菊粉的生物學(xué)功能及其在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

◆作者：陳輝

◆單位：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院

菊粉（Inulin，IN）是一種廣泛存在于菊苣、菊芋等植物當(dāng)中天然果聚糖混合物，是一種天然的植物性原料飼料添加劑(陳佳億等，2018；趙孟良等，2020)。研究表明，IN具有促生長(zhǎng)(張藝，2020)、免疫調(diào)節(jié)(盧建挺，2019)、改善抗氧化性能(張寶龍等，2018)、改善腸道微生態(tài)平衡(王晨等，2020)等諸多生物學(xué)功能，且IN具有純天然性、無(wú)毒副作用等優(yōu)勢(shì)(陳佳億等，2018)，是一種潛在的綠色的植物源性飼料添加劑，因而在仔豬(Barszcz等，2018)、生長(zhǎng)育肥豬(張藝，2020)以及母豬(王永生，2016)生產(chǎn)方面均具有積極的飼用價(jià)值。通過(guò)分析近年國(guó)內(nèi)外IN的相關(guān)研究，文章就IN的生物學(xué)功能及其在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用展開(kāi)綜述，旨在對(duì)IN進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用提供思路，進(jìn)而為IN在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)參考，促進(jìn)養(yǎng)豬業(yè)綠色健康發(fā)展。

1 IN的生物學(xué)功能

1.1 促生長(zhǎng)

IN作為一種植物源性飼料添加劑，對(duì)于動(dòng)物機(jī)體生長(zhǎng)性能具有良好的促進(jìn)作用。生長(zhǎng)育肥豬中的研究發(fā)現(xiàn)，日糧添加0.5%IN提高了育肥豬平均日增重（ADG）（P＜0.1），且顯著提高了胰島素樣生長(zhǎng)因子（IGF-I）的濃度（P＜0.05）(張藝，2020)。IN對(duì)家禽生長(zhǎng)性能也具有良好的促進(jìn)作用，武煒等研究表明日糧添加1.0%菊苣根超微粉或菊苣根粗粉均能顯著增加肉仔雞體重、ADG以及平均日采食量（P＜0.05）(武煒與李成會(huì)，2019)；類(lèi)似的，陳澤等(2017)研究表明，1日齡白羽肉雞日糧中添加0.6%或0.8%IN可顯著提高ADG（P＜0.05），而顯著降低肉雞料重比（P＜0.05）；蛋雞中的研究顯示(趙姝嫻等，2018)，63周齡海蘭褐殼蛋雞日糧中添加1g/kg IN飼喂13周，結(jié)果顯示IN組蛋雞蛋殼重量、蛋殼厚度、蛋殼密度以及平均蛋重均顯著增加（P＜0.05），而料蛋比以及破蛋率均顯著降低（P＜0.05）。IN在改善水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)性能的研究報(bào)道較多，李會(huì)峰報(bào)道(2019)，在低鹽應(yīng)激納濱對(duì)蝦日糧中添加0.4%IN可顯著提高其增重率以及腸道淀粉酶活性（P＜0.05）；在中華絨螯蟹幼蟹中單獨(dú)添加1%或2%對(duì)其增重率、特定生長(zhǎng)率等生長(zhǎng)性能指標(biāo)無(wú)明顯改善作用，但使用3mg/g甘露寡糖+10mg/gIN后則顯著提高幼蟹增重率、特定生長(zhǎng)率以及腸道胰蛋白酶活性（P＜0.05），且餌料系數(shù)顯著降低（P＜0.05）(盧建挺，2019)；張寶龍等(2018)研究了萬(wàn)壽菊IN對(duì)黃顙魚(yú)生長(zhǎng)性能的影響，結(jié)果顯示日糧添加4%、5%以及6%IN，飼喂8周后，黃顙魚(yú)末重以及特定生長(zhǎng)率顯著增加（P＜0.05），餌料系數(shù)顯著降低（P＜0.05），且以6%添加量為最佳；類(lèi)似的研究發(fā)現(xiàn)，在獅子頭金魚(yú)日糧中添加0.38%萬(wàn)壽菊IN+0.08%蝦青素可顯著提高其增重率以及特定生長(zhǎng)率（P＜0.05），且此組合下餌料系數(shù)最低(曲木等，2018)。

1.2 免疫調(diào)節(jié)

