桑叶价值及其在生猪养殖业中的应用

■田志梅 马现永 崔艺燕 彭广辉，2 李书宏，2 陈卫东*

(1.广东省农业科学院动物科学研究所畜禽育种国家重点实验室农业部华南动物营养与饲料重点实验室广东省动物育种与营养公共实验室广东省畜禽育种与营养研究重点实验室，广东广州510640；2.广州五丰动物保健品有限公司，广东广州510640)

桑叶原产于中国、韩国及日本，迄今为止全球已有50%的国家种植[1]。我国是最大的桑树种植国，桑叶是桑树的主要产物，占地上部分产量的64%之多，因此桑叶在我国具有极大的种质资源优势。自古以来我国栽桑主要用于传统的养蚕业，养蚕业的桑叶用量仅占少部分，大量桑叶剩余造成资源浪费，因此开发桑叶应用价值及发掘其经济价值是亟待解决的问题。桑叶丰富的营养价值特性，引起越来越多的产业关注，桑叶开发利用出现多元化，目前广泛应用在医药、食品、养殖等行业[2-8]。

1 桑叶的营养成分

桑叶营养成分均衡且消化率高，以干物质为基础，含有16.3%粗灰分、20.1%粗蛋白、12%粗纤维（26.8%中性洗涤纤维、14.8%酸性洗涤纤维、4.1%酸性洗涤木质素、12.1%纤维素和10.7%的半纤维素）、3.7%脂肪、47.9%糖类[9-11]。桑叶富含多种氨基酸，种类达17种之多，包括必需氨基酸：Arg(6.44%)、His（2.29%）、Ile（4.97%）、Leu(9.66%)、Lys（6.21%）、Met(1.48%)、Phe(6.09%)、Thr(5.22%)、Val(6.37%)，及非必需氨基酸：Glu(11.54%)、Asp(10.18%)、Ala(7.82%)、Gly（5.97%）、Pro（5.43%）、Ser（5.02%）、Tyr（3.68%）、Cys(0.58%)，GABA（γ-氨基丁酸，1.12%)[12]，其中Lys、Met、Cys及Glu在糖代谢和蛋白质代谢过程中起到重要作用。桑叶富含多种维生素（维生素A、B1、B2、B5、B11、C、E、胡萝卜素及视黄素等）及矿物质（Ca、Mg、K、P、Fe、Zn等），对维持动物正常的生长、发育、代谢及免疫等机能具有重要作用[13-15]。

2 桑叶活性物质对动物健康的影响

桑叶中富含多种活性物质，如多酚类、多糖类、酮类及苷类、亚胺糖、糖蛋白、甾醇类、挥发油、氨基酸、生物碱、矿物质及微量元素等[15-19]。由于桑叶活性物质种类及含量丰富，具有良好的抗高血糖、抗高血脂、抗高血压、抗粥样硬化、抗癌、抗氧化、抗菌、抗炎等作用[20]。

2.1 桑叶活性物质对机体营养物质代谢调节

桑叶中的植物多糖具有降血糖功效，主要是通过增加胰岛素水平及敏感度，从而调节葡萄糖代谢，降低机体氧化损伤从而保护胰岛功能。有研究指出，桑叶中的多糖通过增加肝脏的葡糖激酶降低血糖浓度来改善葡萄糖代谢，缓解糖尿病病情[21-23]。桑多糖(mulberry leaf polysaccharide,MLPII)可抑制α-葡糖苷酶、α-甘露糖苷酶、葡萄糖-6-磷酸激酶及β-半乳糖苷酶活性，从而控制糖代谢[24-25]，Li等也研究指出，桑叶多糖通过调节糖代谢通路中葡糖激酶、烯醇丙酮酸磷酸羧激酶及6-磷酸葡萄糖激酶的表达改善糖代谢[21]。MLPII显著提高口服葡萄糖耐受，肝糖原合成及胰岛素耐受，促使糖尿病小鼠葡萄糖代谢及胰岛素通路的正常化。MLPII的降血糖作用主要通过抑制PTP1B(protein-tyrosinephosphatase 1B)及IRS2(insulin recep-tor substrate 2)表达调节胰岛素信号通路的起始步骤中胰岛素的平衡，从而降低胰岛素抵抗；调控PI3K-Akt信号通路从而调节葡萄糖及胰岛素代谢通路；缓解糖尿病小鼠机体内氧化应激[24]；MLPII通过上调抗凋亡蛋白Bcl-2(B-cell leukaemia/lymphoma 2)表达并下调促凋亡蛋白Bax(Bcl2-associated X)及caspase-3的表达来缓解胰岛细胞凋亡；同时增加PDX-1（pancreatic duodenal homeobox-1）表达及核定位，调控下游基因GLUT2(glucose transporter 2)及GCK表达，从而改善胰岛的分泌功能[26]。其1-脱氧野尻霉素（1-deoxynojirimycin，DNJ）是桑叶及植物中天然存在的α-葡糖苷酶抑制剂，可抑制肝脏及肠道中α-葡糖苷酶的活性从而降低餐后血糖丰度及胰岛素的分泌[27-28]，临床研究也表明，DNJ具有降血糖及降血压功能。

