朱秋鳳，邵彩梅，張衛(wèi)輝，徐作鵬，黃 強(qiáng)（遼寧禾豐牧業(yè)股份有限公司，遼寧沈陽 110167）

膳食纖維在母豬生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

朱秋鳳，邵彩梅*，張衛(wèi)輝，徐作鵬，黃 強(qiáng)（遼寧禾豐牧業(yè)股份有限公司，遼寧沈陽 110167）

膳食纖維在動物營養(yǎng)和腸道健康等方面具有重要的生理功能，特別是對妊娠母豬具有重要的生理學(xué)意義。日糧中添加適宜比例的膳食纖維可改善母豬腸道菌群結(jié)構(gòu)，維持機(jī)體血糖穩(wěn)態(tài)，提高泌乳力和繁殖性能等。本文主要闡述膳食纖維的涵義、理化特性及生理功能，并重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)其在母豬生產(chǎn)中的合理應(yīng)用。

膳食纖維；母豬；生理功能；營養(yǎng)作用

隨著動物營養(yǎng)專家對母豬營養(yǎng)和生理方面研究的不斷深入，膳食纖維（Dietary Fiber， DF）的作用逐漸被認(rèn)識。DF被認(rèn)為是動物機(jī)體的第七大營養(yǎng)素，其缺乏會增加動物患肥胖癥、高血脂、糖尿病和冠心病等慢性疾病的風(fēng)險。適宜的DF水平不僅可以增加飽腹感、促進(jìn)腸道蠕動，還能有效控制母豬的體況和膘情、減少刻板行為、提高母豬繁殖性能，進(jìn)而提升豬場經(jīng)濟(jì)效益[1-2]。目前，我國母豬場問題眾多，其中DF水平低是重要的影響因素之一，尤其在高產(chǎn)丹系母豬中更為明顯。如何從DF角度來解決母豬生產(chǎn)中遇到的問題具有重要的意義。

1 DF的定義及分類

DF是指由不可消化碳水化合物（如抗性淀粉、低聚糖和非淀粉多糖等）與木質(zhì)素組成的復(fù)雜混合物，主要存在于植物細(xì)胞壁中（圖1）。谷物、豆類、種子和牧草等含有大量的粗纖維，是動物DF的主要來源。

按水溶性差異，可將DF分為可溶性DF和不溶性DF；按發(fā)酵性區(qū)別，可將DF分為可發(fā)酵DF和不可發(fā)酵DF；按來源差異，可將其分為植物性來源（如纖維素等）、動物性來源（如殼聚糖等）、微生物多糖（如黃原膠等）、海藻多糖（如瓊脂等）以及合成類（如羧甲基纖維素等）等物質(zhì)[4]；按類型差異，可將DF分為單一DF和復(fù)合DF。其中，復(fù)合DF是由2種或2種以上的單一DF原料按照一定比例組合而成（如禾豐集團(tuán)研發(fā)的母豬樂DF產(chǎn)品）。實(shí)踐證明，在飼料生產(chǎn)中以復(fù)合DF形式進(jìn)行添加使用，效果更優(yōu)。

圖1 膳食碳水化合物、纖維和非淀粉多糖的組成示意圖[3]

2 DF的理化性質(zhì)

從營養(yǎng)學(xué)角度出發(fā)，DF的理化性質(zhì)主要包括持水性、發(fā)酵性、吸附作用、粘性和陽離子交換能力,而其理化性質(zhì)與組成細(xì)胞壁的聚合物的類型及其分子間相互作用有關(guān)。

2.1 持水性及發(fā)酵性 持水性是指每單位重量的DF所能吸收水分的量，而DF的化學(xué)結(jié)構(gòu)中有很多親水基團(tuán)，具有很強(qiáng)的持水性。不同品種DF的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)及物理特性不同，持水性也會不同。

