豬的膳食纖維營養(yǎng)與應(yīng)用概述

豬的膳?纖維營養(yǎng)與應(yīng)?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(xiàn)DF對?的??管、糖尿病、肥胖、結(jié)腸癌等疾病具有治療作?，這引起了?們對其功能性作?的關(guān)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(guān)注DF對豬的抗?fàn)I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(fù)相關(guān)。?直以來，DF被認(rèn)為是惰性的，只會對動物的?產(chǎn)性能產(chǎn)?不利影響，但是最近的研究結(jié)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(rèn)識和利?DF，本?主要綜述了DF的定義、理化性質(zhì)、分析體系及其在豬營養(yǎng)上的應(yīng)?，以期指導(dǎo)纖維原料的應(yīng)?，拓寬配?設(shè)計思路。1DF概述1.1DF定義分類“纖維”在19世紀(jì)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(jié)構(gòu)或化學(xué)分析等不同領(lǐng)域，“纖維”代表不同的化學(xué)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(xì)胞壁組成的不能被消化的組分。隨后Trowell將DF定義?擴(kuò)展為“植物細(xì)胞中能抵抗?類消化酶?解作?的結(jié)構(gòu)成分”。1976年，DF的定義進(jìn)?步被擴(kuò)?為“包括所有不能被?類消化道內(nèi)源酶降解的多糖和?質(zhì)素”。2001年，美國?物化學(xué)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(xué)的?度來看，DF應(yīng)包括所有抵抗消化道內(nèi)源酶消化的飼料組分，即DF還應(yīng)包括NSP和?質(zhì)素以外的其他成分，如細(xì)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(xì)胞壁連接的礦物質(zhì)及美拉德反應(yīng)產(chǎn)物。從化學(xué)的?度，DF可以簡單直觀地理解為NSP以及?質(zhì)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(gòu)型連接，構(gòu)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(jié)構(gòu)?常復(fù)雜，是?然界中異構(gòu)型最多和締合分?種類最多的物質(zhì)之?，所以不同DF的可溶性及化學(xué)特性存在差異。按照可溶性和化學(xué)結(jié)構(gòu)組成分類見圖1。1.2DF檢測體系DF的化學(xué)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(chǔ)上。洗滌法（?酶重量法）、酶-重量法和酶-化學(xué)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(jù)纖維在不同洗滌劑中的溶解性提出了NDF、ADF和酸性洗滌?質(zhì)素（ADL）體系，可以作為評定消化、代謝能的有效參數(shù)。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(jìn)?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(xué)法，將所得纖維再分解為各種單糖進(jìn)?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(zhì)素，該法優(yōu)點(diǎn)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(xué)法在以后飼料配?的精準(zhǔn)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(xiàn)有的定義和對應(yīng)的分析?法所得到的“纖維”化學(xué)組成和數(shù)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(zhì)DF的理化性質(zhì)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(xiàn)的理化性質(zhì)不同。DF的?合作?包括?溶性、?結(jié)合?和吸?膨脹性。分?結(jié)構(gòu)是影響纖維?溶性的主要因素，纖維的空間結(jié)構(gòu)由主鏈?架和?鏈構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jī)構(gòu)。黏性是DF的主要性質(zhì)之?，黏性的產(chǎn)?起始于纖維與?發(fā)??合作?。纖維黏性的??取決于纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)和與其連接的其他細(xì)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(jié)構(gòu)。長鏈纖維?短鏈纖維更易形成?狀結(jié)構(gòu)，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(nèi)不能被動物??分泌的消化酶消化，當(dāng)消化道前段未被消化的纖維成分到達(dá)?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(xué)結(jié)構(gòu)、顆粒??等多種因素有關(guān)，多糖分?中單糖的種類、數(shù)量及成鍵?式等結(jié)構(gòu)特性在很?程度上決定了該纖維在腸道內(nèi)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(zhì)內(nèi)部單體殘基上的羧基和羥基有關(guān)。彭藝等對28種飼料原料的陽離?交換量與其化學(xué)組成之間的相關(guān)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(zhì)素含量存在極顯著的正相關(guān)關(guān)系，與其NDF、ADF含量有極顯著的負(fù)相關(guān)。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(jìn)?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(chǎn)物主要為揮發(fā)性脂肪酸（?酸、丙酸、丁酸）和?氧化碳（可經(jīng)加氫作?轉(zhuǎn)變?yōu)榧淄椋?，具體轉(zhuǎn)化途徑見圖3。消化道中微?物最活躍的位點(diǎn)是盲腸和結(jié)腸，微?物的數(shù)量可?達(dá)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(nèi)的數(shù)量為108CFU/g?糜，?且纖維分解細(xì)菌的數(shù)量會隨著豬群?齡增加?增加，成年母豬?腸中的纖維分解細(xì)菌的數(shù)量是?長豬的6倍。DF可以調(diào)控腸道微?物結(jié)構(gòu)。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(chǎn)物。寡糖和部分多糖可以促進(jìn)產(chǎn)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(chǎn)物不僅與纖維的類型有關(guān)，還與纖維發(fā)酵的速率以及在腸道的發(fā)酵位置有關(guān)，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(zhì)??