桑叶在动物生产中的不同利用方式研究进展
2021-07-17罗玙卓朱宇旌
罗玙卓,李 冰,朱宇旌*
(1.沈阳农业大学畜牧兽医学院,辽宁沈阳 110866;2.辽阳职业技术学院,辽宁辽阳 111000)
桑树在我国种植历史悠久,种桑养蚕推动了我国丝绸工艺的发展。桑树适应能力强,能够在恶劣的自然环境下生长,因此近年来被提议列为我国防治风沙的重要树种。桑树在全球范围内共有15 个品种,还有4 个变种,其中有12 个品种在我国分布种植。根据世界粮农组织(FAO)推测,到2050 年全球人口预计达96 亿,世界范围内对畜产品的需求量将增加70%。随着人们对畜产品要求的不断提升,饲料需要量也会相应提高,常规饲料已无法满足畜牧业发展的需求。我国现有桑树种植面积达82 万hm2左右,有1 200 万t 可转化为饲料资源[1]。此外,桑叶中含有丰富的营养成分及多种活性成分,不仅能促进机体生长发育和提高免疫力,还能显著提高生产性能、调节机体代谢、优化生产成本及增加经济收益。因此,如何有效利用好饲料桑资源是目前桑叶饲料化开发亟需解决的问题。本文主要综述了桑叶的营养成分、功效及其不同利用方式在动物生产中的应用,为桑叶在动物生产中的应用和研究提供参考。
1 桑叶的营养成分及功效
桑叶中含有的粗蛋白质约为23%~30%、粗纤维8%~15%、可溶性碳水化合物20%~25%、粗脂肪5%。与苜蓿粉相比,桑叶粉粗蛋白质和碳水化合物含量分别高出10.61% 和32.14%,粗脂肪和粗纤维含量分别低12.5% 和50.0%,猪消化能低14.86%,鸡消化能和奶牛产奶净能分别高15.83% 和 46.55%;桑叶中含有18种氨基酸,占桑叶干物质的10% 以上,其中动物必需氨基酸和非必需氨基酸占到桑叶氨基酸总量的50% 以上,赖氨酸、蛋氨酸、谷氨酸、胱氨酸含量较高;桑叶中含有丰富的维生素,对于动物机体代谢机能和免疫调节有重要促进作用[2]。桑叶中的矿物质含量也较为丰富,其中钙、铁、锌、钾、锰等含量较玉米更高[3]。
桑叶中还含有酮类、多糖类、多酚类、苷类、生物碱、甾醇类及挥发性油等丰富的活性物质[4],能够降血脂、降血糖、降血压、抗癌、消炎杀菌、抗氧化等多种作用[5]。桑叶中的生物碱含量丰富,其中1-脱氧野尻毒素(1-DΝJ)是桑叶中特有的生物碱,其含量为 0.11%~0.388%,可抑制肠道对葡萄糖的吸收,降低血糖水平,具有调节机体肝葡萄糖代谢酶的作用,增加葡萄糖的利用速率,使空腹下血糖水平和糖耐受量有明显改善,特别对增强胰岛素敏感性具有显著作用[6]。桑叶多酚主要是绿原酸及其异构体、对咖啡酸、羟基肉桂酸、芦丁、7-羟基香豆素、异槲皮苷、槲皮素、异鼠李素葡萄糖苷、山奈酚葡萄糖苷及其衍生物和槲皮素葡萄糖及其衍生物等,是桑叶抗氧化作用的重要物质基础之一。桑叶多糖能够提高肝脏中的葡萄糖激酶,降低血糖浓度,增强葡萄糖代谢,尤其对于糖尿病有良好的改善作用[7-8]。桑叶提取物的活性成分及其功效详见表1。
表1 桑叶提取物的活性成分及功效[6]
2 桑叶在动物生产中的应用现状
