膳食纤维组成是复杂的,这是一个简短的信息。但动物营养学家清楚,解开这种复杂性的关键是解释分析数据和纤维成分所引起的生物反应。
根据日粮结构的不同,膳食纤维可被视为是对动物有益的或有害的。当膳食纤维发酵不良时,其仍能促进上皮细胞的再生和良好的粪便质量。当膳食纤维快速发酵时,它们为动物肠道菌群提供营养,从而产生有益的代谢产物,促进动物健康。相反,过度发酵的膳食纤维会导致渗透压失衡和其他肠道疾病。那么有哪些观察和描述纤维的新方法?它们是如何帮助动物改善日粮结构呢?
粗纤维概念是人们在19 世纪60 年代发展起来的,用于估计饲料中难以消化部分(AAFCO, 2017)。但是这种对膳食纤维进行分类的方法是粗略的,在现代日粮配方中,对于简单的单胃动物而言,这种方法可用的有用信息很少。不幸的是,这种方法和标签上的保证至今仍在使用。在可以使用许多其他方法中,洗涤剂方法和总膳食纤维方法最为普遍。洗涤剂方法包括中性洗涤纤维(NDF)、(耐)酸性洗涤纤维(ADF)和(耐)酸洗木质素(ADL)(见图1)。这些方法可以分别识别饲料成分中的不溶性半纤维素、纤维素和木质素。
总膳食纤维(TDF)方法论涵盖了更广泛的纤维类型,可分为不溶性膳食纤维(IDF)和可溶性膳食纤维(SDF)。结合洗涤剂分析,可以了解膳食纤维来源的化学成分和功能。这些只是基于用于测量的分析方法的值。它不能解释纤维基质的生理效应或复杂性,因为膳食纤维的来源是异质而广泛的,其化学成分并不能说明全部情况。了解发酵速率和纤维来源将被降解的程度,这对于确定生理效应和该效应在肠道中的发挥位置是很重要的。在发酵过程中,食物纤维、微生物群和信息流的复杂性是惊人的。
当考虑到一个关键的日粮结构成分:时间,膳食纤维的复杂性就开始显现出来。对人类和动物的营养研究揭示了,什么时候吃和吃什么同样重要(van Erp,2019 年)。由于大多数生命过程都是通过不断周期变化事件来控制的,而进食时间是同步生化活动的主要提示,因此可视化的发酵速率并不是一成不变的事情,发酵速率是进食时间的延长,营养成分的输送速率的改变,其产生影响包括动物的生长速度,能量分配,繁殖和总体健康状况。其目标是匹配微生物物种的营养需求,这些微生物物种存在于每日循环周期变化中(Sinturel et al.,2017;帕克等人,2019 年;Uhr 等人,2019 年),应确保在生命周期的适当时间提供适当的营养。为了应用这一营养概念,必须建立一个线性模型,能够在保持可加性的同时容纳动态成分。
当膳食纤维的动力学被纳入对成分分析数据的理解中时,人们不仅可以了解它在肠道中引起的反应,而且还可以了解膳食纤维在肠道中何时何地引起反应。这些新的信息有助于增强畜禽的活力。例如,在幼年动物中,利用膳食纤维动力学可以实现三个目标。第一个目标是使用可快速发酵的膳食纤维来帮助幼小的动物从母乳中过渡到正常采食,母乳中还含有低聚糖和其他碳水化合物形式的可快速发酵的膳食纤维。这种快速发酵刺激了双歧杆菌的生长,其与病原菌竞争并减少了病原菌的繁殖。第二个目标是向幼小的动物提供可缓慢发酵的膳食纤维,以维持整个大肠部位的碳水化合物发酵。第三个目标是通过使用不易发酵的膳食纤维来优化肠道蠕动,畅通排便,平衡渗透压和改善其粪便质量。动物(宿主)从纤维中获得的营养很少,但如果没有纤维,肠道消化过程就会被改变。膳食纤维发酵速率和物理特性间需要保持平衡(通过动力学而同步),以优化动物的健康。
膳食纤维在动物营养中的两个关键点,在目前尚未被研究透彻的领域发挥着主要作用:微生物种群结构和营养同步。当我们在线性优化的日粮配方中加入一个新的维度:时间,膳食纤维在动物健康中的作用之谜开始被破解。将时间因素融入到成分特性中,可以使营养学家将日粮配方的重点放在营养消化同步、微生物数量增加和动物性能改善上。破解膳食纤维密码可以改善动物的整体健康状况和性能,从而提高经济效益。