竹纤维饲料原料的开发应用研究进展

代发文 ， 杨瑶君 ， 江 奕 ， 林 涛

（1.乐山师范学院，四川乐山，614000；2.竹类病虫防控与资源开发四川省重点实验室，四川乐山，614000；3.广安市饲料工业管理站，四川广安 638000）

1 纤维原料在猪料中的应用及其作用机制

膳食纤维被称为第七大营养素，近年来国内外开展了大量有关猪日粮纤维营养的研究应用，应用效果见表1所示。从不同来源纤维原料的应用研究报道来看，提高日粮纤维水平有利于提高母猪繁殖性能和仔猪生产性能，推断妊娠母猪的适宜粗纤维≥7.5%，但不同试验的适宜纤维水平不同或有的试验未见显著正向调控作用，这可能与动物生理阶段、原料纤维组成和纤维特性有关。

近年来，针对日粮纤维组成对动物的生理调控及应用效果开展了大量研究，见表2所示，进一步丰富了纤维营养应用方案。可以看出，增加妊娠母猪日粮可溶性纤维水平有利于提高新生仔猪生产性能，推断妊娠母猪适宜纤维组成为可溶性纤维（SF）≥3.0%，不可溶性纤维（ISF）/可溶性纤维（SF）≤6.5。不同研究报道中关于不同来源可溶性纤维在调控产仔性能、养分消化率、妊娠母猪饱感、哺乳母猪采食量和新生仔猪发育等方面的应用效果差异可能与母猪饲喂管理程序和纤维理化特性有关。

纤维理化特性包括持水性、吸水膨胀性、可发酵性、黏性、吸附性、阳离子交换能力等，并可能与纤维形态结构和分子大小有关。Chenquan等（2016）以魔芋粉（KF）、预糊化玉米淀粉加瓜尔胶（PG）、预糊化玉米淀粉加黄原胶（PX）配制出不同持水性和吸水膨胀性日粮饲喂小鼠，结果发现具有高持水性、吸水膨胀性和可发酵性的KF和PG组饱感增加，采食行为减少，采食量和增重降低。Chenquan等（2017）以不同持水性和吸水膨胀性的可溶性纤维进一步开展小鼠饲喂试验，结果发现高持水性和吸水膨胀性的可溶性纤维组胃食糜的持水性和吸水膨胀性显著增加，盲肠食糜重量增加，进而平均采食量显著降低。上述研究报道表明，纤维原料调控效果可能受纤维理化特性影响，而不仅仅取决于纤维水平和纤维原料组成。

综上所述，增加母猪纤维水平可能有助于改善母猪繁殖性能和仔猪生产性能，调控效果受纤维原料来源、纤维组成和纤维理化特性等多因素影响。这也揭示在开发新型纤维饲料资源时，需进一步关注其纤维组成和纤维理化特性，尤其是持水性、吸水膨胀性、可发酵性和养分可利用性。

表1 纤维营养在猪料中的应用效果

2 国内竹纤维饲料资源开发研究进展

我国是世界上竹类资源最丰富的国家，共有竹类植物40余属，500余种，面积、蓄积量、竹制品产量和出口额均居世界第一，素有“竹子王国”之誉。目前国内关于竹纤维饲料的开发和应用研究报道较少。Liu等（2000）在氨化稻草日粮基础上添加新鲜和蒸煮竹笋壳饲喂肉牛，结果发现竹笋壳干物质基础中性洗涤纤维（NDF）73.8%，蒸煮后下降，而蛋白水平增加，添加竹笋壳可显著提高日增重和改善料肉比，分析可能与其粗蛋白质和瘤胃降解率较高有关，这表明开发竹笋壳作为反刍饲料是安全可行的，同时也可解决废物污染问题。陈杰（2012）通过研究优化提取、浓缩工艺获得的竹叶和竹粉提取物均表现较好抑菌效果，制备成天然添加剂用于肉鸡具有明显抗冷应激作用，降低死亡率；韦峰（2015）研究发现，不同品种竹叶提取物对大肠杆菌抑菌效果存在显著差异，对提取物进行分离纯化40%～60%抑菌物质保留在乙醇流份中，白腐真菌处理竹屑对纤维素和木质素的降解明显高于自然发酵；Quan等（2019）研究发现，有机溶剂提取100 kg干毛竹竹叶可获得2.65 kg提取物，以10 g/L竹提取物处理蚜虫，杀死率达到53.22%，竹叶石油醚提取物杀死率达到82.76%，与化学杀虫剂合用具有协同增效作用。

上述研究表明，竹原料纤维含量高，具有抗应激、抑菌和杀虫的有益成分。近年来市场上也出现了一些竹粉纤维饲料产品在猪料中的推广应用。通过测定不同生产厂家竹粉理化性质，结果发现竹粉纤维含量明显高于麸皮，持水性和吸水膨胀性略高于麸皮，未检出赤霉烯酮和呕吐毒素，见表3所示。竹粉1和竹粉2粗纤维含量和纤维持水性相近，但纤维组成NDF和ADF含量差异较大；与竹粉1相比，竹粉2具有较多明显弯曲的纤维管束且纤维管束较长。两种竹粉产品在纤维组成和形态上的差异，可能与竹粉来源品种和加工工艺差异有关，有必要建立饲用竹粉行业标准，并进一步研究纤维组成和理化特性，以更好地指导竹粉应用方案。