桑叶在牛、羊、兔等草食性动物中已经有很好的应用效果,主要是由于其适口性好,能够被草食动物直接饲喂利用,提高生长性能,并对瘤胃内环境产生良好的改善作用,使瘤胃内纤维分解酶大量繁殖,提高采食量,增强消化率,同时作为一种比较典型的非常规饲料资源,桑叶具有营养全面、生产成本低和产量大等特点,可以做为反刍动物蛋白质补充饲料[9-10]。近年来,有关桑叶在家禽及猪的养殖生产中的应用研究较为突出。桑叶粉能够有效促进育肥猪的生长性能,对猪肉品质也有明显的改善效果[11]。桑叶能明显增加本地家禽品种的饲养经济效益,有效带动地方品种优势。在家禽基础日粮中添加少量桑叶能够显著改善鸡蛋品质和鸡肉质量,但对于肉鸡的生长性能影响不显著[12-13]。
3 桑叶的不同利用方式在动物生产中的应用
3.1 桑叶提取物 有关桑叶提取物目前在动物生产中研究较多的主要是桑叶黄酮类物质和桑叶多糖。宋琼莉等[12]研究发现,将桑叶提取物添加到高矮脚黄鸡日粮中有效提高了平均日采食量和平均日增重,耗料增重比有降低趋势,屠宰率、半净膛率提高。桑叶黄酮类物质和桑叶多糖可以提高瘦肉率,增强猪的免疫力,帮助仔猪获取母源抗体,并增强母猪产后恢复机制。Zhao 等[14]将桑叶多糖添加到仔猪日粮中,发现断奶仔猪早期腹泻发生率显著降低,同时对肠道微生物环境有所改善,进而提高仔猪的生长性能。Ma 等[15]研究桑叶饲喂绵羊发现桑叶黄酮可以抑制甲烷生成的微生物,改善机体有机物消化吸收,降低甲烷排放。
3.2 鲜桑叶 鲜桑叶作为青绿饲料饲喂草食动物,可以提高动物的采食性能及经济效益。冯兴龙等[16]研究发现,饲喂鲜桑叶能明显增加秦川肉牛肌肉中饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸以及亚油酸含量。赵卫国等[17]研究发现,鲜桑叶可提高扬州大白鹅日增重,且随着鲜桑叶添加比例的增加总胆固醇、高密度脂蛋白和总甘油三酯等指标降低,但碱性磷酸酶升高,在扬州大白鹅日粮中鲜桑叶的最适添加量为4%。郭志强等[18]研究发现,鲜桑叶和精料补充料饲喂肉兔能够显著提高日增重,改善兔肉风味,提高肉品质;但在饲喂配合饲料中添加鲜桑叶必须要提高配合饲料的营养成分含量,并添加预防球虫类药物,其也能够增强兔肉风味物质含量,提高肉品质。
3.3 桑叶粉 由于鲜桑叶水分含量较高,易变质,对其适口性和营养成分产生影响。桑叶的适宜采摘时间仅在5—9 月,因此将桑叶进行有效地长期保存成为桑叶资源利用的重要环节。通过干燥脱水使桑叶丰富的营养物质得以保存,采用直接烘干的方式能减少对桑叶营养成分的破坏,同时能有效地节约生产时间和成本。桑叶粉一般是将鲜桑叶直接干燥后粉碎,或先将鲜桑叶切小块再烘干粉碎。不同收割时期和不同的干燥方法对饲用桑叶枝、桑叶营养成分均有影响[19]。随季节的改变,桑叶的脂肪酸和氨基酸组成及常规营养成分也会发生改变[20]。动物对不同比例桑枝和桑叶的消化率为58%~79%,但对纯桑叶粉的消化率较高,为70%~90%。目前的研究表明,桑叶粉可显著提高肉鸡、鹅、育肥猪、育肥牛和育肥羊生长性能并改善肉品质和风味,也可显著改善蛋鸡蛋品质。桑叶粉在不同动物饲养中的最适添加量和应用效果见表2。
表2 桑叶粉在动物生产中的应用