江正菊等[20]利用高脂饲粮诱发小鼠产生高血糖及高血脂症状，研究表明，桑叶总黄酮明显缓解小鼠高血糖、高血脂症状，通过提高抗氧化能力缓解高血糖及高血脂引起的小鼠机体的氧化损伤，也有研究者推测桑叶控制机体糖类及脂肪等营养物质代谢是DNJ与黄酮苷类的附加或协同效应[29]。桑叶中丰富的黄酮类活性物质，一方面通过降低脂肪组织过氧化缓解高血脂症；另一方面通过抑制巨噬细胞中氧化合酶NADPH合成或通过启动细胞内GSH等抗氧化系统降低巨噬泡沫细胞迁移从而增加组织脂肪代谢，缓解动脉粥样硬化[30]。桑多酚主要成分物质为槲皮素、芦丁、异槲皮素及黄芪苷等，桑多酚通过抑制机体内环氧合酶及蛋白激酶等活性调节细胞增殖及凋亡[31]。Abdelmoaty等指出，槲皮素作为植物的次级代谢产物不影响正常小鼠血浆葡萄糖浓度，但可预防糖尿病的发生并有效缓解糖尿病小鼠高血糖症状[33]。

2.2 桑叶活性物质对机体炎症及抗氧化调节

桑叶除了可调节血糖、血脂等功能，其具有良好的抗氧化功能。桑叶可显著缓解由糖尿病引起的红细胞脂肪过氧化、CAT（catalase）酶的活性及GSH浓度的降低等现象；同时增加GSH-Px(glutathione peroxidase)、GR(glutathione reductase)、GST(glutathione-S-transferase)及SOD(superoxide dismutase)等抗氧化酶活性，从而提高机体抗氧化能力，降低氧化损伤[25]。Andallu Ren等研究指出，MLPII通过降低肝脏中8-羟基-2-脱氧鸟苷（8-hydroxy-2-deoxyguanosine，8-OHdG)及MDA水平从而缓解糖尿病小鼠的DNA氧化损伤及脂肪过氧化，同时增加肝脏中SOD、CAT、GSH-Px等抗氧化酶活力，提高机体抗氧化能力[33]。槲皮素作为桑多酚的主要成分之一，可增加糖尿病小鼠胰腺中GSH-Px、SOD、CAT等抗氧化酶活性，提高抗氧化能力，降低机体的氧化损伤，有效缓解其高血糖症状[32]。而桑叶中黄酮类活性物质通过清除NO自由基及LDL相关氧化剂等方式，降低LDL的过氧化并启动细胞内GSH等抗氧化系统，从而降低机体的氧化应激[30]。

