日糧纖維在妊娠母豬飼糧中的研究進展

陸 奇，韓淑敏，李建濤*

（1．沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)與醫(yī)學(xué)學(xué)院，遼寧沈陽110866；2．遼寧九州生物科技有限公司，遼寧鐵嶺112000）

日糧纖維是一類復(fù)雜的營養(yǎng)素，在豬日糧中占有重要的地位，對妊娠母豬的生產(chǎn)性能具有顯著影響，對于改善仔豬腹瀉及緩解斷奶應(yīng)激也有明顯作用。由于日糧纖維難以被動物胃腸道消化吸收并產(chǎn)生能量，所以曾一度被認為是一種抗營養(yǎng)因子。但隨著對于日糧纖維研究的深入，很多學(xué)者發(fā)現(xiàn)了其對動物有很多益處，因此，日糧纖維也不再被認為是抗營養(yǎng)因子[1]。同時，日糧纖維還是一種重要且可持續(xù)的營養(yǎng)方案，被認定為第七類營養(yǎng)素。但是關(guān)于日糧纖維的定義仍無較明確的概念，所以對于其組成成分、具體功能、實際應(yīng)用等方面也無特別明確的標準。文章主要闡述了日糧纖維的相關(guān)理論，并簡單介紹其在妊娠母豬生產(chǎn)中的應(yīng)用，旨在為日糧纖維在妊娠母豬的實際應(yīng)用中提供參考。

1 日糧纖維的定義

日糧纖維這一名詞最早于1953年提出，是指植物細胞中不能被消化的部分[2]。從生理學(xué)角度來看，日糧纖維指不能被哺乳動物消化酶所降解的所有植物多糖和木質(zhì)素[3]；從定量分析方法來看，日糧纖維由包含植物細胞壁等的不可溶纖維（IDF）和中性洗滌劑可溶纖維（NDSP）兩部分組成[4]；從化學(xué)角度來看，日糧纖維則由非淀粉多糖（NSP）和木質(zhì)素（ADL）組成[5]。研究表明，日糧纖維是指除淀粉之外所有碳水化合物的總稱，包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、β-葡萄糖果膠、多聚果糖和部分低聚糖，是在植物性飼料中，不能被動物的胰腺或小腸消化酶所消化的細胞壁成分[6-7]。日糧纖維是一類存在于麩皮、米糠、餅粕、谷類等飼料原料中[8]，在動物體內(nèi)消化較慢或無法消化的碳水化合物。最新國際食品法典委員會與AACC聯(lián)合提出：日糧纖維指不能在胃和小腸中被消化和吸收、聚合度不小于3的碳水化合物。

對于豬來講，日糧纖維的健康功能主要來源于其益生作用。益生作用主要包括：無法被哺乳動物的消化酶降解，可被腸道微生物發(fā)酵，可選擇性地刺激腸道細菌的生長與活性，進而改善宿主的健康狀況。具有益生作用的碳水化合物有獨特的化學(xué)結(jié)構(gòu)，聚合度范圍在3~30之間。

2 日糧纖維的理化性質(zhì)、分類及營養(yǎng)作用

2.1 日糧纖維的理化性質(zhì)

日糧纖維的理化性質(zhì)獨特，在妊娠母豬生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用。由于日糧纖維的結(jié)構(gòu)是多孔狀，含有很多親水基團，因此有較強的水和性，即溶解性、持水力和吸水膨脹性[9]；當日糧纖維與液體混合時，其多糖與多糖成分之間的物理黏結(jié)而形成凝膠，即黏性[10]，水合作用影響著黏性。通常情況下，日糧纖維結(jié)構(gòu)中一般帶有羧基、羥基等活性基團，這些基團會與周圍的陽離子發(fā)生可逆性交換，即陽離子交換能力[11]。日糧纖維由于其分子表面含有很多活性基團，具有一定的吸附能力，可以吸附內(nèi)毒素、膽汁酸、膽固醇等。日糧纖維在母豬腸道后段具有一定的發(fā)酵性[12]。

2.2 日糧纖維的分類

NSP是一種細胞壁多糖，是除淀粉以外所有存在植物組織中的碳水化合物的總稱[13]，主要包括纖維素、半纖維素、果膠等。纖維素是由葡萄糖組成的大分子多糖，不溶于水，具有調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)，刺激腸道蠕動的作用。半纖維素是由幾種不同類型的單糖構(gòu)成的異質(zhì)多聚體，分為可溶性半纖維素和不可溶性半纖維素。果膠是一種復(fù)雜的大分子多糖。

