豬的膳食纖維營養(yǎng)與應用概述

豬的膳?纖維營養(yǎng)與應?概述在?的營養(yǎng)中，膳?纖維（DietaryFiber，DF）?詞是由Trowell?先提出并定義為“?物中那些不被?體所消化吸收的植物成分”。近年來，研究發(fā)現DF對?的??管、糖尿病、肥胖、結腸癌等疾病具有治療作?，這引起了?們對其功能性作?的關注及研究興趣。在動物營養(yǎng)中，常?“?糧纖維”來表述DF，相似地，以往?們更關注DF對豬的抗營養(yǎng)作?，同時?量研究表明粗纖維（CrudeFiber，CF）、中性洗滌纖維（NeutralDetergentFiber，NDF）和酸性洗滌纖維（AcidDetergentFiber，ADF）等纖維組分與有效能值呈負相關。?直以來，DF被認為是惰性的，只會對動物的?產性能產?不利影響，但是最近的研究結果表明DF能夠緩解?長肥育豬的痢疾、仔豬的腹瀉及母豬便秘。因此，為了更全?、客觀的認識和利?DF，本?主要綜述了DF的定義、理化性質、分析體系及其在豬營養(yǎng)上的應?，以期指導纖維原料的應?，拓寬配?設計思路。1DF概述1.1DF定義分類“纖維”在19世紀末期由德國的Weeden實驗室提出并闡述了檢測?法。但是，在?理功能、植物的解剖結構或化學分析等不同領域，“纖維”代表不同的化學實體，因此“纖維”定義也存在?定爭議。Hipsley?次將DF定義為由植物細胞壁組成的不能被消化的組分。隨后Trowell將DF定義?擴展為“植物細胞中能抵抗?類消化酶?解作?的結構成分”。1976年，DF的定義進?步被擴?為“包括所有不能被?類消化道內源酶降解的多糖和?質素”。2001年，美國?物化學家協(xié)會將DF定義為“植物中可以被??的或者類似的碳?化合物，其不能被?類?腸消化和吸收，但可以完全或者部分在?腸發(fā)酵”，這?定義包括?淀粉多糖（Non-StarchPolysaccharides，NSP），如纖維素、半纖維素、果膠，也包括?些不能被消化的寡聚糖，如低聚果糖、低聚半乳糖，還包括其他碳?化合物，如抗性淀粉等。?彭健指出，從動物營養(yǎng)學的?度來看，DF應包括所有抵抗消化道內源酶消化的飼料組分，即DF還應包括NSP和?質素以外的其他成分，如細胞壁鑲嵌蛋?、阿拉伯半乳糖蛋?、半乳糖聚糖、果聚糖、抗性淀粉、與細胞壁連接的礦物質及美拉德反應產物。從化學的?度，DF可以簡單直觀地理解為NSP以及?質素的總和。DF作為碳?化合物，是由不同的單糖通過糖苷鍵（α或β鍵）、異構型連接，構成直鏈長短和類別不同的多糖。組成DF的單糖包括五碳糖（阿拉伯糖、?糖）、六碳糖（葡萄糖、半乳糖、?露糖）、脫氧六糖（?李糖、果糖）和糖醛酸（葡糖醛酸、半乳糖醛酸）。因此，DF的結構?常復雜，是?然界中異構型最多和締合分?種類最多的物質之?，所以不同DF的可溶性及化學特性存在差異。按照可溶性和化學結構組成分類見圖1。1.2DF檢測體系DF的化學定義與測定?法密不可分，有時定義完全是建?在分析?法的基礎上。洗滌法（?酶重量法）、酶-重量法和酶-化學法是?前測定DF的代表性?法。?Henneberg等提出的測定CF的傳統(tǒng)分析?