纤维营养研究

纤维营养研究

 孔富丽 北京利贝朗农牧科技有限公司

纤维在营养学上具有重要的生理作用，膳食纤维作为第七营养素已逐渐被接受，越来越多的配方师开始重视纤维原料在饲料中的应用。目前对于纤维在猪营养上的研究主要集中在4个方面：1、对母猪繁殖性能和行为的影响；2、对断奶仔猪腹泻的影响；3、对生长育肥猪生长性能、营养物质消化率的影响；4、对育肥猪胴体组成和肉品质的影响。其中得到普遍认可，应用较多，研究相对较成熟的是纤维在母猪上的应用研究。

一 日粮纤维

碳水化合物根据其所带配糖键的类型可分为糖、寡糖以及两大类多糖—淀粉和非淀粉多糖。非淀粉多糖(NSP) 与木质素一起被定义为饲料原料中的日粮纤维（DF) 组分。而日粮纤维的营养功能则由组成细胞壁的多糖以及决定其溶解性的分子间的结合状态这些理化性质决定。

1 日粮纤维的理化特性

阳离子交换特性：纤维化学结构中的所包含的羧基、羟基和氨基等侧链基团，可产生类似弱酸性阳离子交换树脂的作用，可与阳离子，尤其是有机阳离子进行可逆的交换（不是单纯的结合，而是改变离子的瞬间浓度，从而影响PH、渗透压，出现利于营养物质消化吸收的缓冲环境），减少机体对离子的吸收。

持水性：因日粮纤维来源、化学组成、结构及物理特性，以及周围溶液的PH和电解质浓度等差异而不同。不溶性纤维的吸水方式与海绵类似，通过范德华力、离子力和极性作用力形成的网格状结构结合部分水分子；而可溶性纤维如果胶、树胶和部分半纤维则是通过分子内的苷键、羟基或醚键与水分子形成氢键，或通过分子间的相互缠绕而形成胶体携带大量的水分子。可溶性纤维主要在猪的前消化道消化和吸收，由于其高的持水性和粘性，可延缓胃肠道排空速度，而不溶性纤维对胃和小肠的活动影响较小，其化学组成和结构以及木质化程度对大肠的发酵活动和短链脂肪酸的吸收有重要的影响，同时增加粪便的体积、稀释盲肠内容物、降低食物从口腔到肛门的排空时间。

粘性：含有果胶、树胶、混合键的β葡聚糖和海藻多糖，形成高粘度的溶液，食糜粘度过大会改变养分通过消化道的时间，减少与消化酶的接触，降低表观消化率。如苜蓿、甜菜渣

吸附性：纤维分子表面带有很多的活性基团，可吸附螯合胆固醇、内源性毒素、化学药品和外源性毒素，具有一定的解读功能

可发酵性：研究表明猪后肠发酵产生的挥发性脂肪酸可为生长猪提供30%的代谢能需求，成年猪这一比例更高。

消化利用性：一部分饲粮纤维在到达回肠前就已消化，大部分在猪后肠中由肠道微生物发酵，产生挥发性脂肪酸。

2 日粮纤维的作用机制

目前研究认为纤维发挥作用的机制主要有4 点：1 不溶性纤维在消化道内吸水膨胀，并形成一种立体的不溶性纤维网，而这种纤维网具有海绵样的作用（毛细管作用），能使消化酶和胆汁酸非常容易的渗透到食糜中，从而提高营养物质的消化率；2 促进胃肠蠕动，减少食糜通过消化道的时间，并与机体内潜在的有害物质结合，减少有害物质与肠道黏膜细胞接触的机会；3 部分纤维发酵后产生的挥发性脂肪酸降低肠道内PH值，抑制有害菌群的增长，促进有益菌定殖，发酵产物中的丁酸是肠道黏膜的生长因子，促进肠道生长发育；4 大肠近端部分纤维发酵可能会降低蛋白质的发酵程度，进而减少了潜在的有害蛋白质发酵产物，如氨、吲哚类及酚类化合物。