IN作為一種良好的免疫增強(qiáng)劑，對(duì)于機(jī)體免疫性能的改善發(fā)揮著積極作用。在改善免疫器官指數(shù)方面，陳澤等(2017)研究表明，1日齡白羽肉雞日糧中添加0.6%或0.8%IN可顯著提高其脾臟指數(shù)、胸腺指數(shù)以及法氏囊指數(shù)（P＜0.05）；類(lèi)似的研究發(fā)現(xiàn)，科寶肉雞日糧中添加1%IN同樣可顯著提高其脾臟指數(shù)、胸腺指數(shù)以及法氏囊指數(shù)（P＜0.05）(魏軼男等，2013)。IN對(duì)于機(jī)體免疫因子水平也具有良好的改善作用，多囊卵巢綜合征小鼠模型證實(shí)，采用IN干預(yù)后顯著提高了外周血、脾臟和肝臟髓源抑制性細(xì)胞以及單核細(xì)胞（P＜0.05），且顯著降低了炎癥因子TNF-α、IL-17A的水平（P＜0.05）(薛 靜 等，2019)；宮強(qiáng)等(2016)以小鼠為模型探究了IN的免疫調(diào)節(jié)作用，給小鼠灌胃400、600mg/kg IN，持續(xù)15d后檢測(cè)免疫相關(guān)指標(biāo)，結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，IN組小鼠免疫器官指數(shù)、溶血素水平以及IFN-γ水平均顯著或極顯著增加（P＜0.05或P＜0.05），這提示IN對(duì)小鼠具有良好的免疫增強(qiáng)作用；黃顙魚(yú)中的研究證實(shí)，日糧添加6%萬(wàn)壽菊IN（飼喂8周）可顯著提高其組織中補(bǔ)體C3以及C4水平（P＜0.05）(張寶龍等，2018)；中華絨螯蟹中的研究表明，其日糧中添加1%IN可顯著提高其血清酸性磷酸酶（ACP）和堿性磷酸酶（AKP）活性（P＜0.05），進(jìn)而有效改善其非特異性免疫功能(盧建挺，2019)。上述研究顯示IN通過(guò)改善機(jī)體免疫因子水平而發(fā)揮積極的免疫調(diào)節(jié)作用。除此以外，IN作為一種良好的免疫增強(qiáng)劑可發(fā)揮良好的免疫佐劑作用，宮強(qiáng)等(2019)研究了IN對(duì)DNA疫苗的免疫增強(qiáng)作用，結(jié)果顯示IN作為免疫佐劑對(duì)小鼠脾淋巴細(xì)胞的刺激值以及IFN-γ水平均高于DNA疫苗組（P＜0.05），且對(duì)小鼠耳朵保護(hù)率高于DNA疫苗組（但低于滅火疫苗組），這進(jìn)一步佐證了IN作為免疫佐劑的優(yōu)越性。

1.3 改善抗氧化性能

研究表明，IN還可通過(guò)改善機(jī)體抗氧化酶活性而有效改善機(jī)體抗氧化性。據(jù)李會(huì)峰報(bào)道(2019)，低鹽應(yīng)激條件下，在凡納濱對(duì)蝦日糧中添加0.4%IN顯著提高了酚氧化酶含量（P＜0.05），進(jìn)而有效改善其肝臟和胰臟的抗氧化水平；黃穎魚(yú)中的研究證實(shí)(張寶龍等，2018)，其日糧添加4%、5%以及6%萬(wàn)壽菊IN顯著提高其機(jī)體超氧化物歧化酶（SOD）以及過(guò)氧化氫酶（CAT）活性（P＜0.05），顯著降低丙二醛（MDA）含量（P＜0.05）；類(lèi)似的，在黃金錦鯉日糧中添加4%萬(wàn)壽菊IN飼喂60d，結(jié)果顯示血清以及脾臟中SOD活性、CAT活性、GSH活性以及GSH-Px活性均顯著提高（P＜0.05），同樣MDA含量則顯著降低（P＜0.05）(林城麗等，2017)。IN對(duì)于畜禽抗氧化性同樣具有改善作用。王永生(2016)研究了IN對(duì)失重母豬抗氧化性能的影響，在其日糧中添加了1.5%IN+5%油脂可改善母豬抗氧化性能；肉雞中的研究顯示(魏軼男等，2013)，1日齡肉仔雞日糧中添加1%IN可顯著提高其肝臟和血清T-SOD以及GSH-Px活性（P＜0.05），同時(shí)顯著降低其MDA含量（P＜0.05）。這提示IN對(duì)于畜禽抗氧化性能具有良好的改善作用。