腸末端。?Hermes等認(rèn)為?纖維?糧提?有益菌的數(shù)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(xì)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(jù)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(dāng)?物中的淀粉、蛋?隨加?過程被提取，DF在?物加?副產(chǎn)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(zhì)中，這?結(jié)構(gòu)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(chǎn)物也不同，原料的可溶性纖維?平與纖維理化性質(zhì)間存在顯著的相關(guān)關(guān)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(chǎn)?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(chǎn)?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(chǎn)?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(shù)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(jìn)?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(kuò)?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(zhì)的消化吸收DF通常被?們定義為抗?fàn)I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(zhuǎn)化效率。DF類物質(zhì)作為植物細(xì)胞壁成分，在?定程度上影響細(xì)胞內(nèi)容物中其他營養(yǎng)物質(zhì)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(zhì)在消化道前段的消化。DF對營養(yǎng)物質(zhì)利?率的影響與DF來源和添加量密切相關(guān)。在斷奶仔豬?糧中加?2%、4%的燕麥殼后，對?物質(zhì)、有機(jī)物、粗蛋?質(zhì)、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(guān)，仔豬?糧中加?8%菊苣對?物質(zhì)、有機(jī)物和能量的表觀消化率?影響，但加?16%菊苣會顯著降低?物質(zhì)、有機(jī)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(jī)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(dá)的腸道部位、持續(xù)時間以及發(fā)酵速率也有關(guān)。3.2DF在仔豬上的應(yīng)?效果【DF對仔豬?產(chǎn)性能的影響】DF對仔豬?長性能影響的研究結(jié)果并不?致。?喬建國等研究結(jié)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(chǎn)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。可見DF是?類營養(yǎng)物質(zhì)的復(fù)雜混合物，對仔豬的正負(fù)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(rèn)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(xiàn)，?糧中含有適宜的DF能夠促進(jìn)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(rèn)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(xiàn)，在剛斷奶仔豬?糧中加?INSP降低了回腸和盲腸?腸埃希菌的數(shù)量，其作?機(jī)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(shù)量，具體何種INSP組分起作?以及其抗?腸桿菌黏附機(jī)制還不清楚，需要對纖維進(jìn)?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(diào)控仔不清楚，需要對纖維進(jìn)?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(diào)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(yīng)?效果?研究表明，當(dāng)飼喂?長豬?纖維?糧時，飼料容積?、吸??強(qiáng)、較難消化，所以可以刺激消化道黏膜，促進(jìn)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(zhì)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(zhì)，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(nèi)（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(yīng)?效果【DF緩解妊娠母豬應(yīng)激】實際?產(chǎn)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(yīng)激，母豬會出現(xiàn)刻板?為。由于DF本?的能量濃度偏低、容重?、吸?能?強(qiáng)，妊娠期飼喂?DF?糧可以增加母豬采?后的飽腹感，減少應(yīng)激。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)甜菜渣的添加?例由25%增加到60%時增強(qiáng)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(diào)節(jié)，抑制采?。隨著排空時間的延長，?糜在?腸內(nèi)停留時間增加，DF被腸道微?物發(fā)酵利?更徹底，?發(fā)酵產(chǎn)?的短鏈脂肪酸經(jīng)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(yīng)胰島素的分泌峰值被延緩，受胰島素調(diào)控的性激素?平保持平穩(wěn)，進(jìn)?使得胎?在母體內(nèi)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(dǎo)致細(xì)菌產(chǎn)?的內(nèi)毒素被吸收使乳房發(fā)?炎癥。?Oliviero等研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)前3周飼喂?DF?糧明顯改善了圍產(chǎn)期母豬便秘，母豬飲?以及產(chǎn)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?！救焉锲贒F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(jié)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(chǎn)?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