桑叶多糖的生物学功能及其在畜禽生产中的应用研究进展

李莹莹，朱宇旌

（沈阳农业大学动物科学与医学学院，辽宁沈阳 110866）

当前，畜牧业快速发展，常规性饲料已经无法满足畜禽养殖对饲料的需求。开发非常规饲粮资源已成为畜牧业急需解决的问题。桑树为桑科桑属植物，具有耐抗旱、耐盐碱、寿命长等特点，我国现有桑树种植面积约80 万hm，资源丰富，近年来作为饲料资源被开发利用。

多糖是由10 个及10 个以上的单糖通过化学键连接组合构成的一类高分子化合物。桑叶多糖是从桑树叶中提纯抽取出来的一种非常重要的生物活性成分，桑叶多糖占干桑叶的1.79%～2.64%，由-果糖、-甘露糖、-阿拉伯糖、-木糖和-葡萄糖和-木糖等不同结构的单糖双糖组成。桑叶多糖可提高畜禽生长性能和免疫功能，可作为抗生素的潜在替代品在畜禽生产中应用。本文主要综述了桑叶多糖的生物学功能及其在畜禽生产中的应用，为桑叶多糖在畜禽生产中的应用和研究提供参考。

1 桑叶多糖的提取、纯化与鉴定

桑叶多糖是一种水溶性的非淀粉多糖，难溶于乙醇等有机溶剂，化学性质较为稳定。桑叶多糖主要的提取方法有微波提取法、热水浸提法、酶解法、超声波提取法等。综合设备条件、提取工艺和提取成本，目前最常用的MLP 提取方法为热水浸提法。热水浸提法的最佳提取温度在80～100℃，液料比在20:1～40:1，浸提时间在1～3 h，多糖提取率在10%～13%。桑叶多糖的具体提取条件受桑树和提取环境等多种因素影响。利用超声波辅助热水浸提法提取MLP，提取温度可降低到50～60℃，浸提时间缩短到1 h 以内，并可提高提取率。目前离子液体溶剂浸提法也被大家关注，相比于热水浸提法，其为提取营造了温和的环境，又避免了提取过程中有机溶剂等强挥发性毒性溶剂的使用，具有黏度低、绿色安全环保、提取率高、操作简便等优点。离子液体溶剂浸提法提取桑叶多糖的最佳工艺条件为离子液体的浓度0.000 3 mol/L，料液比1:20，提取时间109 min，提取温度76℃。

桑叶多糖的纯化方法包括Sephadex 凝胶柱层析法、离子交换柱层析法、纤维素层柱析法、透析法、膜分离技术法和化学沉淀法等。热水浸提法得到的桑叶多糖所含杂质成分较多，包含蛋白质、多肽、核酸等，实验室中较常使用的多糖纯化方法是Sephadex 凝胶柱层析法。采用离子交换柱层析法提取桑叶多糖，其分离重现性好，多糖的损失率较低。桑叶多糖通过DEAE-52-纤维素阴离子交换柱和SephadexG-100 凝胶柱层析进行纯化，得到MLP-1、MLP-2 2 种多糖，二者都为均一多糖，几乎不含核酸、多肽、蛋白质等杂质，黏度较大，化学性质也较为稳定。MLP-1 含有鼠李糖、甘露糖、半乳糖、葡萄糖、阿拉伯糖和木糖，对应摩尔比为0.36:0.26:0.41:1.00:1.02:1.34，其分子量为9.31×10u；MLP-2 由鼠李糖、甘露糖、葡萄糖、阿拉伯糖和半乳糖组成，摩尔比1.22:0.18:1.00:1.72:0.14，分子量为2.22×10u。