1.4 改善腸道微生態(tài)平衡

IN作為一種纖維源性飼料添加劑，對(duì)于改善腸道形態(tài)以及機(jī)體腸道菌群平衡具有積極作用，進(jìn)而有效改善機(jī)體腸道微生態(tài)。在改善腸道形態(tài)方面，以果蠅為模型的研究中發(fā)現(xiàn)，在培養(yǎng)基中添加20g/L的IN，以研究其對(duì)腸道的影響，結(jié)果顯示，IN組果蠅壽命延長(zhǎng)，上調(diào)腸道抗菌肽的表達(dá)量，明顯降低腸道損傷(歐曦陽(yáng)，2019)；蛋雞中的研究表明(趙姝嫻等，2018)，63周齡海蘭褐殼蛋雞日糧中添加1g/kgIN，飼喂13周，與對(duì)照組相比，IN組蛋雞十二指腸、空腸和回腸絨毛高度以及隱窩深度均顯著增加（P＜0.05），且回腸和盲腸有益菌，如乳酸桿菌以及雙歧桿菌數(shù)量明顯增加（P＜0.05），而有害菌，如大腸桿菌數(shù)量則顯著降低（P＜0.05）；類(lèi)似的，肉兔中的研究證實(shí)(呂景智，2017)，日糧添加4%IN可顯著增加絨毛高度/隱窩深度比值（P＜0.05），同時(shí)降低隱窩深度、盲腸內(nèi)容物pH以及氨態(tài)氮水平（P＜0.05）。在調(diào)節(jié)腸道菌群方面，李會(huì)峰(2019)研究表明，給低鹽應(yīng)激凡納濱對(duì)蝦飼喂0.4%IN的日糧可明顯增加腸道絨毛長(zhǎng)度和凸起數(shù)量，腸道厚壁菌、鏈球菌以及乳球菌等益生菌數(shù)量均顯著增加（P＜0.05），而浮霉菌、假單胞菌以及纖維弧菌豐度則顯著降低（P＜0.05）。王晨等(2020)研究了IN對(duì)肥胖模型小鼠腸道菌群的關(guān)系，在其高脂日糧中添加5%標(biāo)準(zhǔn)IN以及短鏈IN，比較腸道菌群變化，結(jié)果顯示，短鏈IN組乳酸桿菌、擬桿菌門(mén)/厚壁菌門(mén)值均高于對(duì)照組以及標(biāo)準(zhǔn)IN組，研究認(rèn)為短鏈IN可通過(guò)提高肥胖小鼠腸道有益菌群占比而改善其腸道微生態(tài)。類(lèi)似的，張璐等(2017)在小鼠高脂日糧中添加10%短鏈IN，飼喂8周后分析其腸道菌群，結(jié)果顯示，IN組小鼠糞便中S24_7菌科豐度增加，而毛螺菌科、瘤胃菌科以及脫鐵桿菌科豐度下降，這提示高脂日糧下添加IN會(huì)改變小鼠腸道菌群，進(jìn)而影響其腸道微生態(tài)。