3.4 发酵桑叶 虽然桑叶营养成分含量高,但其表面的果胶及蜡质对于动物的消化吸收会产生负面影响,使鲜桑叶和桑叶粉在动物生产中的应用受到限制,通过青贮或发酵可有效提高其利用效率。侯海瑞[22]研究发现,10%、15%、20%青贮桑叶饲料组陕北绒山羊皮下脂肪基因的表达显著高于对照组,但皮下脂肪基因在肝脏、尾部脂肪、肾周脂肪及背最长肌组织中几乎不表达,其中脂联素(ADΙPOQ)mRΝA 在皮下、尾部及肾周脂肪的表达水平显著高于肝脏和肌肉,且在肝脏及背最长肌组织中几乎不表达,因此在陕北绒山羊日粮中添加青贮桑叶可显著降低皮下脂肪基因和肝脏脂肪基因表达水平,降低脂肪沉积过量,提高肉品质。董志浩等[23]研究发现,在桑叶青贮过程中接种单一乳酸菌加速了乳酸的产生和pH 降低;但添加糖蜜和葡萄糖进行青贮60 d,pH 始终维持在大于等于5.0,与添加单一菌种相比,对青贮品质的改善效果不显著,因此桑叶青贮过程中添加单一菌种可提高青贮桑叶品质。目前,发酵桑叶日益引起人们关注,发酵桑叶的营养价值明显优于苜蓿、玉米等部分常规饲料,桑叶发酵后粗蛋白质含量显著增加,有效降解了粗纤维、单宁等抗营养因子,增加了动物采食桑叶量,改善了动物肠道菌群结构,有利于防治肠道疾病的发生,提高仔畜幼禽的存活率,并产出优质的肉、蛋、奶[24]。但不同发酵工艺以及不同菌种的配伍对发酵桑叶的营养价值也会产生不同影响,生产中常用细菌(乳杆菌、芽孢杆菌等)和真菌(酵母菌、霉菌等)作为发酵菌种。一般情况下,芽孢杆菌和米曲菌主要产生蛋白酶,乳酸菌和乳杆菌主要消除抗营养因子,而木霉和根霉对活性成分进行优化,枯草芽孢杆菌、乳酸菌和地衣芽孢杆菌等繁殖过程中会产生纤维素酶和淀粉酶等酶类,可对桑叶中的粗纤维以及大分子物质进行降解,从而大量消除抗营养因子[25]。不同菌种发酵桑叶的适宜添加量及在动物生产中的应用效果如表3 所示。
表3 发酵桑叶在动物生产中的应用
4 问题与展望
4 种方式利用桑叶其应用效果有所不同。其中,鲜桑叶基本只能被草食性动物利用,且其中富含的营养物质无法被动物全部吸收利用,不能产生最佳的生产效益;桑叶粉可以被大多数动物利用,但粗纤维、单宁等抗营养因子限制了其在生产中的广泛应用;发酵桑叶和青贮桑叶既可增加适口性,又降解了桑叶中的抗营养因子,使营养物质能够更好地被动物吸收利用;桑叶提取物能够有针对性地改善动物生产性能,调节动物机体指标。但如何充分利用桑叶中的营养物质和活性成分,增加桑叶利用率,更加有效地利用桑叶资源等问题还有待开展广泛而深入的研究。
目前,发酵和酶解是处理饲料原料尤其是非常规原料常用的生物手段,能够改善饲料营养价值、降低抗营养因子含量、提高饲料消化率等,利用菌酶协同作用加工处理饲料原料可达到更好的饲用效果[28]。葡萄糖氧化酶、纤维素酶和半纤维素酶等酶制剂联合益生菌进行菌酶配伍在发酵饲料中已有研究,而有关发酵桑叶在动物生产中的应用还处于研究阶段,且局限于复合益生菌制剂发酵,采用菌酶配伍方式进行发酵桑叶的研究尚未
见报道。因此,进一步研究菌酶配伍发酵桑叶,可能会提高发酵桑叶在动物生产中的利用效果,以促进桑叶资源在动物生产中的充分开发应用。