二 纤维营养研究

1 纤维在母猪上的应用研究

1.1  增加饱腹感，减少刻板行为，改善母猪福利

母猪刻板行为是指一种无明显目的、反复的行为，常见的有咬栏、无食咀嚼及过度饮水等。研究结果表明，高纤维日粮可增加母猪胃的饱感，延长母猪休息时间，使母猪更加安静，提高母猪福利。Meunier-Salaun等（2001），怀孕母猪日粮添加纤维（不改变能量供给）可以减少由于限饲引起的异常行为。Paul（2012）在菲律宾农场的试验也表明，给母猪添加2.5%的木质纤维后，母猪表现更加安静。饲喂膳食纤维可以减少母猪的异常行为可能与纤维吸水膨胀，增加了母猪的饱足感有关，也可能是纤维可以满足母猪的某种先天性生理需要（如咀嚼）有关。

1.2 促进胃肠蠕动，改善肠道健康，减少便秘提高抗病力

Timisoara（2007）在怀孕母猪和哺乳母猪饲料中分别添加3%和0.5%的木质纤维，跟踪了整个阶段粪便干物质含量的变化，发现给母猪饲喂木质纤维增加了母猪粪便的一致性，粪便水分太低导致便秘以及水分太高引起的稀便问题明显减少。雷宣会等（2008）研究结果表明，怀孕早期母猪大部分有便秘现象，添饲纤维含量高的狼尾草可显著降低便秘发生频率。

Awati等研究表明，健康动物肠道优势菌群受日粮组成的影响，而日粮纤维可起到重要作用。杨玉芬等研究表明，提高妊娠母猪饲料中的纤维水平，可改善粪便菌群组成，母猪妊娠前期和后期，粪便乳酸杆菌数量显著升高（P<0.05），大肠杆菌数量显著降低（P<0.05）。Reese 等报道，与玉米豆粕型日粮相比，母猪饲料中用高纤维原料燕麦或麦皮可显著降低胃溃疡发生率。

Neufeld教授（2008）进行了数次实验，旨在展示益生纤维降低沙门氏菌的作用。例如他在一家有严重沙门氏菌问题的德国农场组饲料中添加1.5%的益生纤维（Opticell）。对受试猪取血样，检测沙门氏菌抗体含量，结果显示纤维素组中沙门氏菌阳性比率显著减少（对照组50%，Opticell组少于20%）。另外Timisoara(Romania)的兽药大学进行的试验（2007）中，发现添加益生纤维可以显著降低母猪MMA综合征及乳房炎的发生率，并显著降低应激激素（尿皮质酮）的分泌。

1.3 对母猪生产性能的影响，调节母猪内分泌，改善繁殖性能

据报道通常饲养条件下，分娩时的死产仔猪达到8%，其中大约75%的死产是由于窒息死亡。2009年奥地利St.Florian农业大学的研究显示，在怀孕母猪的饲料配方中添加一种益生木质纤维直至产前3天，显著降低分娩时间（215min.VS.151min）。Paul（2012）在菲律宾1200头母猪场做的试验表明，母猪饲喂木质纤维可以促进胃肠蠕动，有利于胚胎营养的均衡供给，显著提高活产仔数，以及仔猪的均匀度，1kg以下的弱仔的比例显著降低。

妊娠后期，更容易便秘，而便秘和肠道食糜流通速度减慢可促使内毒素的产生和革兰氏阴性菌的大量繁殖，内毒素可引起催乳激素分泌减少，进而造成母猪泌乳量减少并增加发生乳房炎（即MMA）的风险。 Dourmed等（2009）研究了在怀孕期日粮中增加纤维的供给，对母猪哺乳期生理学的影响。发现怀孕期添加纤维可以提高哺乳母猪的采食量（提高15%），增加哺乳母猪泌乳激素的分泌量，减少血液中瘦素的水平。Guillemet等（2007）研究了不同纤维水平怀孕母猪日粮哺乳仔猪生产性能的差异发现，高纤维（12.4%）组哺乳仔猪的生长速度显著高于低纤维（3.2%）组，且仔猪断奶时体重增加5.4%。

雌激素浓度升高是提高窝产仔数的基础，母猪采食日粮纤维，影响母猪繁殖性能的主要途径可能是通过改变母猪血清中雌激素的含量来实现。尹国安等用分别含苜蓿草粉粗纤维3%、5%、7%、9%和11%的日粮饲喂妊娠母猪，研究不同粗纤维水平日粮对妊娠母猪生殖激素水平的影响，研究结果表明，提高日粮中粗纤维水平会降低妊娠各阶段母猪雌二醇的浓度，但会增加妊娠后期孕酮和催乳素的浓度，且当日粮中粗纤维含量达到9%时效果最佳。Ferguson等在母猪配种前发情周期饲喂甜菜渣50%，提高了本情期18d的促黄体生成素水平，降低了17-19 d 雌二醇的浓度，日粮处理对母猪受精后10-12 d 排卵率、黄体大小、孕酮水平没有影响，但是受精后27-29 d 胚胎存活率高水平纤维组较高。