2 IN在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 仔豬

IN對(duì)于仔豬生長(zhǎng)性能、免疫性能以及腸道功能改善具有積極作用。Samolinska等(2017)研究了日糧添加IN對(duì)仔豬生長(zhǎng)以及對(duì)微量元素（鐵、銅等）生物利用的情況，在斷奶仔豬日糧中添加1%、2%以及3%標(biāo)準(zhǔn)IN（聚合度DP≥10）以及長(zhǎng)鏈IN（聚合度DP≥23），飼喂至育肥結(jié)束，與基礎(chǔ)日糧組相比，所有IN組豬ADG、末重以及血漿微量元素含量顯著增加（P＜0.05）；類(lèi)似的，在30日齡“杜×長(zhǎng)×大”仔豬的研究中證實(shí)，日糧添加1.5%IN（飼喂5周）后，仔豬ADG、日采食量、脾臟指數(shù)、胸腺指數(shù)以及IgA水平顯著增加（P＜0.05），而腹瀉指數(shù)顯著降低，表明IN對(duì)于仔豬生長(zhǎng)性能以及免疫性能具有改善作用(王中華與周德忠，2011)。大量研究顯示對(duì)于仔豬腸道功能具有良好的改善作用，Barszcz等(2020)研究IN對(duì)仔豬腸道形態(tài)的影響，結(jié)果顯示日糧添加2%（DP=10）IN可增加空腸絨毛高度/隱窩深度值；Li等(2018)在斷奶后仔豬日糧補(bǔ)充IN（0.5g IN/d，每周遞增0.5g；持續(xù)4周），記錄體重，同時(shí)屠宰采樣，結(jié)果顯示，IN組仔豬體重、空腸回腸絨毛高度以及絨毛高度/隱窩深度值顯著增加（P＜0.05），且結(jié)腸中大腸桿菌以及腸桿菌科豐度均顯著下降；類(lèi)似的研究證實(shí)，哺乳期母豬日糧中添加3%IN可顯著增加仔豬盲腸中腸球菌數(shù)量（P＜0.05），且顯著降低了仔豬腸桿菌以及淀粉乳桿菌數(shù)量（P＜0.05）(Passlack等，2015)；提示IN通過(guò)改善仔豬腸道形態(tài)以及腸道菌群平衡而有效改善仔豬腸道功能，對(duì)于預(yù)防仔豬腹瀉等腸道紊亂功能具有潛在的改善作用。綜合以上試驗(yàn)結(jié)果表明，IN對(duì)于仔豬生長(zhǎng)性能、免疫性能以及腸道功能具有改善作用，但仍需進(jìn)一步加大IN在仔豬生產(chǎn)中的應(yīng)用研究，以提供更為全面的數(shù)據(jù)參考。

2.2 生長(zhǎng)育肥豬

IN在生長(zhǎng)育肥豬中的的應(yīng)用主要集中于改善生長(zhǎng)性能以及肉品質(zhì)方面。Wang等(2019)研究了IN對(duì)生長(zhǎng)育肥豬生長(zhǎng)性能與肉質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)在“杜×長(zhǎng)×大”生長(zhǎng)育肥豬日糧中添加0.5%IN可提高其ADG以及眼肌面?。≒＜0.1），同時(shí)提高了屠宰率、IGF-I濃度、MyH C Iib表達(dá)水平以及mTOR mRNA表達(dá)水平（P＜0.05）；Samolinska等(2018)評(píng)估了長(zhǎng)鏈淀粉在育肥豬中的應(yīng)用效果，在生長(zhǎng)豬日糧中添加長(zhǎng)鏈IN，至育肥期結(jié)束，結(jié)果顯示IN組育肥豬ADG、料肉比（FCR）、IgG以及IgA水平顯著提高，研究表明日糧添加IN對(duì)于生長(zhǎng)育肥豬生長(zhǎng)性能以及免疫性能具有改善作用。在改善肉質(zhì)方面，Przybylski等(2019)研究了高脂日糧中添加IN對(duì)豬肉品質(zhì)的影響，在雜交豬日糧添加7%IN，測(cè)定肉質(zhì)指標(biāo)顯示，IN組豬肉嫩度以及感官指標(biāo)得到改善，研究認(rèn)為IN對(duì)于改善豬肉品質(zhì)具有積極作用；李超等(2014)研究證實(shí)，育肥豬日糧中添加4%IN，飼喂28d，測(cè)定生長(zhǎng)性能指標(biāo)以及肉質(zhì)指標(biāo)，結(jié)果表明，與基礎(chǔ)日糧組相比，對(duì)生長(zhǎng)性能無(wú)明顯改善作用（添加2%IN可顯著改善生長(zhǎng)性能），4%IN組育肥豬平均背膘厚、宰后肌肉pH45min以及剪切力值均顯著降低（P＜0.05），但顯著增加了滴水損失（P＜0.05）。這提示IN對(duì)于肉質(zhì)具有一定改善作用，但需平衡生長(zhǎng)性能確定最佳添加劑量。除此以外，有研究表明IN對(duì)于生長(zhǎng)育肥豬腸道功能具有調(diào)節(jié)作用，吳維達(dá)(2016)研究顯示，生長(zhǎng)豬日糧中添加5%IN顯著增加了體重、能量消化率、干物質(zhì)消化率、碳水化合物消化率（P＜0.05），對(duì)于腸道指標(biāo)，IN組回腸絨毛高度、回腸絨毛高度與隱窩深度的比值、空腸絨毛杯狀細(xì)胞數(shù)目、結(jié)腸隱窩杯狀細(xì)胞均顯著提高（P＜0.05），這提示IN對(duì)于豬腸道功能具有積極作用。綜合本段，IN對(duì)于生長(zhǎng)育肥豬生長(zhǎng)性能、肉品質(zhì)以及腸道功能等方面具有積極的應(yīng)用價(jià)值。