2.3 桑叶中抗营养因子及其对机体的影响

桑叶作为天然植物，不仅富含利于营养消化吸收的活性物质，也含有不利于消化吸收的抗营养物质。桑叶果胶及表面蜡质素也是作为抗营养因子抑制桑叶饲料营养物质消化吸收的因素[34]。单宁是桑叶中主要的抗营养因子，是限制桑叶饲料开发的主要原因之一。单宁不仅可与饲粮中蛋白质或酶产生交联反应生成不溶性复合物，从而影响饲粮中营养物质的消化吸收；单宁通过与金属离子发生螯合作用降低微量元素含量并影响微量元素的活性，进而影响动物的生长及代谢；单宁、植物凝集素等抗营养因子与饲料中蛋白及酶制剂等物质结合，影响胃肠道消化酶分泌并降低其活性，从而影响营养物质的消化吸收；抗营养因子与蛋白、酶类结合的不溶物以及与金属离子螯合而成的螯合物损伤肠道黏膜结构，因此影响肠黏膜的屏障功能，进而影响肠道健康；桑叶中抗营养因子与畜禽口腔中蛋白结合形成苦涩的物质，影响动物采食量[35-36]。因此，饲粮中添加高浓度的桑叶降低猪采食量、生长速度等生长性能原因之一是由于添加高浓度的桑叶的同时增加了抗营养物质的浓度，影响动物对营养物质的消化吸收，进而影响其生长性能。

3 桑叶饲料加工调制及对营养物质的影响

桑叶作为饲料及添加剂等方式应用于动物养殖业，饲喂形式也出现多样性。由于饲喂形式的不同，桑叶饲料的加工调制工艺也出现多元化。

3.1 桑叶饲喂形式及加工调制

桑叶主要以青绿饲料、青贮饲料、干草料、发酵料等作为饲料，桑叶干粉及提取物作为添加剂的形式应用于动物养殖生产实践中。由于桑叶具有鲜嫩多汁、微酸略甜、适口性好等特征，大多数畜禽对鲜桑叶饲料无采食障碍。由于鲜桑叶含水量高，不利于桑叶的贮藏、保存，干草料及桑叶粉等形式的桑叶饲料被应用于畜禽养殖中。桑叶中果胶及表面蜡质素是影响畜禽肠道消化吸收的因素之一，因此桑叶的青绿饲料、干草料及干粉的应用具有一定的局限性[37]。

青贮饲料利用青绿饲料自身携带微生物通过密闭厌氧发酵的方式解决青绿饲料的贮存问题并改善其营养成分，提高动物对饲料的利用。随着青贮技术的改进，青贮饲料技术方式出现多样化，青贮大体分为鲜草料青贮饲料，半干青贮饲料及添加剂青贮饲料。添加剂青贮饲料通过添加碳源、酶制剂等方式，提高青贮效果，改善青贮饲料营养、适口性及消化率[38]。马群忠等[39]也研究指出，不同的桑叶青贮方式影响桑叶饲料的颜色及营养成分。然而青贮饲料的关键在于密封及防止二次发酵，不良的青贮桑叶饲料有刺鼻的臭味及霉味，影响动物食欲及采食量进而降低动物生长性能[40]。

随着桑叶饲料的发展，桑叶发酵料开发越来越多，桑叶发酵技术及应用也得到逐渐推广。桑叶发酵料主要通过添加发酵菌群种类及配比对各种形式桑叶饲料包括青绿饲料、青贮饲料、干草料及桑叶干粉进行发酵，改善桑叶饲料营养价值及消化率，从而改善动物生长性能及动物产品品质等。胡仁建等通过选用枯草芽孢杆菌、植物乳酸杆菌、啤酒酵母和米曲霉菌4种菌种进行配比制备复合菌剂，对桑叶粉饲料进行发酵处理，证明该菌剂可用于改善桑叶饲料的蛋白含量及品质，提高桑叶作为畜禽饲料的营养价值[41]。孙琦等利用酵母菌、乳酸菌以及枯草芽孢杆菌进行桑叶干粉的微生态发酵，加快机体的代谢、消化、吸收[42]。邝哲师等[43]采用酱油曲霉、酿酒酵母、植物乳杆菌及桑叶内生菌对桑叶进行联合发酵，提高家禽屠宰率，改善肠道菌群及肉品质。也有研究指出，发酵青贮桑叶饲料不影响生长肥育牛的平均日增重、日采食量及饲料转化率，但降低饲料成本，增加经济效益[44]。因此，根据动物种类、生长阶段等选择合适的饲喂形式及加工调制方式，对改善动物生长性能及肉品质等具有重要意义。