豬體內(nèi)缺乏纖維素酶，因此DF不能在體內(nèi)酶解，但可以被微生物部分選擇性地發(fā)酵降解為揮發(fā)性脂肪酸（乙酸、丙酸和丁酸等）。降解程度和速度與DF的水溶性、化學(xué)結(jié)構(gòu)、顆粒大小等多種因素有關(guān)，其中多糖分子中單糖和糖醛酸的種類、數(shù)量及成鍵方式等結(jié)構(gòu)特性很大程度上決定了該纖維在腸道內(nèi)的發(fā)酵情況。產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸不僅可以提供動物生長所需的部分能量，還可以調(diào)控腸道微生物區(qū)系，從而改善腸道健康狀況；同時，產(chǎn)生的乙酸可直接用于合成乳脂，提高初乳質(zhì)量。一般來講，可發(fā)酵纖維越多，后腸微生物發(fā)酵能力越強(qiáng)，產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸也相應(yīng)越多。常用DF原料和母豬樂DF產(chǎn)品的持水性及發(fā)酵能力的比較如表1所示。

表1 常用膳食纖維原料和母豬樂DF產(chǎn)品的持水性及發(fā)酵能力的比較

2.2 吸附作用及粘性 除以上理化性質(zhì)外，DF還有解毒功能，纖維分子表面帶有很多活性基團(tuán)，能夠吸附腸道內(nèi)的螯合膽固醇、有毒物質(zhì)（如內(nèi)源性毒素等）、化學(xué)藥品和有毒醫(yī)藥品（如外源性毒素等）等有機(jī)化合物。吸附作用與pH、滲透壓和DF的組成等密切相關(guān)。

由于DF中含有果膠、β-葡聚糖、海藻多糖等糖類，吸水后產(chǎn)生溶脹，通過分子之間的交互作用，呈現(xiàn)出一定的粘性，粘性主要取決于聚合物的分子量及濃度。DF的粘性可以延緩消化道其他養(yǎng)分的消化吸收速率，從而可以調(diào)節(jié)采食后血糖濃度和胰島素水平，進(jìn)而延緩饑餓和增加飽感，這在高可溶性DF日糧中效果更為明顯[5]（圖2）。另外，不溶性DF，如小麥麩，主要作用在于減少食糜在大腸的流通時間，以便降低結(jié)腸細(xì)胞暴露在致癌廢物中的幾率，從而減少患結(jié)腸癌的風(fēng)險，這可能也是粗糧營養(yǎng)在人類營養(yǎng)食譜中被廣泛關(guān)注的重要原因之一。

圖2 高DF日糧和低DF日糧對母豬血糖和胰島素水平的影響

2.3 陽離子交換能力 DF的陽離子交換能力是指其化學(xué)結(jié)構(gòu)中所包含的羧基、羥基和氨基等側(cè)鏈基團(tuán)，可以產(chǎn)生類似弱酸性陽離子交換樹脂的作用，能與陽離子尤其是有機(jī)陽離子進(jìn)行可逆的交換，減少機(jī)體對離子的吸收，且DF原料本身也含有多種礦物元素，如向日葵餅和小麥麩中鎂離子含量比較高，分別達(dá)到0.75%和0.52%；苜蓿草粉和米糠粕中鉀離子、鐵離子含量比較高，分別達(dá)到2.22%和1.80%、437 mg/kg和432 mg/kg。因此推測膳食纖維的陽離子交換能力可能參與調(diào)節(jié)動物體內(nèi)陽離子的利用率和微量元素平衡。

3 母豬利用纖維飼料的生理基礎(chǔ)

3.1 生物學(xué)特性 豬是雜食性動物，豬胃是屬于肉食動物簡單胃與反芻動物復(fù)雜胃之間的中間類型，能充分利用各種動物性和植物性飼料，并且豬的采食量大、消化道長，所以對纖維性飼料有一定的消化能力。我國的傳統(tǒng)養(yǎng)豬業(yè)比較粗放，地方豬一般都具有食性廣、耐粗飼等特點(diǎn)。