案，但CF檢測體系回收率差，近1/4的原料中的NSP和寡糖在檢測過程中流失，并不能代表真正意義上的纖維。?VanSoest根據纖維在不同洗滌劑中的溶解性提出了NDF、ADF和酸性洗滌?質素（ADL）體系，可以作為評定消化、代謝能的有效參數。但該體系與CF體系相同，都是在檢測過程中，會損失部分的可溶性纖維（如果膠等），尤其是在對?類等可溶性纖維含量較?的原料進?纖維檢測時，并不能反映原料中纖維的實際含量，如??粕的NDF含量為8.4%，但是其NSP含量為20.8%。?Prosky提出酶-重量法測定總膳?纖維（TDF）、不溶性膳?纖維（IDF）和可溶性膳?纖維（SDF），但不能反映出所測定的纖維中具體的多糖種類。?Theander等提出了?種酶-?相?譜-??-重量法，簡稱為酶-化學法，將所得纖維再分解為各種單糖進?測定，可測定可溶性?淀粉多糖（SolubleNon-StarchPolysaccharides，SNSP）、不可溶性?淀粉多糖（InsolubleNon-StarchPolysaccharides，INSP）及?質素，該法優(yōu)點在于可以檢測判斷纖維的多糖組成類型，因?可以代表飼料原料中實際的纖維含量。酶-化學法在以后飼料配?的精準計算和纖維的?理作?研究中將逐漸替代傳統(tǒng)的檢測?法。不同DF檢測體系形成了不同的DF分類?法，不同的DF發(fā)揮的?理功能也不同。現有的定義和對應的分析?法所得到的“纖維”化學組成和數量均有變異。?前植物碳?化合物及DF分類見圖2。1.3DF的理化性質DF的理化性質主要包括?合作?、黏性、發(fā)酵性、吸附和陽離?交換能?，不同的DF種類表現的理化性質不同。DF的?合作?包括?溶性、?結合?和吸?膨脹性。分?結構是影響纖維?溶性的主要因素，纖維的空間結構由主鏈?架和?鏈構成，增加?鏈會增加聚合物的?溶性。是因為?鏈的存在削弱聚合物分?間的作??，可以防?規(guī)則晶體結構的形成，如?爾膠、阿拉伯半乳聚糖。?纖維素不溶于?是因為纖維素由纖維?糖通過氧鍵連接成線性且有規(guī)則的晶體機構。黏性是DF的主要性質之?，黏性的產?起始于纖維與?發(fā)??合作?。纖維黏性的??取決于纖維的化學結構和與其連接的其他細胞壁化合物。隨纖維濃度的增加，多糖分?之間相互作?纏繞成?狀結構。長鏈纖維?短鏈纖維更易形成?狀結構，因此長鏈纖維的黏度?于短鏈纖維，?般來講可溶性纖維的黏性?于不溶性纖維。DF的發(fā)酵性是DF發(fā)揮功能性營養(yǎng)作?的主要特征。DF在消化道內不能被動物??分泌的消化酶消化，當消化道前段未被消化的纖維成分到達?腸后，微?物可以將纖維作為發(fā)酵底物。纖維被微?物降解程度的??和速度快慢與纖維的?溶性、化學結構、顆粒??等多種因素有關，多糖分?中單糖的種類、數量及成鍵?式等結構特性在很?程度上決定了該纖維在腸道內的發(fā)酵情況。與不溶性纖維相?，可溶性纖維更易被發(fā)酵，可溶性含量不同，發(fā)酵能?也不同，如甜菜渣?麩?的可溶性纖維含量?，更易發(fā)酵。DF的陽離?交換特性主要與纖維物質內部單體殘基上的羧基和羥基有關。彭藝等對28種飼料原料的陽離?交換量與其化學組成之間的相關分析表明，纖維類原料不同品種間的陽離?交換量變化較?，飼料的陽離?交換能?與其?