3.2 桑叶加工调制后营养成分变化

随着桑叶饲料的广泛应用、桑叶营养成分及对动物生理机能调控的深入研究，桑叶的加工调制工艺层出不穷，有效降低桑叶饲料中抗营养因子含量，提高桑叶饲料的营养价值。

干草料及干粉大幅度降低桑叶中水分含量，青贮饲料降低桑叶中的粗脂肪、粗纤维及粗灰分，增加桑叶饲料中蛋白含量，同时也发现青贮桑叶饲料降低桑叶中黄酮类活性物质的含量，且随着青贮时间的延长活性物质逐渐降低[39]。与风干桑叶饲料相比，青贮桑叶饲料具有更高的营养价值，青贮桑叶饲料中中性洗涤纤维及酸性洗涤纤维等不易消化的粗纤维含量较低，而灰分及钙含量较高[45]，钙含量高的特性不但可降低饲料中石粉的用量，对减少仔猪肠道pH值上升、缓解应激性腹泻效果显著[46]。有研究指出，添加植物乳杆菌及发酵底物可改善青贮桑叶饲料的营养品质，提高干物质、乳酸、乙酸等含量，降低pH值、乙醇、水溶性碳水化合物、氨态氮与总氮比、中性及酸性洗涤纤维等[47]。添加植物乳杆菌有效增加桑叶表面兼性同型发酵乳酸菌及产酸菌的数量，但抑制产乙醇等细菌的活性；添加植物乳杆菌扩大发酵底物范围，加快桑叶发酵速度，提高底物利用并促进乳酸的形成；乳酸菌降低青贮饲料pH值不仅利于植物细胞壁的降解，同时有效降低植物本身蛋白降解及微生物对桑叶蛋白、氨基酸的降解。

目前，随着发酵料在动物养殖中的应用，桑叶发酵料也应用于动物养殖产业中。利用酱油曲霉、酿酒酵母、植物乳杆菌等联合发酵可提高桑叶中粗蛋白、粗脂肪及总氨基酸含量，降低粗纤维含量[43]。而多种菌群对桑叶粉发酵（如枯草芽孢杆菌、植物乳酸杆菌）、啤酒酵母的联合发酵，米曲霉菌、植物乳酸杆菌、啤酒酵母的联合发酵及枯草芽孢杆菌、米曲霉菌、植物乳酸杆菌、啤酒酵母的联合发酵均显著提高桑叶粉中粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、必需氨基酸（16%左右）及总氨基酸含量，其中谷氨酸、蛋氨酸和赖氨酸的含量增加20%左右；但均显著降低粗纤维的含量，说明三种联合发酵方式，降低抗营养成分如粗纤维的含量，提高桑叶饲料的营养品质[41]。屈红森等[48]利用枯草芽孢杆菌发酵工艺，通过桑叶粉发酵制备桑叶蛋白，提高桑叶蛋白的获得率并改善蛋白品质，从而改善动物对桑叶蛋白的消化利用。王吉成等指出，利用冠突散囊菌进行桑叶固体发酵，桑叶提取物中黄酮类物质提高22%，但酚类物质降低61%；发酵后的桑叶提取物对DPPH（1，1-二苯基-2-三硝基苯肼）的清除能力及对Fe2+离子的螯合能力有显著增加，但降低Fe3+离子的还原能力[50]，桑叶的冠突散囊菌发酵可提高黄酮类活性物质含量及抗氧化能力，但降低酚类活性物质，因此可通过选择提高桑叶酚类活性物质的发酵菌株，制备复合菌剂来改善冠突散囊菌单一菌株发酵的缺陷。而利用白腐菌（Ganoderma lucidum）发酵可提高桑叶中活性物质DNJ浓度[50]，DNJ具有抗炎症、抗病毒及调节糖类及脂肪代谢等功能，因此利用白腐菌发酵桑叶饲料，可有效改善动物健康状况，促进生长。张洪燕等通过利用18株菌株对桑叶饲料进行发酵，比较发酵菌株对桑叶饲料形态、气味及营养价值的影响。研究发现，不同菌种发酵对桑叶饲料形态、气味及pH值具有不同的影响，芽孢杆菌发酵后的饲料呈淡褐色蓬松状且伴有微臭气味（pH值5.8～6.5）；酵母菌发酵的饲料呈青绿色蓬松状且具有酒香味（pH值5.6～6.4）；霉菌发酵的饲料呈暗褐色臭味结块（pH值6.0～6.3）；用乳酸菌发酵的饲料呈黄褐色蓬松状且伴有酸香味（pH值4.8～5.6）；其中9株菌株发酵可显著提高桑叶饲料中粗蛋白含量；除了热带假丝酵母(Candida tropicalis)，其余17株菌株均显著提高桑叶饲料中粗脂肪的含量，且18株菌株均显著降低桑叶饲料中粗纤维的含量；该研究通过对18株菌株进行分类（孢杆菌、乳酸菌、酵母菌、霉菌）并经四类菌属分别发酵，结果发现，与对照相比，4个菌属均未显著提高饲料粗蛋白含量，但显著提高粗脂肪的含量并降低粗纤维含量[51]。本研究为桑叶发酵料菌属选择提供理论参考，以增加桑叶饲料中粗蛋白质为目的，康宁木霉、产脘假丝酵母及地衣芽孢杆菌可作为候选发酵菌株；而减少粗纤维含量可选择蜡状芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、热带假丝酵母菌株作为优选菌株；增加粗脂肪含量可选择植物乳杆菌、布氏乳杆菌、产脘假丝酵母等菌株作为发酵菌株。根据不同动物生长发育需求及饲料结构，选择高效的优势菌属进行桑叶饲料发酵，改善饲料营养品质从而改善动物生长性能及品质，为创造经济效益提供理论及实践意义。

