(xì)菌(黃雨晨等,2021),在飼料發(fā)酵過(guò)程中,乳酸菌可以產(chǎn)生大量的乳酸,降低pH,抑制有害菌的生長(zhǎng);枯草芽孢桿菌產(chǎn)生的淀粉酶、蛋白酶、纖維素酶等,不僅可以將大分子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)水解,提高營(yíng)養(yǎng)消化率,還可以將粗飼料中的纖維素、木質(zhì)素等抗?fàn)I養(yǎng)因子分解,提高飼料價(jià)值。酵母中含有豐富的蛋白質(zhì)、氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì), 可以促進(jìn)動(dòng)物機(jī)體健康。 黃世洋等(2018)對(duì)比不同發(fā)酵菌種對(duì)桑枝秸稈發(fā)酵品質(zhì)的影響,桑枝秸稈經(jīng)過(guò)發(fā)酵后,粗蛋白質(zhì)含量均顯著提高, 其中桑枝秸稈發(fā)酵品質(zhì)最好的是植物乳桿菌、枯草芽孢桿菌、釀酒酵母等多種微生物純培養(yǎng)混合物。 黃光云等(2020)采取分階段接種發(fā)酵的方式制備發(fā)酵桑枝葉, 第一階段接種米曲霉進(jìn)行有氧發(fā)酵2 d, 第二階段接種植物乳桿菌進(jìn)行無(wú)氧青貯發(fā)酵,與自然發(fā)酵桑枝葉對(duì)比,接種發(fā)酵使發(fā)酵桑枝葉粗蛋白質(zhì)含量提高17.24%,另外中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的含量分別降低了5.73%和8.65%。李冬兵等(2021)將桑枝葉、蠶沙、麥麩按照不同重量比例進(jìn)行混合青貯發(fā)酵, 結(jié)果表明,隨著蠶沙比例上升,青貯飼料粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、粗灰分含量上升,中性洗滌纖維和酸洗洗滌纖維含量有所下降, 蠶沙比例達(dá)到30% ~60%時(shí),粗飼料相對(duì)值為1 級(jí)至特級(jí)。
俞文靚等(2020)將紫色象草與桑枝混合發(fā)酵后,對(duì)肉用水牛進(jìn)行飼喂,結(jié)果顯示,與紫色象草單獨(dú)發(fā)酵飼料相比, 桑枝+紫色象草混合發(fā)酵飼料可以提高水牛的采食量與平均日增重, 并且能夠提升水牛的經(jīng)濟(jì)效益。 Li 等(2022)發(fā)現(xiàn),在飼料中添加10.47%青貯桑枝葉可以顯著提高奶牛的產(chǎn)奶量,并且可以通過(guò)調(diào)節(jié)瘤胃微生物豐度,提高乳脂含量。 黃志榮等(2018)探究發(fā)酵桑枝葉飼料對(duì)山羊的影響, 當(dāng)發(fā)酵桑枝葉占比為50%時(shí),山羊的平均日增重最高達(dá)到126 g/只, 比對(duì)照組顯著提高了13.17%。 王嘉琦(2021)發(fā)現(xiàn),青貯桑枝葉可以提高奶牛血清中SOD 的活力,降低血清中MDA 含量,并且血清中IgA 含量提高,表明青貯桑枝葉可以提高機(jī)體抗氧化能力, 具備免疫調(diào)節(jié)作用。 因此,廣西河池利用桑樹夏伐、冬伐產(chǎn)生的200 萬(wàn)t 桑枝葉加工為青貯飼料,推進(jìn)玉米、豆粕等常規(guī)飼料的減量替代, 提高桑枝資源的利用率(廖先謀,2021)。
2.3 桑果渣發(fā)酵技術(shù) 發(fā)酵桑果渣不僅可以提高桑果渣的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值, 還可以提高其多種生物活性。 郝森林等(2019)用枯草芽孢桿菌、產(chǎn)脘絲酵母、纖維素酶菌等與桑果渣、麥麩進(jìn)行混合菌種厭氧發(fā)酵, 桑果渣蛋白含量隨著發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)而上升,另外比較不同菌種組合時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)脘絲酵母+羅伊氏乳桿菌+乳酸片球菌組合的產(chǎn)蛋白能力較高,用產(chǎn)脘絲酵母+纖維素酶菌+蛋白酶菌+乳酸片球菌厭氧發(fā)酵時(shí), 發(fā)酵桑果渣總酚含量與花色苷含量呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)。 