2.3 母豬

種豬中主要應(yīng)用IN改善繁殖性能、免疫性能等方面。Wang等(2016)在高、低脂日糧中分別添加0或1.5%IN以研究對(duì)母豬繁殖性能的影響，飼喂至分娩，檢測(cè)相關(guān)指標(biāo)，結(jié)果顯示添加IN后妊娠增重降低（P＜0.01）、仔豬出生體重窩內(nèi)變異系數(shù)降低（P＜0.05）、泌乳期個(gè)體窩增重降低（P＜0.05），而分娩間隔、產(chǎn)子間隔、泌乳期失重、MDA含量降低均顯著降低（P＜0.05），而血清T-SOD和GSH-Px活性增加（P＜0.05）。這提示日糧添加IN對(duì)于仔豬均勻度、產(chǎn)程以及抗氧化功能等方面具有積極作用，進(jìn)而對(duì)于母豬繁殖性能具有一定改善作用。張雷等人(2014)探討了哺乳母豬日糧添加0.2%IN對(duì)其影響，檢測(cè)生長(zhǎng)性能指標(biāo)以及免疫指標(biāo)，結(jié)果顯示IN對(duì)母豬生產(chǎn)性能無(wú)明顯影響，但顯著提高了哺乳母豬及仔豬血清IgG水平、母豬血清sIgA水平（P＜0.05）；類(lèi)似的研究證實(shí)，在產(chǎn)前30d至仔豬28日齡斷奶的母豬日糧中添加0.4%IN，結(jié)果顯示，日糧添加IN組母豬斷奶至再孕間隔縮短1d（但無(wú)顯著差異），但仔豬日增重、飼料轉(zhuǎn)化率以及豬瘟抗體水平均顯著改善（P＜0.05）（王劍峰等，2013）。這提示日糧添加IN對(duì)于母豬和仔豬免疫性能具有很好的改善作用。Passlack等報(bào)道(2015)，妊娠哺乳母豬日糧中添加3%IN可增加母豬糞便腸球菌數(shù)量（P＜0.05），并且這種積極效應(yīng)可通過(guò)母乳傳遞給仔豬。綜合本段顯示IN對(duì)母豬繁殖性能、免疫性能等方面發(fā)揮積極飼用價(jià)值，但近年相關(guān)應(yīng)用研究報(bào)道較少，需進(jìn)一步擴(kuò)大其在母豬中的應(yīng)用。

3 小結(jié)與展望

綜合全文，菊粉作為一種天然的果聚糖類(lèi)混合物，具有促生長(zhǎng)、免疫調(diào)節(jié)、改善抗氧化性能、改善腸道微生態(tài)平衡以及改善糖脂代謝等諸多生物學(xué)功能，在仔豬、生長(zhǎng)育肥豬以及母豬生產(chǎn)中發(fā)揮著積極的飼用效果。但從全文可知，不同研究對(duì)于菊粉的添加量存在差異，這可能是由于不同品種、同品種不同生理階段等原因所導(dǎo)致，這提示需要研究畜禽的不同品種以及不同生理階段的最適IN添加量，進(jìn)而建立統(tǒng)一的添加標(biāo)準(zhǔn)，以期使得IN在養(yǎng)豬生產(chǎn)中發(fā)揮更高效的飼用效果；同時(shí)，IN具有改善腸道和肉質(zhì)的功效，但在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用研究報(bào)道較少，提示需進(jìn)一步加大相應(yīng)研究，以提供更全面的應(yīng)用數(shù)據(jù)參考?？偠灾?，菊粉為天然的益生元，其在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用具有諸多積極的應(yīng)用效果，是一種潛在的植物源性飼用抗生素可替代物，通過(guò)對(duì)菊粉的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用，將對(duì)促進(jìn)養(yǎng)豬業(yè)向無(wú)抗、高效以及綠色方向發(fā)展具有積極的意義。