4 桑叶饲料在生猪养殖业中的应用

我国蛋白饲粮资源短缺，约70%的大豆需进口。桑叶蛋白含量高，与大豆粉的蛋白含量相当，且氨基酸种类及氨基酸组成比例与大豆粉趋于一致。与其他牧草类植物相比，桑叶除粗蛋白、粗脂肪、维生素、矿物质及微量元素等基础养分丰富，纤维素含量低，并具有较高的代谢能[52]，而代谢能值是表征饲料营养组分及反应动物对饲料消化利用效率的重要指标。动物对桑叶的适口性好、消化率高，因此桑叶作为一种新型饲料的开发利用降低生产养殖成本，提高经济效益，在畜牧业中作为饲料具有极高的发展潜力。

4.1 桑叶饲料对猪健康状况的影响

桑叶饲料有助于改善肥育猪肤色、毛况等表观性状，桑叶富含类胡萝卜素，是天然的色素，有效改善动物肤色。有研究指出，饲粮中添加鲜桑饲喂肥育猪45 d，可明显改善肥育猪肤色、毛况、体躯长及臀部肌肉的沉积，提高肥育猪生长速度，降低生猪生产成本[53]。鲜桑叶饲料显著降低肥育猪肠道有害菌群大肠杆菌数量，提高乳酸杆菌和双歧杆菌等有益菌群数量，调节肠道菌群平衡，改善肠道免疫，消化吸收机能，提高营养物质消化吸收进而提高动物生长速度[54]。饲料中添加MLPII增加20日龄断奶仔猪（杜洛克×长白×约克夏）平均日采食量、日增重，降低料重比；通过抑制大肠杆菌等有害菌群活性并增加乳酸杆菌、双歧杆菌等益生菌数量，降低仔猪腹泻率，改善仔猪肠道健康；同时也发现，适当的MLPII添加量可提高仔猪的胰岛素样生长因子Ⅰ（IGF-Ⅰ）和生长激素（GH）水平，从而促进仔猪生长[55]。林标声等利用产朊假丝酵母、枯草芽孢杆菌等益生菌对桑叶粉进行发酵，有效抑制仔猪肠道致病菌的复制及其肠道吸附、定植，增加肠道益生菌增殖，有效治疗仔猪传染性胃肠炎疾病(ansmis-sible gastroenteritis Virus of swine，TGEV)[56]。桑叶饲料不仅改善仔猪、肥育猪健康状况，还有助于提高母猪繁殖力。郭建军等提出饲料中添加3%桑叶粉不仅促使繁殖母猪发情日龄提前4.2 d，还提高产仔率（12%）及后代仔猪初生重（13.3%）、断奶重（11.4%）、成活率（5.62%），而5%的添加量削弱了桑叶粉对母猪繁殖力及后代仔猪健康的增效作用[38]，过多的桑叶添加量增加了母猪料中抗营养物质的含量，不利于母猪的生长、繁殖。因此适当的桑叶不仅提高繁殖母猪产前身体状况，促进发情、卵泡成熟，还有助于产后恢复及乳汁营养成分。