2 日粮纤维预防断奶仔猪腹泻的研究

以前人们一直认为断奶仔猪的肠道还未发育成熟，正常的肠道菌群不够完善，猪的生长性能会因为日粮中的纤维性物质而降低，所以断奶仔猪的日粮配方中粗纤维的含量很少。但通过进一步的研究，人们发现在断奶仔猪日粮中添加适量水平的纤维性物质，不仅可以促进仔猪消化系统的发育，预防仔猪腹泻和防止断奶应激综合征的发生，还能提高大肠的消化代谢功能。可溶性纤维能够延长日粮通过消化道的时间，延缓胃排空，降低营养物质吸收速度；而非可溶性纤维使日粮通过消化道的时间缩短，消化道持水能力增强，有助于排泄。不同来源( 如燕麦、小麦、大麦)的日粮纤维可抑制大肠杆菌增殖，从而降低仔猪的腹泻率。大豆皮和柑橘渣能够明显的影响免疫球蛋白A ( IgA) 的浓度，从而降低了仔猪的腹泻发生率。

3 日粮纤维对生长育肥猪生产性能、营养物质消化率的影响

研究表明在玉米－豆粕型日粮中添加5% 的低黏度的日粮纤维并未影响生长猪主要养分物质消化率；与低发酵性能的日粮纤维相比，高发酵纤维提高了日粮干物质、能量和碳水化合物的消化率，加强了生长猪对矿物质元素的消化和吸收。日粮中添加纤维，特别是高发酵性能的日粮纤维，可以改善了生长猪肠道形态结构和功能以及杯状细胞数量，对生长猪肠道营养功能和免疫功能具有促进作用。

4 日粮纤维改善育肥猪胴体组成和肉品质的研究

猪肉作为人类膳食中重要的组成部分，产品的安全和品质愈来愈受到人们的重视，人们对优质猪肉的需求也逐渐增加，所以猪肉品质是人们近几年来改善的重点。研发发现在猪育肥后期提高饲料中纤维水平，虽然动物的饲料转化率降低，但同时动物脂肪沉积减少，胴体瘦肉率提高。Kass(1985) 报道，粗纤维水平在生长猪日粮中达到7% ～ 10% 时，一方面，会对猪的生长产生抑制作用；但另一方面，这种抑制作用常常会降低猪的胴体含脂率、提高猪的瘦肉率。翁润(2007) 用甜菜渣和苜蓿草粉作为主要纤维源来提高生长猪日粮中的粗纤维水平，发现提高饲粮中的粗纤维水平，对屠宰率没有显著的影响，但猪的平均背膘厚、腹脂率和脂肪率有降低的趋势。

三 日粮纤维对颗粒料品质的影响

研究发现乳仔猪采食量随着颗粒料硬度的增高而直线下降，体增重也下降。颗粒料的硬度越高, 就越不能适应于幼猪。所以对于乳仔猪而言，硬度低，水溶性好，易消化的颗粒料最适宜。有研究称当纤维含量在3% - 5% 时, 有利于颗粒料的粘结, 提高制粒产量及颗料在水中的稳定性。在眉山某饲料公司提供的乳猪料饲料配方基础上额外添加5kg椰利纤，能够改善颗粒料的硬度和溶水性，从而改善其适口性，更适应断奶猪喜吃柔软颗粒料这一特点。

四 总结与展望

综上所述，日粮纤维在母猪、仔猪、生长育肥猪中都有重要的营养作用。纤维的合理应用，能够促进动物肠道健康，可以协助解决抗生素作为饲料添加剂所带来的药物残留问题，提高动物的生产性能，同时为人类提供更为健康安全的畜产品。但是，日粮纤维的来源、添加水平、日粮组成等因素均会影响其作用效果。因此在使用过程中应根据猪的不同生长阶段，选择合适的纤维源，按照一定的比例添加才能发挥更好的作用。