2 桑叶多糖的生物学功能

2.1 抗氧化功能 桑叶多糖具有明显的清除DPPH 活性，且呈剂量效应关系，桑叶多糖在0.05～1 范围内浓度越大，DPPH 清除活性越高。桑叶多糖通过热缓冲液（HBSS）、螯合剂（CHSS）、稀释碱（DASS）和浓缩碱（CASS）连续萃取，可获得多糖组分，将几种多糖组分和质量分数进行紫外线吸收峰值进行分析，分别表现出特有的吸收光谱，其多糖组分的分子量为7.812×10（HBS）、3.279×10（CHSS）、6.912×10（DASS）、1.408×10ku（CASS）；将单糖成 分利用高效液相色谱进行分析显示，甘蔗糖（27.07%）和阿拉比诺酶（25.99%）是HBSS 的主要糖，而阿拉比诺酶（30.55%）是CHSS 的主要糖，葡萄糖是DASS（24.96%）和CASS（27.51%）的主要糖；将不同多糖组分和单糖成分进行孵育，利用桑叶多糖红外频谱分析和微分扫描热量分析，进行一系列计算，可知桑叶多糖的抗氧化清除能力受其结构、分子质量和单糖成分的影响，使桑叶多糖表现出不同的抗氧化活性，CHSS 组分具有最大的-OH 自由基清除活性和Fe螯合作用，而HBSS 组分具有最强的DPPH 自由基清除活性和还原能力，DASS 具有最好的DPPH 自由基清除活性和ABTS自由基清除活性。

2.2 降血糖功能 桑叶多糖能降低糖尿病大鼠体内的游离脂肪酸和炎症介质水平，减轻相应的氧化应激损伤，改善胰岛细胞的线粒体功能和保护胰岛细胞。桑叶多糖可通过增强胰岛细胞质量，胰岛素受体触发胰岛素信号通路（图1），并激活磷酸肌醇3-激酶（PI3K）/Akt 通路，进而调节细胞外信号调节激酶（ERK）/c-JunN-终端激酶（JNK）/线粒体激活蛋白激酶（MAPK）通路，从而减轻细胞功能障碍。抗糖尿病效果主要通过桑叶多糖抗氧化特性进行调解，包括抑制淀粉酶和糖苷酶活性、改善葡萄糖代谢、增加细胞质量以及减少细胞功能障碍。II 型糖尿病（T2DM）通常是由胰岛中的细胞损伤或细胞不足和胰岛素抵抗引起的，葡萄糖毒性主要通过困扰细胞合成胰岛素。葡萄糖毒性的基本机制主要通过氧化应激进行调节，氧化应激通常由多余的自由基形成，并降低体内的抗氧化防御系统。胰腺细胞由于自由基清除酶浓度低而容易受到活性氧和活性氮的影响，它们很容易对细胞内大分子（如脂质、DNA 和蛋白质）造成伤害，然而，桑叶多糖能明显清除机体产生的自由基，如酰基（DPPH·）、二铵盐自由基（ABTS·）、羟自由基（·OH）等，并保护细胞。虽然超氧化物基是一种相对较弱的氧化剂，但它可以进一步与其他分子相互作用，产生更强的活性氧化物，导致氧化组织损伤和各种疾病。桑叶多糖对超氧化物的清除能力非常强。试验表明，0.062 5～2.0 mg/mL 桑叶多糖对超氧化物都有很强的清除能力。桑叶多糖还通过糖尿病大鼠的抗凋亡因子（）/亲凋亡因子（）比例升高抑制胰岛凋亡；桑叶多糖还通过恢复转录因子核定位和表达水平，改善胰岛素分泌能力，增加胰腺细胞中的胰岛素含量，从而在糖尿病大鼠中实现胰岛素、和（和是细胞特异性基因）的表达。

图1 多糖对胰岛素信号通路作用的示意图[21]

2.3 免疫调节功能 桑叶多糖主要是通过提高体液免疫和细胞免疫来完成对动物机体的免疫调节，桑叶多糖可以改善T 细胞、B 细胞、巨噬细胞、淋巴细胞和树突状细胞的功能。Fang 等研究发现，桑叶多糖可以提高小鼠脾淋巴细胞的转化率，包括T 细胞、B 细胞和自然杀伤细胞（NK）细胞（图2）。Bharani 等试验表明，桑叶多糖对巨噬细胞和嗜中性粒细胞均呈正诱导和激活作用。桑叶多糖还能激发免疫力并具有抗癌特性。相关研究证明，桑叶多糖可以增加体液和细胞免疫功能，通过抗体生产水平的提高来预防小鼠死亡。