3.2 腸道的微生物區(qū)系 Leser等[6]報道，豬胃腸道中90%的微生物是以厭氧、革蘭氏陽性菌為主，胃和小腸中微生物的數(shù)量約為107～108個/g食糜；大腸中微生物的數(shù)量約為1010～1011個/g食糜。有研究者從豬的大腸內(nèi)分離出一種新型高活性的纖維素分解菌——草食梭狀芽孢桿菌，發(fā)現(xiàn)它在豬腸道內(nèi)的數(shù)量為107個/g食糜，并且其降解植物細(xì)胞壁的能力相當(dāng)或高于反芻動物降解纖維素的微生物[7]。與反芻動物不同的是，豬大腸內(nèi)無原生動物或厭氧真菌。另外，隨著母豬日糧中DF水平的增加和飼喂時間的延長，母豬腸道中的纖維素分解菌數(shù)量也有增加的趨勢。

3.3 食糜在大腸的停留時間 大腸是食物被消化的最后環(huán)節(jié)，也是單胃動物消化纖維素的主要場所。豬的大腸約占腸道總長度的22%，食糜在大腸內(nèi)停留20～40 h。隨著食糜在大腸內(nèi)停留時間的延長，纖維素分解菌發(fā)酵越來越活躍，纖維素可以被加快分解。大腸中纖維素消化的終產(chǎn)物主要是乙酸、丙酸和丁酸等揮發(fā)性脂肪酸，其組成大體上與瘤胃相似。揮發(fā)性脂肪酸既可以供能，也有利于哺乳母豬的泌乳。

4 DF在母豬生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)展

近年來，有關(guān)日糧中添加DF對母豬尤其是妊娠母豬性能的影響人們進(jìn)行了大量的研究。結(jié)果表明，妊娠母豬在現(xiàn)代養(yǎng)豬生產(chǎn)體系中有效利用DF的能力最強(qiáng)，可以從纖維性飼料中獲取更多的能量[8]。日糧中添加適量纖維物質(zhì)可通過如下8個方面來整體提高母豬的繁殖性能。

4.1 調(diào)控母豬腸道微生態(tài)系統(tǒng) DF在腸道微生物發(fā)酵的作用下，可以改變腸道微生物區(qū)系，進(jìn)而調(diào)控母豬的腸道健康。Awati等[9]研究表明，健康動物腸道優(yōu)勢菌種受日糧組成的影響，而DF能夠起到重要調(diào)控作用。Montagne等[10]報道，DF在腸道中發(fā)酵產(chǎn)生的短鏈脂肪酸（如乙酸、丁酸等）可以抑制腸道病原微生物（如芽孢桿菌、大腸桿菌等）的生長。Wang等[11]研究發(fā)現(xiàn)，在母豬日糧中添加適量的甜菜渣，可以提高胃腸道中乙酸含量，降低大腸桿菌數(shù)量。楊玉芬等[12]研究表明，提高妊娠母豬料中的DF水平可以顯著改善母豬妊娠期的糞便菌群組成，使得糞便中乳酸桿菌數(shù)量增加，大腸桿菌數(shù)量減少。DF會影響腸道微生物區(qū)系，并且根據(jù)DF來源不同和母豬所處的生理狀態(tài)對其健康產(chǎn)生有益或者有害的影響。

4.2 防止母豬便秘 DF能夠提高食糜通過胃腸道的速度，因而可以作為緩瀉劑。Oliviero等[13]研究表明，母豬在分娩期飼喂高DF日糧可以刺激胃腸蠕動、加快食糜排空和減少便秘發(fā)生，而對能量平衡相關(guān)指標(biāo)沒有任何負(fù)面影響。J?rgensen等[14]報道，飼喂高DF日糧的母豬，其回腸末端食糜的流通速度提高了5～6倍，顯著降低便秘的發(fā)生率。禾豐集團(tuán)通過在妊娠母豬料中分別添加20%粗麥麩、15%粗麥麩+15%母豬樂DF和20%母豬樂DF以研究其對母豬便秘的影響，試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)在妊娠母豬料里分別添加15%粗麥麩+15%母豬樂DF和20%母豬樂DF可以有效緩解妊娠母豬的便秘情況，且效果均優(yōu)于添加20%粗麥麩組。便秘和腸道蠕動緩慢都是母豬圍產(chǎn)期無乳綜合征（Periparturient Hypogalactic Syndrome，PHS）發(fā)生的誘導(dǎo)因素。因此，解決母豬便秘問題的最有效途徑是使用富含復(fù)合DF的母豬料。