根據(jù)日糧纖維溶解性，可將其分為可溶性纖維（SDF）和（IDF）?？扇苄岳w維包括果膠、β-葡聚糖、果聚糖等；不可溶性纖維主要有纖維素、部分半纖維素和木質(zhì)素。根據(jù)日糧纖維在動物后端腸道的發(fā)酵性，可將其分為可發(fā)酵纖維（益生碳水化合物+可溶性NSP）和不可發(fā)酵纖維（不可溶性NSP+ADL），可發(fā)酵纖維又可分為快速發(fā)酵纖維和慢速發(fā)酵纖維?？扇苄岳w維一般具有較強的發(fā)酵能力，主要在腸道前段發(fā)酵；不可溶纖維因具有較高的保水力，發(fā)酵速度較慢[14]。日糧纖維的各個成分中，纖維素與半纖維素是供給腸道微生物發(fā)酵的主要成分；木質(zhì)素是一類極其復(fù)雜的高分子聚合物，無法被動物分泌的消化酶以及腸道微生物分解[15]。因此，木質(zhì)素可能是一類不可發(fā)酵纖維，日糧纖維的溶解性和發(fā)酵性與飼糧中木質(zhì)素的含量密切相關(guān)。對于日糧纖維在動物腸道內(nèi)的可發(fā)酵性，仍有待研究。

2.3 日糧纖維的營養(yǎng)作用

在日糧纖維中，可溶性日糧纖維能夠降低血清膽固醇的含量及血液中葡萄糖的水平，并延緩小腸對葡萄糖的吸收；不可溶性日糧纖維具有促進腸道蠕動及潤腸通便的作用[16]?？砂l(fā)酵纖維能夠增加腸道的完整性，降低蛋白質(zhì)在腸道后段的發(fā)酵；同時，可發(fā)酵纖維能夠被豬腸道微生物發(fā)酵，其產(chǎn)物包括乙酸、丙酸、丁酸等短鏈揮發(fā)性脂肪酸[17]，這些產(chǎn)物能夠抑制腸道病原菌的生長，促進有益菌的生長及發(fā)育，進而維持了相對穩(wěn)定的腸道狀態(tài)。短鏈脂肪酸可以促進胰高血糖素樣肽GLP-1分泌，GLP-1對母豬的胃排空有抑制作用，使其產(chǎn)生飽腹感[18]。同時，短鏈脂肪酸在一定程度上能使母豬在妊娠前期時下丘腦-垂體的負反饋減弱，降低母豬的孕酮和血漿雌二醇的含量，提高黃體生成激素脈沖頻率，促進卵母細胞的成熟，增加胚胎的存活率[19]，提升繁殖性能。不可發(fā)酵纖維能夠刺激腸道蠕動，提高動物采食量，防止病原菌在腸道上粘附和增殖，使糞便成型。

在日糧中添加日糧纖維一定程度上會導(dǎo)致豬對能量、蛋白質(zhì)、脂類等營養(yǎng)素的消化利用率降低。但是在豬的消化道中，日糧纖維會與類固醇激素結(jié)合，對腸-肝循環(huán)產(chǎn)生影響，并對類固醇分泌與循環(huán)濃度之間的平衡進行調(diào)控，能夠為豬提供能量，并在一定程度上改善了豬的腸道健康，還有提高免疫力的作用[20]。同時，日糧纖維也可通過提高母豬飽腹感，延緩對碳水化合物的吸收，維持了血糖平衡[21]。

3 纖維常用的化學(xué)分析指標

目前已知的日糧纖維分析方法有4種，Van Soest法、化學(xué)法、酶-色譜法和總膳食纖維測定法[22]，其中化學(xué)分析法在實驗室中較常用。文章主要介紹ANKOM-F57濾袋法測定方法（具體方法可參考《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測技術(shù)，第4版，張麗英》）及相關(guān)分析指標關(guān)系及意義，并列舉部分測定數(shù)據(jù)以供參考。該方法測定的纖維指標在妊娠母豬實際生產(chǎn)中應(yīng)用較廣泛，主要包括粗纖維（CF）、中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）和ADL，主要成分為纖維素、不溶性半纖維素和ADL。

3.1 CF分析方法

CF分析法來源于用于分析飼料原料的Weende概略分析法，用于測定飼料中不能被消化的成分，原理是模擬腸道和胰液分泌物的消化作用?；痉椒òA(yù)脫脂處理，將裝有（1.0±0.1）g樣品的濾袋置于纖維分析儀中，于0.13 mol/L硫酸溶液和0.13 mol/L氫氧化鈉溶液中各煮沸30 min，得到的干物質(zhì)減去灰分即CF。

