中性洗涤纤维在反刍动物营养调控中的应用

袁翠林，于子洋，王利华（青岛农业大学动物科技学院，山东青岛　266109）



中性洗涤纤维在反刍动物营养调控中的应用

袁翠林，于子洋，王利华*
（青岛农业大学动物科技学院，山东青岛266109）

摘要：中性洗涤纤维在粗饲料中含量丰富，对反刍动物具有一定的营养价值。文章对中性洗涤纤维在反刍动物干物质采食量、营养物质消化率、瘤胃内环境、产奶量和乳脂率方面的营养调控作用进行了综述，并介绍了其在未来研究中所需解决的问题。

关键词：中性洗涤纤维；反刍动物；营养调控

粗饲料普遍应用于反刍动物日粮中，其碳水化合物含量丰富，而中性洗涤纤维（NDF）作为碳水化合物的重要组成部分，其含量>50%。中性洗涤纤维主要包括纤维素、半纤维素和木质素等成分，代表饲料中结构性碳水化合物，能够反映动物对饲料的咀嚼、消化等特性。相对于粗纤维来说，以NDF含量来反映日粮中纤维物质营养更具科学性，研究其在日粮中最佳水平对于日粮的合理配制及利用也极具有重要意义。日粮中含有一定量的NDF能够保证反刍动物唾液分泌、反刍行为及瘤胃内环境的正常和稳定，并且日粮中NDF对反刍动物的采食量、营养物质消化率、瘤胃内环境及其生产性能具有一定的调控作用[1]。

1　NDF对干物质采食量的调控

干物质采食量（DMI）决定着维持动物健康和生产所需营养物质的浓度，是科学配制反刍动物饲粮的前提。目前，瘤网胃被认为是消化道调控采食量的主要调控位点。由于食糜能够通过对瘤网胃的填充和膨胀，占据瘤胃空间，阻碍动物采食，故DMI很大程度上受到瘤网胃物理性填充程度的影响[2]。另外，反刍动物的瘤网胃壁上分布了许多连续的接触性受体，食糜重量和体积的累积会对这些受体造成刺激，通过中枢神经系统进行调控，反射性地抑制动物的采食行为，限制动物的干物质采食量。而饲粮中NDF在瘤网胃中发酵及流速均比非纤维成分要慢，其消化程度和降解速率会影响瘤胃食糜的体积，故在瘤网胃物理填充机制中占据重要位置，被认为是DMI的主要调控因子。

关于日粮中中性洗涤纤维浓度对反刍动物采食量的影响在研究报道中一直存在着争议。Kononoff等研究表明，降低日粮中物理有效洗涤纤维（peNDF）浓度能增加奶牛对干物质和peNDF的摄入量[3]。然而，Yang等认为日粮中的peNDF浓度不会影响奶牛DM、NDF和氮等营养物质的摄入量[4]。刘光前等研究表明，NDF含量能够直接影响奶牛采食后瘤胃的丰盈程度，当日粮中含有较高的NDF时，瘤胃会快速充满而减少DMI；当日粮中NDF含量较低时，则会抑制能量的摄入量，也会导致DMI降低。故可根据日粮中NDF水平来确定DMI的上下限[3]。Allen等报道，饲粮中NDF含量>25%时，DMI与NDF含量呈负相关[6]。范铤选用3组泌乳中期的经产荷斯坦奶牛，分别饲喂含NDF 40%、43% 和46%的日粮，结果表明，DMI随着NDF水平的升高而显著降低（P<0.05），NDF水平每升高1个百分点，DMI降低约0.5 kg[2]。

2　NDF对营养物质消化率的调控

日粮中一定含量的NDF有助于维持反刍动物正常的消化功能。若日粮中纤维性物质过少，则不能有效刺激动物对饲料的咀嚼和反刍，并缩短饲料在瘤胃中停留的时间，不利于营养物质的消化吸收。但若纤维性物质过多，会致使瘤胃中易消化的碳水化合物含量减少，降低瘤胃微生物对营养物质的消化利用。张立涛等研究表明，饲粮中NDF水平能够显著影响肉用绵羊对营养成分的表观消化率（P<0.05），其表观消化率与饲粮中NDF水平呈现二次相关，均有先升高后降低的趋势[7]。周汉林等研究发现，日粮NDF水平对中国荷斯坦生长公牛的干物质（DM）、有机物（OM）、NDF和酸性洗涤纤维（ADF）的表观消化率均有影响，DM和OM的表观消化率随着日粮中NDF水平的增加而降低，NDF 和ADF表观消化率则随之线性增加，但其对淀粉的表观消化率无显著影响（P>0.05）。另外，能量表观消化率也随着NDF水平的升高而降低[8]。这主要是由于日粮中纤维水平是反映消化道内源蛋白质排出量的主要影响因素，若纤维含量高，粪内源氮排出量增加，从而降低了日粮的可利用能值，说明动物对NDF含量高的饲料能量利用率较低。孔祥浩等给4月龄羯羊定量饲喂NDF水平分别为30%、35%、 40%和45%的等能等氮日粮，结果表明，NDF 45%日粮组的干物质表观消化率显著低于其他日粮组（P<0.05），而未显著影响到各组日粮的有机物、粗蛋白质、淀粉及各纤维成分的表观消化率（P> 0.05），但NDF 30%和NDF 45%日粮组相应指标均较低，综合分析，确定肉羊日粮的适宜NDF水平为35%～45%[9]。