图2 多糖的免疫调节机制[28]

桑叶多糖对免疫系统的影响可通过各种实验模型（如碳清除试验、环磷酰胺诱导的中性粒细胞减少症、中性粒细胞黏附试验）进行评估，结果表明桑叶多糖增加了碳清除试验中的吞噬指数，对环磷酰胺诱导的中性粒细胞减少症有显著的保护作用，并增加了中性粒细胞黏附作用；试验还证实了MLP 通过诱导骨髓衍生树突状细胞（BMDC）成熟作为免疫增强剂的作用，有助于疫苗加强特殊免疫启动和细胞反应的产生，并且MLP在免疫缺陷个体或免疫系统因化疗或放疗而受损的患者中也具有免疫增强特性。

2.4 桑叶多糖的其他功能 桑叶多糖具有抗凝血功能。张入飞等研究表明，桑叶多糖的抗凝血过程机理是通过桑叶多糖纯化后得到的5 种桑叶多糖组分（MPS-1、MPS-2a、MPS-2b、MPS-2c 和MPS-3）延长活化部分凝血活酶时间和凝血酶时间推动纤维蛋白原转化为纤维蛋白的内源性途径来发生的，从而降低血栓的发生。桑叶多糖具有很强的低血糖和降脂作用。研究表明，桑叶多糖可显著抑制葡萄糖酶、淀粉酶和脂酶活性，具有很强的胆碱结合能力，有望为相关疾病的防治提供一定的辅助作用。桑叶多糖还具有改善肠道菌群的功能。陈涟昊等采用分子生态学（PCR-DGGE 法）技术分析肠道菌群DNA 结构变化的结果显示，桑叶多糖不仅能改善肠道微生态失调小鼠的肠道菌群，还能提高益生菌数量，肠道内益生元的数量也随之增加。孙伟等研究发现，在桑叶多糖的抑菌试验中，浓度高于1.0 mg/mL 的桑叶多糖对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和沙门氏菌等有害菌的活性存在不同程度的抑制作用，且经过纯化后的高纯度桑叶多糖的抑菌作用更显著。Fang 等研究发现，桑叶多糖对枯草芽孢杆菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最低抑菌浓度分别为10、2.5、5 mg/L，表明桑叶多糖具有良好的抗菌杀菌能力。

3 桑叶多糖在畜禽生产中的应用

3.1 桑叶多糖在家禽生产中的应用 桑叶多糖可以促进畜禽体内免疫器官的生长发育、提高机体的免疫防御力（表1）。耿兵等研究结果显示，饲粮中添加0.5%桑叶多糖（纯度为86.97%）MLP-I、MLP-II 对雏鸡胸腺和法氏囊的发育均具有促进作用，说明桑叶多糖能够促进畜禽体内免疫器官的生长发育。研究表明，饲粮中添加0.5%桑叶多糖可显著提高雏鸡体内血清白介素-2（IL-2）和IFN-含量，说明桑叶多糖可通过提高细胞免疫因子增加机体血液屏障功能，从而提高机体的免疫防御。Chen 等研究发现，给接种过纽卡斯尔疾病（ND）疫苗的雏鸡分别肌注8、4、2 mg 桑叶多糖（纯度为15.625～250 μg/mL），细胞介导免疫反应的血清结果显示，4 mg 桑叶多糖组的纽卡斯尔疾病病毒（NDV）造血抑制抗体滴定剂、免疫球蛋白G（IgG）、免疫球蛋白A（IgA）抗体水平以及T 淋巴细胞数量均显著增加，4 mg 桑叶多糖组气管抗体介导免疫力和黏性免疫反应显著增加，桑叶多糖均有助于增强肠道和气管呼吸黏膜屏障免疫反应，可将桑叶多糖视为雏鸡中对抗ND 的潜在黏膜疫苗辅助候选者。管远红等取成年健康鸡心脏血液，进行外周血细胞培养，在安全药物浓度范围内添加128 μg/mL 桑叶多糖时，外周血T 淋巴细胞增殖效果最好，刺激指数最大为1.666。蒋春茂等也使用此方法进行外周血细胞培养，其结果表明桑叶多糖添加量为125 μg/mL 时进行脾脏细胞培养，对脾脏B 淋巴细胞的增殖作用最强，增殖率约为30%。