CF主要包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素及角質(zhì)等不溶性有機物，但是測定中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素均有部分損失，因此，CF并不包含所有不能被哺乳動物消化的成分。但CF的含量與飼料原料的質(zhì)量和摻假情況有著密切的關(guān)系，對于飼料營養(yǎng)價值的評定有重要的意義[23]。

3.2 洗滌劑纖維分析方法

洗滌劑纖維分析法主要檢測NDF、ADF和ADL，在洗滌纖維分析方法中，無論是NDF還是ADF，均不包括可溶性非淀粉多糖（SNSP）。

3.2.1 NDF分析方法

NDF分析法對于描述飼料的特性具有重要意義，基本方法是將裝有（0.50±0.05）g樣品的濾袋置于纖維分析儀中，在中性洗滌劑中消煮75 min，得到的干物質(zhì)即NDF。

中性洗滌劑：將60 g十二烷基硫酸鈉、37.22 g乙二胺四乙酸二鈉、13.62 g十水合四硼酸鈉、9.3 g無水磷酸氫二鈉和20 mL乙二醇乙醚全部溶解在蒸餾水中適當加熱，全部溶解且冷卻后定容到2 L，在消煮前加入20 g無水亞硫酸鈉和4 mL熱穩(wěn)定alpha-amylase充分溶解。

NDF由不溶性非淀粉多糖（全部纖維素、不可溶半纖維素）和全部木質(zhì)素組成[24-25]，能夠較準確的反應(yīng)纖維的實際含量，該分析方法近似還原了飼料原料中不可溶膳食纖維的成分。

3.2.2 ADF及ADL分析方法

ADF分析法的基本方法是將40 g十六烷基三甲基溴化銨加入2 L的0.5 mol/L硫酸溶液中加熱溶解作為酸性洗滌劑，然后將裝有（0.50±0.05）g樣品的濾袋或已測完的NDF濾袋于纖維分析儀中，加入酸性洗滌劑消煮75 min，得到的干物質(zhì)即ADF。

ADF主要由纖維素和木質(zhì)素2部分組成。該測定方法可作為測定ADL的準備工作。ADL分析方法是將已測完的ADF濾袋置于72%硫酸溶液中浸泡3 h，得到的干物質(zhì)減去灰分即ADL。

3.3 CF、NDF、ADF、ADL之間的關(guān)系

根據(jù)這四項指標的定義中所包含的成分，NDF包含全部的纖維素、不可溶半纖維素和ADL，當NDF中的半纖維素被去除后，所剩余的部分即ADF；當ADF中的纖維素被去除后，所剩余的部分即ADL；而CF的主要成分與NDF相同，其差距就是在測定過程中纖維素、半纖維素和ADL都有損失。因此，我們可以預(yù)測，NDF與CF、ADF和ADL是包含與被包含的關(guān)系，但其各個成分之間存在的差異有多大還有待研究。同時，結(jié)合Van Soest測定碳水化合物的方法可知：半纖維素（HCEL）=NDF-ADF；纖維素（CEL）=ADF-ADL。

3.4 主要飼料原料纖維含量測定結(jié)果（見表1、表2）

試驗對玉米胚芽粕、小麥次粉、小麥麩、米糠粕、噴漿玉米皮等7種飼料原料中的CF、NDF和ADF進行了測定，每種原料進行60次以上的測定，且每種原料來自多個廠家的不同批次。主要飼料原料的纖維含量平均值見表1，數(shù)值范圍見表2。

表1 主要飼料原料中纖維含量平均值Tab.1 Average fiber content of main feed ingredients 單位：%

表2 主要飼料原料中纖維含量范圍Tab.2 Range of fiber content in main feed ingredients 單位：%

4 日糧纖維在妊娠母豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

日糧纖維能夠給妊娠母豬帶來飽腹感，減弱其采食動機，原因是日糧纖維降低了日糧在母豬消化道內(nèi)的排空速度；同時，因為妊娠期內(nèi)限飼導(dǎo)致母豬的采食量很少滿足其需求，產(chǎn)生了饑餓感而引起的規(guī)癖行為也會因此減少。其次，單調(diào)的生活環(huán)境也容易引發(fā)母豬的規(guī)癖行為。劉素利等[26]研究發(fā)現(xiàn)，在妊娠母豬日糧中分別添加2.5%和5.0%的粗纖維，5.0%粗纖維組比2.5%粗纖維組極顯著降低了母豬的規(guī)癖行為。焦福林等[27]在妊娠母豬日糧中添加糠麩類粗纖維飼料以提高粗纖維含量，母豬的饑餓感和刻板行為明顯降低。代發(fā)文等[28]在妊娠母豬日糧中添加6.5%水平的粗纖維，在妊娠期20~90 d內(nèi)，母豬發(fā)生空嚼行為的比例從第28 d的15%降低至第90 d的6%~10%。