Tang 等(2021)用植物乳桿菌發(fā)酵桑果渣, 發(fā)酵時(shí)間為0 ~3 d 時(shí),活菌數(shù)從8.16 lg CFU/mL,增加至9.231 lg CFU/mL,由于微生物發(fā)酵, 釋放了桑果渣內(nèi)結(jié)合型的酚類化合物,并且促進(jìn)了酚類化合物解聚,使得發(fā)酵桑果渣抗氧化能力提高。
Tang 等(2021)在體外結(jié)腸發(fā)酵試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),發(fā)酵桑果渣可以提高短鏈脂肪酸與乳酸的含量,抑制糞便區(qū)系的有害病原菌增殖, 有利于維持腸道健康。郝森林(2019)發(fā)現(xiàn),在飼料中添加發(fā)酵桑果渣可以提高育肥豬的采食量, 而且與對(duì)照組相比,發(fā)酵桑果渣對(duì)血清生理生化指標(biāo)、腸道pH 的影響不顯著,表明發(fā)酵桑果渣可以有效替代玉米、豆粕等飼料,另外血清中T-SOD 活性上升,MDA含量下降,表明可以提高育肥豬抗氧化能力。
3.1 桑樹功能性多糖 多糖是桑樹中重要的功能活性成分,具有抗氧化、降血糖、免疫調(diào)節(jié)等作用(Hu 等,2018)。 陳曉蘭等(2022)對(duì)用環(huán)磷酰胺誘導(dǎo)的免疫抑制小鼠灌胃桑葉多糖, 發(fā)現(xiàn)桑葉多糖通過(guò)上調(diào)緊密連接蛋白的表達(dá)進(jìn)而緩解免疫抑制小鼠腸黏膜損傷。 桑枝多糖可以調(diào)節(jié)控制胰腺細(xì)胞凋亡的信號(hào)通路, 進(jìn)而保護(hù)胰腺組織達(dá)到抗糖尿病的目的, 桑果多糖通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞因子的分泌發(fā)揮抗炎作用(Xu 等,2015;Liu 等,2014)。 此外, 桑樹功能性多糖還具有調(diào)節(jié)腸道微生物的作用, 用β-葡聚糖酶酶解桑枝多糖制備桑枝低聚糖, 發(fā)現(xiàn)桑枝低聚糖可以促使鼠李糖乳桿菌生長(zhǎng)(楊詩(shī)沅等,2020;Li 等,2019)。 Hu 等(2021)將桑葉多糖酶解后,研究桑葉低聚糖對(duì)雙歧桿菌、鼠李糖乳桿菌和嗜酸乳桿菌的生長(zhǎng)影響, 桑葉多糖和桑葉低聚糖均可以對(duì)益生菌有增殖作用, 并且以桑葉低聚糖為碳源的細(xì)菌產(chǎn)生的乳酸、 異戊酸等發(fā)酵產(chǎn)物含量高于桑葉多糖, 證明桑葉低聚糖具有更好的益生潛力。Ai 等(2022)用酶提取黑桑果多糖,用體外發(fā)酵方法探究其益生作用,發(fā)現(xiàn)桑果多糖可以被微生物利用并產(chǎn)生大量的短鏈脂肪酸, 改變腸道菌群的結(jié)構(gòu)并抑制有害微生物的生長(zhǎng),維持腸道健康。
高倩囡(2019)利用水提法和乙醇提取法分別得到多糖含量為21.9 mg/g 和14.05 mg/g 的桑葉提取物, 經(jīng)過(guò)羅非魚飼喂試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)桑葉提取物可以提高羅非魚的增重率以及特定生長(zhǎng)率, 并且添加40%的桑葉水提物和醇提物可以顯著提高魚體血清中SOD 的活力。 Zhao 等(2019)研究了桑葉多糖對(duì)斷奶仔豬免疫功能的影響, 發(fā)現(xiàn)桑葉多糖可以顯著提高仔豬胸腺指數(shù)和脾臟指數(shù), 免疫球蛋白的水平亦顯著高于對(duì)照組。 桑葉多糖被認(rèn)為是一種可以代替抗生素的綠色飼料添加劑,在基礎(chǔ)飼料中添加適量的桑葉多糖, 可以降低早期斷奶仔豬的腹瀉率,改善腸道菌群結(jié)構(gòu),改善其生長(zhǎng)性能,并且具有一定降血糖功能(2015)。桑枝多糖和桑椹多糖, 在體外也表現(xiàn)出抗氧化的特性(Mo 等,2021;Yu 等,2019),具有一定的益生元發(fā)展?jié)摿?,但是在養(yǎng)殖應(yīng)用方面仍有待深入研究。