質素含量存在極顯著的正相關關系，與其NDF、ADF含量有極顯著的負相關。1.4DF的消化和吸收豬的胃和?腸不分泌纖維素酶和半纖維素酶，所以飼料中的DF不能在其中進?酶解，?DF的消化吸收主要是依賴于腸道微?物的發(fā)酵和?酶?解作?。降解產物主要為揮發(fā)性脂肪酸（?酸、丙酸、丁酸）和?氧化碳（可經加氫作?轉變?yōu)榧淄椋?，具體轉化途徑見圖3。消化道中微?物最活躍的位點是盲腸和結腸，微?物的數量可?達1010~1011CFU/g?糜。在反芻動物瘤胃和?長豬?腸中存在纖維分解菌，其腸道內的數量為108CFU/g?糜，?且纖維分解細菌的數量會隨著豬群?齡增加?增加，成年母豬?腸中的纖維分解細菌的數量是?長豬的6倍。DF可以調控腸道微?物結構。不同DF組成的?糧可以改變豬腸道微?物的區(qū)系和代謝活性，因?也能影響微?物的代謝產物。寡糖和部分多糖可以促進產乳酸菌群如乳酸菌和雙歧桿菌等有益菌的?長。腸道微?物區(qū)系及其代謝產物不僅與纖維的類型有關，還與纖維發(fā)酵的速率以及在腸道的發(fā)酵位置有關，易發(fā)酵的纖維如寡糖和SNSP通常在回腸就開始發(fā)酵，?ISNP緩慢發(fā)酵可以?直為微?物提供?長基質??腸末端。?Hermes等認為?纖維?糧提?有益菌的數量主要是由于?糧中果膠的發(fā)酵提?了揮發(fā)性脂肪酸的含量，其中丁酸可以直接為腸道細胞供能，并且短鏈脂肪酸可以降低腸道pH，抑制了?些病原菌如?腸桿菌、沙門?菌的定植和?長。2飼料原料DF成分和能值分析DF資源豐富，?物中的NSP在10%~30%，根據SNSP和INSP在?物中的含量，?物可以分為黏性和?黏性2種，黏性?物包括?麥、?麥、?麥、??麥和燕麥；?黏性?物包括??、?粱、??和??，且?麥和?麥中以阿拉伯?聚糖為主，??麥中則以葡聚糖為主要成分。當?物中的淀粉、蛋?隨加?過程被提取，DF在?物加?副產物中濃縮，其中麥麩含有近40%的NSP。麩?含有?量阿拉伯?聚糖和不溶性的纖維，其中麩?中可溶性纖維在1.5%~4.0%，不溶性纖維在35%~48%。?甜菜渣主要成分是可溶性的果膠，且?些阿拉伯半乳聚糖和纖維素嵌在果膠的基質中，這?結構使甜菜渣具有?的持??且易被微?物發(fā)酵。研究表明，不同飼料原料的纖維組成存在很?差異，其發(fā)酵快慢和發(fā)酵產物也不同，原料的可溶性纖維?平與纖維理化性質間存在顯著的相關關系，其中可溶性纖維含量較?的魔芋粉、甜菜渣和蘋果渣發(fā)酵后產?短鏈脂肪酸的濃度顯著?于不溶性纖維含量較?的紅棗粉、苜蓿粉和麩?，魔芋粉發(fā)酵后產?的?酸、丙酸和總短鏈脂肪酸均顯著?于其他纖維性原料。芋粉發(fā)酵后產?的?酸、丙酸和總短鏈脂肪酸均顯著?于其他纖維性原料。國家飼料?程技術研究中?已完成了對??、?麥、?麥麩、??酒槽及其可溶物（DDGS）和??胚芽粕等?余種常?飼料原料的營養(yǎng)價值評定?作，其中常?和不常?原料的DF成分分析見表1和表2，常?纖維性原料的能值分析見表3。2016年于藏游對發(fā)酵苧?、燕麥麩和??粉等新型纖維原料在仔豬上進?了能值評價。隨著研究的不斷深?，給予DF更客觀全?地評價，可以擴?原料的利?范圍，提?利?效率。