日糧纖維能夠提升母豬腸道菌群的多樣性，是影響母豬腸道健康的一個重要因素[29]。日糧纖維能促進母豬腸道內(nèi)微生物產(chǎn)生纖維素酶、半纖維素酶等用來發(fā)酵分解，進而影響短鏈脂肪酸的形成[30]。Li等[31]在妊娠母豬日糧中分別添加3.9%、5.6%、9.1%、12.8%的不溶性日糧纖維/可溶性日糧纖維，發(fā)現(xiàn)低比例不溶性/可溶性的纖維日糧能夠增加母豬糞便中及仔豬結(jié)腸中短鏈脂肪酸的濃度。在日糧纖維提升母豬腸道菌群多樣性的同時，也改善了其腸道結(jié)構(gòu)。鄧敦等[32]在妊娠母豬的飼糧中添加5%~10%水平的蘋果渣，發(fā)現(xiàn)母豬排便通暢且糞便堆積成型，與對照組相比，便秘發(fā)生率降低35%。

日糧纖維可調(diào)控妊娠母豬的繁殖性能，包括對產(chǎn)仔性能、激素水平、背膘厚等方面。齊夢凡等[33]在初產(chǎn)母豬的后備期和妊娠期日糧中分別添加5%、10%、15%、20%水平的苜蓿草粉，發(fā)現(xiàn)仔豬的初生窩重明顯提升，各組分別提升了15%、7%、12%、24%，結(jié)果表明，在日糧中添加20%水平的苜蓿草粉對仔豬初生窩重提升效果最好。李揚[34]在母豬連續(xù)三胎的妊娠期日糧中添加纖維，發(fā)現(xiàn)母豬第一和第二窩仔豬的斷奶重以及第二和第三窩仔豬的初生窩重顯著提升。尹國安等[35]在妊娠母豬日糧中分別添加3%、5%、7%、9%和11%苜蓿草粉，發(fā)現(xiàn)在母豬日糧中粗纖維水平不斷提升的情況下，在母豬的妊娠中期和后期內(nèi)孕酮的濃度先升高后降低，在日糧中粗纖維含量為9%時，繁殖性能最好。張潔等[36]在妊娠母豬日糧中添加7.5%水平的谷糠，發(fā)現(xiàn)妊娠母豬在分娩當天比配種時背膘增加11%。在日糧中添加纖維會降低日糧濃度，且過量添加日糧纖維會對動物的生產(chǎn)性能產(chǎn)生影響。不同來源纖維的營養(yǎng)特性存在差異，若使用不當，可能會導(dǎo)致飼料能量濃度和母豬對飼料養(yǎng)分消化率降低，還可能會導(dǎo)致碳水化合物發(fā)酵加快并引起脹氣、酸中毒等癥狀。

對于妊娠母豬，推薦添加到日糧中的粗纖維含量為5%~14%；中性洗滌纖維含量為10.8%~19%；非淀粉多糖含量為34%；可溶性日糧纖維含量為2%~4%；不可溶性日糧纖維含量為20.5%[37]。同時，妊娠母豬飼喂日糧纖維的需要量受妊娠時間、胎次等多種因素的影響。母豬妊娠后期對可溶性日糧纖維的需要量要高于前期[38]。隨著妊娠母豬胎次的增加，其日糧纖維的需要量也在增加。低胎次妊娠母豬的日糧中可溶性纖維比例較高有利于改善其繁殖性能，而對于高胎次的妊娠母豬，適當提高日糧中不溶性纖維的比例則更有利。

5 結(jié)論

綜上所述，日糧纖維對妊娠母豬的生產(chǎn)性能具有一定的調(diào)控作用。根據(jù)不同分析方法提取的纖維含量不同，不同類別日糧纖維的營養(yǎng)作用也有較大的差異。在配置妊娠母豬日糧時，要以腸道健康為目的，根據(jù)母豬不同階段的生理特點，并結(jié)合日糧纖維的特性與其對母豬腸道的影響機制配置母豬日糧，才能提高生產(chǎn)性能并獲得較佳的經(jīng)濟效益。