4.2 桑叶饲料对猪肉肉品质的影响

随着人们生活水平的日益提高，消费者对猪肉的感官品质、营养价值及安全品质的追求也逐渐提高，因此改善肉品质是生猪养殖发展趋势。饲料营养组成是影响生猪养殖及猪肉肉品质的主要因素之一，桑叶饲料作为天然植物，具有抗菌活性且无抗药性，利于增强动物机体免疫机能及促进动物生长，不仅降低养殖成本，还为生猪的健康养殖提供科学的理论依据。

宋琼莉等[57]研究指出，添加桑叶粉可增加肥育猪（杜×长×大）肌肉中抗氧化酶活性，降低氧化产物MDA的含量，从而提高抗氧化能力；同时也提高血清尿素氮含量。桑叶粉的用量影响肥育猪肉质及生长性能，添加5%及10%的桑叶粉不影响肥育猪平均日增重及料重比等生长性能，屠宰后肌肉嫩度、pH值及大理石纹等肉品质；而添加15%的桑叶粉显著降低肥育猪生长性能、血清中甘油三酯含量、肥育猪背膘厚及肌肉中胆固醇的含量。刘莹莹等[58]在地方品种湘村黑猪中的研究也提出相同的观点，研究指出，用低剂量桑叶粉替代一定比例的麦麸不影响肥育猪生长性能，而高剂量的桑叶替代显著降低了肥育猪生长速度并增加饲养成本；9%的桑叶粉可显著提高肥育猪眼肌面积，提高蛋白沉积率及肌苷酸等风味物质的含量，改善肉色及嫩度，从而改善肉品质。说明过高的桑叶粉不利于肥育猪的生长，但可改善脂肪率及肉品质，可能是由于桑叶中的抗营养物质影响动物的消化吸收进而影响其生长，因此降低脂肪的吸收和沉积。李有贵等指出，饲喂桑叶粉可降低肥育猪板油率、背膘厚、肌肉pH值下降速度、血脂含量、肝脏丙酮酸含量、血清脂肪酶活性、小肠蔗糖酶活性，提高胰腺及板油脂肪酶活性、肝脏中己糖激酶及丙酮酸激酶的活性、肌内脂肪及肌苷酸含量。说明桑叶通过促进肝脏中葡萄糖及脂类的分解代谢以达到降低脂肪沉积的作用。郭建军等[54]研究指出，鲜桑叶不仅可提高肥育猪的生长性能，降低肌肉中总胆固醇、脂肪中硬脂酸及油酸的含量，同时显著提高肌肉中高密度脂蛋白、肌苷酸、维生素E、总氨基酸及天门冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、谷氨酸、丙氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸等风味氨基酸含量，从而改善猪肉风味及营养价值。马可为等[59]研究指出，5%桑叶粉饲料饲喂肥育猪一个月，通过改善肥育猪胴体品质及脂肪酸结构，显著提高猪肉中不饱和脂肪酸、油酸、肌苷酸等风味物质，从而改善猪肉品质及风味。桑叶饲料富含氨基酸的特性提高了桑叶饲料氨基酸向动物肉产品的转化，从而增加猪肉中风味氨基酸的含量，改善猪肉风味。因此桑叶饲料不仅可提高生长速度，降低生产成本，而且对降低肥育猪背部及腹部脂肪沉积，提高肌肉的肌内脂肪沉积及瘦肉率等肉品质具有显著的效果，因此桑叶具有良好的开发及应用前景。

5 小结

桑叶饲料具有丰富的营养价值特性及成本优势，利用我国桑叶资源优势，进行饲料资源开发具有十分广阔的应用前景。