表1 桑叶多糖在猪禽上的应用效果

综上可见，桑叶多糖可提高家禽体内免疫器官的生长发育、提高细胞免疫因子增加机体血液屏障功能、显著增加抗体水平和T 淋巴细胞数量以及提高T 淋巴细胞和B 淋巴细胞的增殖率，即桑叶多糖在家禽生产中发挥调节免疫性能的作用，其抗氧化、降血糖、抗凝血以及改善肠道菌群等功能在家禽方面还值得研究。

3.2 桑叶多糖在养猪生产中的应用 桑叶多糖可以增强断奶仔猪的免疫机能、提高仔猪的整体生长性能，降低腹泻率，改善肠道菌群的微生态环境（表1）。张振祥等研究显示，在饲粮中添加0.1%、0.2%、0.3% 桑叶多糖能极显著增加断奶仔猪猪瘟抗体水平和血清免疫球蛋白G（IgG）含量，显著提高外周血嗜中性粒白细胞百分数，说明桑叶多糖能够提高断奶仔猪的免疫机能，其中0.2%添加组效果最好。陈晓兰等研究发现，当用猪蓝耳病（PRRS）疫苗接种的猪口服桑叶多糖（纯度为69.83%）时，可以显著改善猪蓝耳病卵黄抗体效价，明显提高机体免疫功能，促进抗体产生，这表明桑叶多糖具有一定的免疫调节特性。Zhao 等研究表明，0.3、0.6、0.9 g/kg 桑叶多糖（纯度为92.22%）组断奶仔猪平均日采食量（ADFI）、平均日增重（ADG）和耗料增重比（F/G）无显著差异，平均日采食量和平均日增重均高于对照组，耗料增重比低于对照组；仔猪的腹泻发病率均显著降低，血液尿素氮（BUN）水平显著提高，促进肠道双歧杆菌和乳酸杆菌生长以及抑制肠道大肠杆菌生长的整体效果较好；其中0.6 g/kg 组的胰岛素样生长因子I（IGF-I）和生长激素（GH）水平显著升高，0.9 g/kg 组对抑制肠道大肠杆菌以及促进肠道有益菌群具有更显著效果。

综上所述，饲粮中添加桑叶多糖可提高断奶仔猪的免疫机能、提高仔猪的整体生长性能、降低仔猪的腹泻发病率以及改善肠道菌群的微生态环境。桑叶多糖目前在养猪生产中多用于断奶仔猪，其对育成猪和繁殖母猪的抗氧化、降血糖、抗凝血等功能有待进一步研究。

4 小结

桑叶多糖具有抗氧化、提高免疫功能、有效提高畜禽生长性能、抗凝血、改善肠道微生物菌群等作用，可以有效提高畜禽整体生长性能，降低死亡率。近年来，随着饲料端抗生素的禁用，桑叶多糖作为一种天然、绿色、安全、有效的替代抗生素产品，在畜禽生产领域将会越来越受重视。目前对桑叶多糖提取方法和纯化研究较为多样，但纯化工艺仍然比较繁琐，且损失较大，用量难以精确，不利于结构产业化的形成。桑叶多糖多在仔猪和家禽上开展研究及应用，对于育成猪、繁育母猪、家兔、反刍动物以及水产生物等方面的应用很少；桑叶多糖对猪禽方面的研究也多集中在提高免疫性能方面，今后的研究可以扩大畜禽种类并对桑叶多糖的抗氧化、抗凝血等其他生物学功能进行深入研究。