4.3 降低母豬分娩應(yīng)激 分娩無論是對于母豬還是新生仔豬都處于一種應(yīng)激狀態(tài)，在一個相對短暫的時間內(nèi)，母豬經(jīng)歷了激素水平和生理水平（如子宮收縮、胎盤脫落等）的劇烈變化。前人研究發(fā)現(xiàn)，母豬的產(chǎn)程、仔豬出生時間間隔以及哺乳期采食量與妊娠期的纖維攝入量息息相關(guān)。DF能夠減少母豬消化道代謝紊亂[15]，能夠穩(wěn)定血液循環(huán)中的激素（如胰島素等）水平[5]，防止激素變化對母豬心理和行為學(xué)造成影響。Geuillemet等[16]研究了DF對臨產(chǎn)母豬分娩時的產(chǎn)程和死胎的影響，盡管其差異不顯著，但是DF能夠提高母豬福利，在降低分娩對母豬應(yīng)激方面發(fā)揮著積極的作用。Quesnel等[17]研究表明，在母豬妊娠期間喂給高DF日糧，可以調(diào)節(jié)母豬分娩前血液激素的分泌，最終使得母豬在哺乳期的采食量提高15%，仔豬平均日增重提高13%，而且泌乳量也顯著提高。

4.4 改善母豬泌乳性能 日糧中一定的DF水平可以有效提高母豬的泌乳性能。母豬腸道內(nèi)豐富的微生物菌群可以分解膳食纖維素并產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸，特別是乙酸（主要合成乳酸），可以直接進(jìn)入乳汁，這可能是提高乳脂含量的最直接原因。Mroz等[18]報道，用燕麥殼代替部分谷物日糧，母豬產(chǎn)后初乳和常乳中脂肪的含量有所提高。葛德軍[19]在母豬妊娠期和哺乳期日糧中添加適量DF，發(fā)現(xiàn)母豬分娩后0、24、48 h的乳蛋白、干物質(zhì)、乳糖和乳脂肪含量較對照組均有所提高。根據(jù)禾豐集團(tuán)的養(yǎng)豬實(shí)踐，妊娠母豬營養(yǎng)水平過高會導(dǎo)致難產(chǎn)，并且降低其在哺乳期的采食量和泌乳力；高DF日糧可以通過稀釋飼料養(yǎng)分和限制能量攝取來避免母豬的營養(yǎng)過剩，從而降低母豬難產(chǎn)概率，同時更好保持母豬體況，減少哺乳期失重。黃大鵬等[20]研究發(fā)現(xiàn)，母豬妊娠期間飼喂含9%的粗纖維日糧可以降低其哺乳期的背膘損失，與含3%、5%和7%粗纖維日糧相比，可以顯著減少母豬哺乳期的失重。

4.5 刺激母豬生殖激素分泌 Ferguson等[21]研究表明，給發(fā)情周期內(nèi)的母豬喂以50%的甜菜渣，可以提高母豬發(fā)情期18 d的促黃體激素的脈沖率，降低17、18、19 d的雌激素水平。馮冬冬等[22]的研究結(jié)果顯示，高DF日糧對第1胎母豬妊娠期內(nèi)血漿雌激素以及孕酮水平無顯著影響，但能夠降低第2胎妊娠母豬血漿雌激素和孕酮水平。尹安國等[23]研究發(fā)現(xiàn)，提高日糧粗纖維水平會降低妊娠各階段母豬的雌激素水平，但是會增加妊娠后期孕酮及催乳素水平，并且當(dāng)日糧粗纖維水平達(dá)到9%時效果最佳。由于DF具有吸附類固醇激素、改變腸道分解纖維酶活性和阻斷類固醇激素腸肝循環(huán)的作用，所以其能夠促進(jìn)循環(huán)類固醇激素的清除。而循環(huán)類固醇濃度的降低，可以抑制其對下丘腦垂體軸的負(fù)反饋，增加促黃體生成激素脈沖頻率，促進(jìn)卵母細(xì)胞的成熟和增加胚胎存活率，從而提高母豬的繁殖性能[21]。DF可以影響妊娠期母豬雌激素和孕酮的分泌，可能與其發(fā)酵產(chǎn)生的短鏈脂肪酸抑制膽固醇合成有關(guān)[24]。膽固醇是動物體內(nèi)生成類固醇激素的主要成分，但DF對母豬繁殖性能的影響是如何通過生殖激素的介導(dǎo)或調(diào)控尚需進(jìn)一步研究。