3DF對豬的營養(yǎng)作?3.1DF對其他營養(yǎng)物質的消化吸收DF通常被?們定義為抗營養(yǎng)因?，因為纖維影響能量和蛋?的消化率，從?影響?長性能和飼料轉化效率。DF類物質作為植物細胞壁成分，在?定程度上影響細胞內容物中其他營養(yǎng)物質與消化酶的接觸，從?降低動物對它們的消化利?。其次，可溶性DF通過增加?糜黏度等途徑，限制酶和底物的接觸，影響其他養(yǎng)分吸收，降低能值。?不溶性纖維會增加?糜在整個消化道的流通速度，減少營養(yǎng)物質在消化道前段的消化。DF對營養(yǎng)物質利?率的影響與DF來源和添加量密切相關。在斷奶仔豬?糧中加?2%、4%的燕麥殼后，對?物質、有機物、粗蛋?質、總能、粗脂肪的表觀消化率都?影響。DF對消化率的影響還與其在?糧中的含量有關，仔豬?糧中加?8%菊苣對?物質、有機物和能量的表觀消化率?影響，但加?16%菊苣會顯著降低?物質、有機物和能量的表觀消化率。因此，甜菜、苜蓿等原料中可溶性纖維（果膠類）和?物類可溶性纖維（可溶阿拉伯?聚糖、可溶β-葡聚糖）對單胃動物養(yǎng)分消化吸收的影響機制不同，可能與纖維隨?糜在腸道中能維持其物化特性所到達的腸道部位、持續(xù)時間以及發(fā)酵速率也有關。3.2DF在仔豬上的應?效果【DF對仔豬?產性能的影響】DF對仔豬?長性能影響的研究結果并不?致。?喬建國等研究結果表明，?糧中添加1%的天然纖維素顯著提?了斷奶仔豬?長性能，但在?糧中添加2%的天然維?素使仔豬?產性能呈下降趨勢。?在8~20kg仔豬?糧中分別加?10%的??纖維、??纖維、?麥麩纖維和豌?纖維，處理組與對照組相?，采?量和?增重差異不顯著，耗料增重?顯著降低，??纖維組與其他纖維處理組相?，耗料增重?更低。??仔豬?糧中加?燕麥麩和?麥秸稈等INSP原料，前7d顯著提?了仔豬的?增重和采?量?？梢奃F是?類營養(yǎng)物質的復雜混合物，對仔豬的正負兩??營養(yǎng)作?的發(fā)揮程度主要受到?糧中DF的組成和?平、來源以及添加量決定?！綝F對仔豬斷奶腹瀉的緩解】?直以來，?們認為斷奶仔豬?糧中DF含量的提?會增加仔豬的腹瀉率。但近些年的報道發(fā)現，?糧中含有適宜的DF能夠促進仔豬腸道功能的發(fā)育并維持腸道健康。?李雁冰等在仔豬?糧中添加苜蓿草粉將仔豬?糧中粗纖維含量提?到5.3%，仔豬腹瀉率降低，并認為纖維會通過影響?腸?的吸收和抑制病原體的?長來減少腹瀉。?Gerritsen等研究發(fā)現，在剛斷奶仔豬?糧中加?INSP降低了回腸和盲腸?腸埃希菌的數量，其作?機制是INSP競爭性抑制?腸桿菌在腸道組織中的黏附作?。但是?糧中提?SNSP增加了?腸中溶?性?腸桿菌的數量，具體何種INSP組分起作?以及其抗?腸桿菌黏附機制還不清楚，需要對纖維進?更深?的研究，探尋?種最佳的斷奶仔豬DF組成類型，在不影響?長性能的前提下，調控仔不清楚，需要對纖維進?更深?的研究，探尋?種最佳的斷奶仔豬DF組成類型，在不影響?長性能的前提下，調控仔豬腸道健康，維持腸道微?態(tài)平衡，降低斷奶仔豬腹瀉的發(fā)?率。3.3DF在?長肥育豬?糧中的應?效果?研究表明，當飼喂?長豬?纖維?糧時，飼料容積?、吸??