表2 日粮纤维组成对动物的生理调控及应用效果

表3 竹粉纤维饲料理化指标

近年来国内研究者在竹材生物质转化技术和纤维改性方面开展了大量研究，有望为定向改性竹纤维，提高其利用价值提供参考。谢九龙（2014）研究发现，微波加热液化能提高竹材液化率，与竹青部位相比，竹黄具有较低的纤维素和木质素，且含有较高的薄壁组织和输导组织，相同条件下，竹黄液化效率高于竹青。周儒森（2017）在生物质多元醇竹材液化中引入等离子体辅助，等离子体放电过程产生了大量具有强氧化性的OH自由基，能够迅速氧化糖苷键和其他大分子物质，促进纤维素等快速降解，进而实现常压快速液化。孙丰泽等（2011）采用辐照处理竹材，结果发现随着辐照剂量升高，竹材纤维素结晶度呈现先升高后降低的趋势，半纤维素发生降解，木质素由非酚型向酚型转变。Huanhuan等（2018）采用100℃膨化挤压处理莲藕，结果发现膨化处理可改变莲藕粉和莲藕可溶性纤维的显微结构，降解纤维和半纤维，膨化莲藕组提取的可溶性纤维持水性、吸水膨胀性和乳化性显著高于未膨化组。上述研究表明，通过物理加工处理可以改变纤维结晶度和显微结构，促进纤维分解，调控纤维理化特性，利用竹黄进行加工可能比竹青更适于纤维特性改造。

纤维素是由葡萄糖通过β-1，4-糖苷键连接而成的大分子，半纤维素是由多种不同类型单糖构成的异质多聚体，其聚合度普遍低于纤维素，通过定向生物处理技术可实现对纤维素的有效降解。张群（2015）利用纤维素酶和木聚糖酶酶解毛竹竹粉，结果发现两种酶共浴处理2 h的还原糖产量明显高于单一酶作用效果。李寒等（2015）研究发现，竹屑木聚糖在25 U/g内切木聚糖酶定向水解下，低聚木糖得率为39.49%，竹屑木聚糖抽提剩余物在25 U/g纤维素酶和4 U/g β-葡萄糖苷酶条件下水解72 h，纤维素水解得率64.05%。上述研究表明，竹粉纤维结构复杂，需要利用多种酶进行协同降解，这就需要考虑不同酶的最适温度和pH条件以便协同作用减少生产工艺环节设计。

综上所述，虽然关于竹纤维饲料原料开发应用研究报道较少，但其具有很大开发价值，而且目前市场已有少量竹粉纤维饲料原料产品应用。从纤维营养理论体系来看，研究建立竹类纤维饲料原料标准，进一步开展物理加工处理或定向生物处理研究对纤维结构进行改性或降解纤维素，对提升竹类纤维饲料原料应用价值具有非常重要的意义。

3 国外竹纤维饲料资源开发研究进展

国外有关竹纤维饲料的应用研究主要集中在有机养殖和反刍动物应用方面，并表现出良好的应用效果。Carmelita（2015）以新鲜竹叶替代有机发酵饲料，结果发现竹叶纤维可增加肉鸡肠道长度，提高采食量和增重。Kanji Okano等（2009）以白腐真菌32℃发酵处理竹粉，可显著降低NDF残渣灰分和木质素含量，发酵处理15周组显著低于处理10周组。Michimasa等（2013）以白腐真菌32℃发酵处理3年生毛竹全竹粉替代苜蓿草用于饲喂羊，结果发现发酵处理组干物质、有机质和酸性洗涤纤维消化率及总可消化养分显著高于未发酵处理竹粉组。上述研究表明，开发竹纤维饲料原料用于动物是安全的，采用微生物发酵处理可以提高其养分利用价值。Mária等（2017）研究发现，品种、竹龄、竹材部位可显著影响竹粉营养成分，不同来源竹粉含糖量0.94%～13.4%，淀粉1.75%～16.89%，灰分0.87%～2.77%，粗蛋白质1.31%～2.03%，不可溶纤维62.54% ～89.79%，并指出嫩竹杆（3年）有望作为纤维和淀粉食物来源。

此外还开展了竹醋液、竹碳等开发应用研究，并取得较好应用效果。Kook等（2005）研究报道，在育肥猪料中添加2%竹醋液可显著改善猪生产性能和肉品质，日增重显著增加，背膘厚度显著下降，不饱和脂肪酸显著增加，腥味降低，口感明显改善。Do Thi Thanh等（2006）通过两个山羊试验发现，添加0.5 g/kg体重竹碳可显著提高有机质和粗蛋白质消化率及日增重，但对NDF和ADF消化率无显著影响。Quaiyum等（2014）研究表明，在鲶鱼料中添加2%竹碳可显著提高小肠绒毛高度，降低水中氨氮浓度，增加增重和成活率，降低料肉比，该竹碳采用竹切成小块后置于密封铁罐中高温过火1 h以上，灰分含量6.5%，钾含量2.1%，pH 8.5。 Yamauchi等（2010）在蛋鸡日粮中添加含竹醋的竹炭，发现其可以显著改善蛋鸡肠绒毛结构，提高蛋产量，对粪便氨气和蛋黄多元酚含量有一定改善作用，添加剂量以1.0%为宜，添加1.5%有下降趋势。

综上所述，开发竹纤维饲料是可行的，竹材中含有的有益成分有利于肠道发育，通过生物发酵处理可提高其利用价值。

4 展望

竹原料具有资源丰富、纤维含量高、含活性成分等优点，随着物理加工和生物处理技术的发展，未来竹纤维饲料原料的发展将有可能在以下几个方面开展研究和应用：（1）专用竹纤维饲料原料竹品种的种植；（2）竹纤维饲料原料定向改性加工工艺；（3）竹纤维饲料原料的营养和功能特性评估；（4）竹纤维饲料原料在不同动物中的应用方案；（5）功能性竹纤维饲料原料开发。