4.6 減少母豬刻板行為 刻板行為是指沒有明顯功能的、固定的、重復(fù)的運(yùn)動形式。隨著人們對動物福利的關(guān)注，妊娠母豬的刻板行為引起了極大地重視。普遍認(rèn)為刻板行為是母豬對環(huán)境不適應(yīng)的表現(xiàn)和心理壓抑、緊張及痛苦的外在反應(yīng)，會引起機(jī)體代謝率增加，飼料轉(zhuǎn)化率降低，同時對生長和健康也會產(chǎn)生不利影響。Brouns等[25]認(rèn)為，限飼是引起妊娠母豬刻板行為的主要原因。限飼使得妊娠母豬長期處于高水平的持續(xù)饑餓狀態(tài)，并且保持較高水平的采食動機(jī)，而現(xiàn)代化集約養(yǎng)殖模式使得母豬的采食動機(jī)無法得到滿足，因而極易發(fā)生刻板行為。目前人們已試圖通過增加母豬妊娠期日糧的容積密度和日糧組成來減少母豬的饑餓程度和采食動機(jī)。大量研究發(fā)現(xiàn)，飼喂復(fù)合DF日糧（如甜菜渣、麥麩、玉米芯、燕麥、燕麥殼等）可以降低母豬咬欄、空口咀嚼的時間、飲水次數(shù)和飲水量等刻板行為[26-27]。Ramonet等[28]研究表明，給母豬飼喂消化能值相同而DF水平不同的日糧時，高DF日糧能減少動物的運(yùn)動量。武曉紅[29]研究發(fā)現(xiàn)，增加日糧中粗纖維水平以及每日飼喂次數(shù)均能減少母豬采食動機(jī)，從而降低刻板行為的發(fā)生率。Guillemet等[30]研究結(jié)果表明，高DF水平組母豬的飲水量較低DF水平組低6%，而采食量和采食時間均有所增加。葛德軍[19]的研究結(jié)果同樣指出，DF具有降低妊娠母豬異常行為的作用。

4.7 提高母豬繁殖性能 近年來，大量研究結(jié)果表明，在妊娠母豬日糧中添加適量的纖維物質(zhì)能在一定程度上提高母豬的繁殖性能，如增加產(chǎn)活仔數(shù)、窩產(chǎn)仔數(shù)、出生窩重、斷奶窩重及成活率等。Reese[2]總結(jié)大量研究發(fā)現(xiàn)，妊娠期喂給母豬苜蓿干草、苜蓿半干青貯料、玉米蛋白飼料、燕麥殼或麥秸可以提高產(chǎn)活仔數(shù)0.5～1.8頭，并且產(chǎn)活仔數(shù)隨中性洗滌纖維攝入量的增加呈線性增加；妊娠期飼喂高DF日糧的母豬，其斷奶仔豬數(shù)平均提高0.3頭/窩，并且斷奶仔數(shù)和母豬泌乳期采食量也隨中性洗滌纖維攝入量的增加而增加，呈二次曲線關(guān)系。Veum等[31]研究發(fā)現(xiàn)，母豬日糧中添加13.35%的小麥秸稈，窩產(chǎn)仔數(shù)和斷奶活仔數(shù)均提高0.51頭，而出生窩重和斷奶窩重分別提高0.87 kg和3.59 kg。張虎等[32]研究了不同DF水平對妊娠母豬繁殖性能的影響，其結(jié)果表明，9%粗纖維組的平均窩產(chǎn)仔數(shù)分別比3%、5%和7%粗纖維組提高了2.33、1.00、0.83頭，28 d斷奶窩重分別提高了12.16、8.63、7.91 kg。也有報道稱妊娠期飼喂額外DF，母豬所產(chǎn)仔豬平均出生重降低0.09 kg，而斷奶重增加0.41 kg[33]。Holt等[34]研究了大豆殼對母豬繁殖性能的影響，其結(jié)果顯示大豆殼降低了母豬產(chǎn)仔數(shù)。而Darroch等[35]研究結(jié)果表明，與對照組相比，添加大豆殼并未影響母豬的產(chǎn)仔數(shù)。由上述研究可見，添加DF對母豬產(chǎn)仔數(shù)以及斷奶窩仔數(shù)的影響不盡相同，DF來源、類型、復(fù)合比例以及時間均可影響母豬的繁殖性能。