3.2 桑樹特征生物堿 1976 年首次從桑樹中分離出1-脫氧野尻脫氧霉素(DNJ),其是一種生物堿具有一定的降血糖、降血脂、抗腫瘤等作用,有巨大的藥用價(jià)值(殷浩,2009)。 體內(nèi)外的研究表明,DNJ 可以有效降低高脂飲食下造成的不良影響(Li 等,2019)。 盧樺(2021)和馮麒鳳(2021)將DNJ 加入到大鯢的基礎(chǔ)日糧中, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)在飼料中添加DNJ 可以使大鯢肌肉和肝臟的脂肪降低,提高肌肉中粗蛋白質(zhì)的含量,提高其生長(zhǎng)性能、腸道抗氧化能力和免疫能力。侯啟瑞等(2020)發(fā)現(xiàn),在飼料中添加2.8 g/kg 的DNJ 提取物可以顯著降低鵝肌肉中脂肪的含量,并且研究表明,DNJ 通過(guò)抑制肝臟中脂肪酸合成酶的活性, 降低鵝體內(nèi)脂肪的合成。 Wang 等(2015)研究表明,DNJ 可以通過(guò)調(diào)節(jié)基因表達(dá), 進(jìn)而抑制豬肌肉細(xì)胞中脂肪細(xì)胞的成脂作用,進(jìn)而提高肉的品質(zhì)。 此外,DNJ 還具有調(diào)節(jié)奶山羊乳腺上皮細(xì)胞增長(zhǎng)的作用, 對(duì)奶山羊的繁殖性能具有一定的影響(Ji 等,2018)。
3.3 桑樹黃酮 桑葉中也含有大量的黃酮類化合物,占桑葉干重1% ~3%(孫彤等,2021),桑葉黃酮具有降血糖、 降血脂等作用 (馮淦熠等,2020)。 王詠梅等(2020)發(fā)現(xiàn),在飼料中添加桑葉黃酮可增加凡納濱對(duì)蝦腸道菌群多樣性, 促進(jìn)腸道中變形菌門的增殖,抑制放線菌門的增殖,且會(huì)促進(jìn)凡納濱對(duì)蝦的腸道絨毛發(fā)育。 Liu 等(2022)發(fā)現(xiàn), 桑葉黃酮的添加有利于提高育肥豬的生長(zhǎng)速度,并降低肌肉的剪切力,提高肌肉的嫩度。 此外,添加1600 mg/kg 的桑葉黃酮可以調(diào)節(jié)育肥豬的脂肪代謝。 另外,每日在飼料中添加45 g 桑葉黃酮可以提高水牛的產(chǎn)奶性能和緩解其熱應(yīng)激效應(yīng)(Li 等,2020)。 添加桑葉黃酮還可以提高犢牛機(jī)體免疫力、降低腹瀉率,并且和益生菌有一定的協(xié)同作用, 通過(guò)大腸桿菌O141:K99 攻毒試驗(yàn)證明,桑葉黃酮可以改善斷奶犢牛的抗氧化能力,降低大腸桿菌對(duì)犢牛的氧化應(yīng)激(Wang 等,2018;楊春濤,2016)。
合理利用桑葉、桑枝、桑果渣等桑樹資源,可以減輕蛋白源飼料供應(yīng)的壓力,調(diào)節(jié)“人畜爭(zhēng)糧”的矛盾,實(shí)現(xiàn)資源合理利用,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展。除此以外,桑樹資源的活性成分可以提高動(dòng)物的生長(zhǎng)性能和免疫調(diào)節(jié)能力, 一定程度上可以替代抗生素的使用,有利于保證食品安全,讓消費(fèi)者吃得放心。加上在鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的背景下,桑樹資源的飼料化利用一方面延伸了蠶桑產(chǎn)業(yè)鏈,增加蠶農(nóng)的收入來(lái)源;另一方面,提高農(nóng)戶生產(chǎn)積極性,可以帶動(dòng)種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)振興,在脫貧攻堅(jiān)中發(fā)揮重要作用。 因此,桑樹資源的功能性飼料開發(fā)適合產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求, 具有廣闊的發(fā)展前景。