強、較難消化，所以可以刺激消化道黏膜，促進胃、腸道的發(fā)育和成熟，刺激消化液的分泌同時DF可降低?長肥育豬胃潰瘍發(fā)?率。DF影響?長育肥豬的?品質和?長性能。?Fischer等在?麥-?麥為主的?糧中加?草塊，隨著?糧中草塊?例從10%增加到30%時屠宰率才顯著降低，但瘦?率顯著增加3%，背脂中的軟脂酸含量下降，表明飼喂纖維飼料能改善?品質，但過多的DF會稀釋飼料能量濃度，降低?長速度。在適宜的飼喂范圍內（15%~20%）利?甜菜渣，不僅可以降低飼料成本，還可以提?豬的瘦?率。?般來說，飼喂?長肥育豬時，粗飼料的?量以不超過?糧的20%為宜。3.4DF在母豬上的應?效果【DF緩解妊娠母豬應激】實際?產中常?限飼來控制后備母豬和妊娠母豬的膘情，但是限飼會給母豬帶來饑餓應激，母豬會出現刻板?為。由于DF本?的能量濃度偏低、容重?、吸?能?強，妊娠期飼喂?DF?糧可以增加母豬采?后的飽腹感，減少應激。研究發(fā)現，當甜菜渣的添加?例由25%增加到60%時增強了妊娠母豬采?后的飽腹感。DF在妊娠母豬?糧中能夠延緩胃腸道排空速度，維持?糖平衡。DF的吸?膨脹性和黏性會延緩?糜的胃排空速度，增加?糜與胃壁的物理接觸，參與采?量的物理調節(jié)，抑制采?。隨著排空時間的延長，?糜在?腸內停留時間增加，DF被腸道微?物發(fā)酵利?更徹底，?發(fā)酵產?的短鏈脂肪酸經腸上?吸收??，在短鏈脂肪酸被腸道吸收的同時，減少了腸道對葡萄糖的吸收，節(jié)約了葡萄糖，可以穩(wěn)定?液中的葡萄糖?平，同時與?糖濃度變化相應胰島素的分泌峰值被延緩，受胰島素調控的性激素?平保持平穩(wěn)，進?使得胎?在母體內發(fā)育更穩(wěn)定。DF可以緩解母豬便秘。由于胃腸道活動減少，輕微的便秘是正常的，但是懷孕后期的低DF?糧會加重母豬便秘，導致細菌產?的內毒素被吸收使乳房發(fā)?炎癥。?Oliviero等研究發(fā)現，產前3周飼喂?DF?糧明顯改善了圍產期母豬便秘，母豬飲?以及產后5d的仔豬體重都顯著好于對照組。?譚成全報道，添加魔芋粉?纖維組母豬分娩前1d、分娩后4d和5d的糞便評分顯著提?，便秘發(fā)?率有降低的趨勢?？赡苁且驗镈F的吸?膨脹特性，其次是DF可改善妊娠母豬糞便菌群組成。【妊娠期DF對母豬泌乳期的影響】?Reese等報道，多個繁殖周期連續(xù)添加纖維更利于增加母豬泌乳期采?量。孫海清報道，與???粕對照組?妊娠?糧添加2.1%魔芋粉顯著提?了母豬在泌乳期的平均?采?量。?Quesnel等在母豬妊娠?糧中添加19.5%的甜菜渣，明顯提?母豬泌乳期采?量。?Renteria-flores等在???粕型母豬妊娠?糧中添加21.25%??殼，使可溶性纖維（SF）和不可溶性纖維（ISF）均?于對照組，結果表明?DF組母豬泌乳期采?量極顯著?于對照組；?添加13.08%?麥稈?DF組卻沒有提?母豬泌乳期采?量。妊娠期采??DF的?糧可以提?仔豬的?長性能。?Matte等研究表明，在母豬妊娠?糧中添加不同來源的DF在1個繁殖周期并沒有對仔豬初?窩重產?顯著影響，?在第2個繁殖周期卻顯著提?了仔豬初?窩重以及斷奶窩重。?Veum等持續(xù)3個母豬妊娠期添加?麥桿顯著提?了母豬泌乳期采?量，雖然第1個繁殖