3　NDF对瘤胃内环境的调控

反刍动物的瘤胃内环境状况直接影响动物机体的健康，而瘤胃pH是衡量瘤胃生理状况的理想指标，其高低是由食糜中挥发性脂肪酸与唾液中缓冲盐等因素综合作用的结果[10]。日粮中纤维性碳水化合物在反刍动物体内经瘤胃发酵会产生乙酸、丙酸、丁酸等挥发性脂肪酸，虽然部分会被瘤胃壁吸收或进入消化道后段，但仍在一定程度上影响瘤胃pH。大量研究发现，日粮中NDF对瘤胃内pH具有一定的营养调控作用。有研究表明，日粮中纤维物质能够结合H+，可起到缓冲作用，同时还能通过咀嚼促进动物唾液分泌的增加，间接增强瘤胃缓冲能力。徐俊等以干奶牛为瘤胃液供体，用体外培养法研究不同日粮中性洗涤纤维水平对瘤胃发酵和消化的影响，结果表明，日粮中添加NDF 36%组的pH和NH3-N浓度均显著高于NDF 32%组（P< 0.05），即NDF水平会显著影响瘤胃pH和NH3-N浓度（P<0.05），适宜的纤维水平对能量的供应和瘤胃发酵环境的正常有着重要的影响[11]。张立涛等报道，瘤胃pH与饲料中NDF含量呈负相关，这是由于当日粮中NDF含量较低时，不能刺激动物分泌较多的唾液，以致瘤胃内环境pH降低，进而改变了肠道内微生物种类、数量以及瘤胃发酵模式；当NDF含量过多时，因动物机体对NDF的消化能力有限，造成瘤胃酸产量减少，pH升高[12]。

4　NDF对产奶量和乳脂率的调控

日粮中纤维性碳水化合物在反刍动物瘤胃内能够产生挥发性脂肪酸，反刍动物所需能量的70%～ 80%都是由挥发性脂肪酸提供的，并且挥发性脂肪酸还是乳糖和乳脂合成的重要前体物，而乙酸与丙酸的比例能够影响乳脂率。当日粮中含有较多的NDF时，乙酸产量增高，使乳脂率提高；NDF含量较低时，乙酸浓度降低，即乙酸与丙酸比值降低，乳脂率下降，但会促进乳糖合成和体脂沉积，有利于动物的育肥[13]。Kendall等给泌乳早期的荷斯坦奶牛分别饲喂含NDF 28%和NDF 32%的日粮，结果表明，奶牛产奶量随着日粮NDF水平的增加而降低，且含NDF 28%日粮组的乳脂产量显著高于NDF 32%水平日粮组（P<0.05）[14]。范铤研究表明，不同NDF水平的日粮对奶牛产奶量的影响不显著（P>0.05），含NDF 40%和43%日粮组的产奶量均要高于含NDF 46%日粮组，这与奶牛的DMI和泌乳净能摄入量是相适应的；乳脂率则随着NDF水平的提高而增加，NDF 40%日粮组的乳脂率显著低于NDF 43%和46%日粮组的乳脂率（P<0.05）[2]。造成产奶量不同的原因可能是所用的粗饲料来源不同，但据报道，不同粗饲料来源的日粮中NDF水平与产奶量之间并无相关性。Yang等研究发现，虽然日粮中peNDF浓度没有显著地影响牛奶中脂肪、蛋白质和乳糖的含量（P>0.05），但乳脂含量随着peNDF浓度的降低而降低[4]。Yang等还研究发现，这种乳脂含量的下降与瘤胃pH和乙酸/丙酸下降一致[15]。关于NDF在泌乳动物日粮中的具体添加量，不同动物有不同的标准。NRC要求奶牛日粮中应含有NDF 25%～30%以维持乳脂肪的稳定。

5　展望

NDF在反刍动物日粮配比中占有重要位置，通过调整日粮中NDF水平能够改善反刍动物的采食量和消化率，进而影响动物机体的健康和生产性能。然而，NDF对反刍动物的生理营养作用效果会根据NDF来源、动物种类、环境等因素的改变而有所改变。例如，非粗饲料来源的NDF在维持瘤胃pH、乳脂率及刺激动物咀嚼等方面的有效性不如粗饲料来源的NDF。另外，有研究发现，日粮中NDF与非纤维性碳水化合物或无氮浸出物的比例对反刍动物的采食量和瘤胃发酵状况有很重要的影响[16]。由于反刍动物对NDF的消化机制及利用机制的复杂性，我国目前还尚未有较完整的NDF饲养标准，故对于NDF的理想添加量及利用方式仍需进一步研究。

[参考文献]

[1] Tjardes K E, Buskirk D D, Allen M S, et al. Neutral detergent fi⁃ber concentration of corn silage and rumen inert bulk influences dry matter intake and ruminaldigesta kinetics of growing steers[J]. Journal of Animal Science, 2002, 80（3）: 833-840.