4.8 母豬日糧適宜的DF水平 目前，有關(guān)母豬日糧中DF添加水平尚無統(tǒng)一的營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)。在生產(chǎn)實(shí)踐中，母豬日糧中的DF水平在3%～5%。錢利純等[36]研究發(fā)現(xiàn)，含6%粗纖維的飼料組與含4%粗纖維的飼料組相比，前者顯著提高了母豬產(chǎn)仔數(shù)。張虎等[32]的研究結(jié)果同樣表明，提高妊娠母豬日糧中的粗纖維水平能夠維持母豬體況，提高母豬繁殖性能，并且當(dāng)粗纖維水平達(dá)到9%時效果最顯著。動物營養(yǎng)學(xué)專家吳德教授也建議妊娠母豬的粗纖維水平至少為5%。歐洲國家養(yǎng)殖水平相對較高，母豬問題相對較少，如荷蘭de Heus公司推薦妊娠母豬日糧中粗纖維的最低水平為7%。筆者推薦后備母豬、妊娠母豬和哺乳母豬日糧中粗纖維的最低水平分別為5%、6%和4.5%，并且要注重復(fù)合DF中各纖維原料的比例結(jié)構(gòu)及其持水性和發(fā)酵能力。

5 DF利用需要注意的問題

在母豬實(shí)際生產(chǎn)中還應(yīng)注意以下幾個問題：①必須掌握各DF原料的營養(yǎng)成分，以保證搭配比例合理且添加水平適宜；②母豬采食高DF日糧時，應(yīng)提供更多的采食時間或次數(shù)，同時滿足其對能量的需求量；③由于動物采食DF會導(dǎo)致其體增熱增加，尤其是在高溫季節(jié)，適當(dāng)調(diào)整配方中脂肪和碳水化合物比例，并且注意DF源的衛(wèi)生質(zhì)量（如霉菌毒素和病原菌的污染風(fēng)險）；④母豬料中添加優(yōu)質(zhì)DF可能會增加飼料成本，對其廣泛應(yīng)用產(chǎn)生一定限制。

日糧中添加DF尤其是復(fù)合DF可起到保護(hù)腸道健康、提高繁殖性能、改善母豬福利和增加養(yǎng)殖效益等作用。因此，筆者將繼續(xù)深入研究復(fù)合DF在母豬各階段日糧中的適宜添加比例和具體的作用機(jī)制，以期為纖維性飼料在母豬生產(chǎn)中應(yīng)用提供更多的理論依據(jù)。

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S828

A

10.19556/j.0258-7033.2017-09-021

2017-08-10；

2017-08-24

沈陽市科技計(jì)劃項(xiàng)目（F17-162-3-00）；國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-35）

朱秋鳳（1983-），女，河南人，碩士，畜牧師，主要從事技術(shù)配方工作，E-mail：qiufengzhizhou@163.com *通訊作者：邵彩梅，E-mail：cmshao@263.net