[2]范铤.日粮中NDF水平及粗饲料NDF降解率对奶牛采食量及生产性能的影响的研究[D].济南:山东农业大学, 2014.

[3] Kononoff P J, Heinrichs A J. The effect of corn silage particle size and cottonseed hulls on cows in early lactation[J]. Journal of Dairy Science, 2003, 86: 2 438-2 451.

[4] Yang W Z, Beauchemin K A. Effects of physically effective fiber on digestion and milk production by dairy cows fed diets based on corn silage[J]. Journal of Dairy Science, 2005, 88: 1 090-1 098.

[5]刘光前,关东嵩,胡柏冬.粗饲料中中性洗涤纤维含量对奶牛消化和生产性能的影响[J].养殖技术顾问, 2013（12）: 47.

[6] Allen M S. Effects of diet on short-term regulation of feed intake by lactating dairy cattle[J]. Journal of Dairy Science, 2000, 83 （7）: 1 598-1 624.

[7]张立涛. 25-50 kg杜寒杂交F1代肉用绵羊日粮NDF适宜水平的研究[D].北京:中国农业科学院, 2013.

[8]周汉林,莫放,李琼,等.日粮中性洗涤纤维水平对中国荷斯坦公牛营养物质消化率的影响[J].海南大学学报（自然科学版）, 2006, 24（3）: 275-283.

[9]孔祥浩,郭金双,朱晓萍,等.不同NDF水平肉羊日粮养分表观消化率研究[J].动物营养学报, 2010, 22（1）: 70-74.

[10]栗文钰. TMR中物理有效中性洗涤纤维对奶牛采食行为、瘤胃发酵、消化率及产奶性能的影响[D].扬州:扬州大学, 2009.

[11]徐俊,侯玉洁,赵国琦,等.不同蛋白和中性洗涤纤维水平对瘤胃发酵,消化和微生物蛋白合成的影响[J].中国畜牧杂志, 2013, 49（7）: 43-48.

[12]张立涛,刁其玉,李艳玲,等.中性洗涤纤维生理营养与需要量的研究进展[J].中国草食动物科学, 2013, 33（1）: 57-61.

[13] Oelker E R, Reveneau C, Firkins J L. Interaction of molasses and monensin in alfalfa hay-or corn silage-based diets on rumen fer⁃mentation, total tract digestibility, and milk production by Hol⁃stein cows[J]. Journal of Dairy Science, 2009, 92（1）: 270-285.

[14] Kendall C, Leonardi C, Hoffman P C, et al. Intake and milk pro⁃duction of cows fed diets that differed in dietary neutral detergent fiber and neutral detergent fiber digestibility[J]. Journal of Dairy Science, 2009, 92（1）: 313-323.

[15] Yang W Z, Beauchemin K A, Rode L M. Effects of particle size of alfalfa-based dairy cow diets on site and extent of digestion[J]. Journal of Dairy Science, 2002, 85: 1 958-1 968.

[16]吴秋珏,徐廷生,王玉琴,等.不同中性洗涤纤维与无氮浸出物比例饲粮对肉牛增重及营养成分消化率的影响[J].畜牧与兽医, 2009, 41（11）: 33-36.

Neutral Detergent Fiber Application in Ruminant Nutritional Regulation

YUAN Cuilin, YU Ziyang, WANG Lihua*
（College of Animal Science and Technology, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, Shandong China）

Abstract:Content of neutral detergent fiber in roughage is rich, it has certain nutritional value for ruminants. In this paper, the nutritional regulation function of neutral detergent fiber in dry matter intake, nutrient digestibility, rumen environment, milk production and butter fat rate were reviewed. Its need to be addressed in future research is⁃sues were introduced.

Key words:neutral detergent fiber; ruminant; nutritional regulation

*通讯作者：教授，硕士生导师，E-mail: lhwang2007@sina.com

作者简介：袁翠林（1989-），女，内蒙古呼伦贝尔人，硕士研究生，研究方向反刍动物营养与饲料科学研究，

基金项目：山东省现代农业产业技术体系羊产业创新团队（SDAIT-09-011-04）

收稿日期：2014-12-26

中图分类号：S816.5

文献标志码：A

文章编号：1001-0084（2015）02-0029-03