日粮纤维在妊娠母猪饲粮中的研究进展

陆 奇，韩淑敏，李建涛*

（1．沈阳农业大学动物科学与医学学院，辽宁沈阳110866；2．辽宁九州生物科技有限公司，辽宁铁岭112000）

日粮纤维是一类复杂的营养素，在猪日粮中占有重要的地位，对妊娠母猪的生产性能具有显著影响，对于改善仔猪腹泻及缓解断奶应激也有明显作用。由于日粮纤维难以被动物胃肠道消化吸收并产生能量，所以曾一度被认为是一种抗营养因子。但随着对于日粮纤维研究的深入，很多学者发现了其对动物有很多益处，因此，日粮纤维也不再被认为是抗营养因子[1]。同时，日粮纤维还是一种重要且可持续的营养方案，被认定为第七类营养素。但是关于日粮纤维的定义仍无较明确的概念，所以对于其组成成分、具体功能、实际应用等方面也无特别明确的标准。文章主要阐述了日粮纤维的相关理论，并简单介绍其在妊娠母猪生产中的应用，旨在为日粮纤维在妊娠母猪的实际应用中提供参考。

1 日粮纤维的定义

日粮纤维这一名词最早于1953年提出，是指植物细胞中不能被消化的部分[2]。从生理学角度来看，日粮纤维指不能被哺乳动物消化酶所降解的所有植物多糖和木质素[3]；从定量分析方法来看，日粮纤维由包含植物细胞壁等的不可溶纤维（IDF）和中性洗涤剂可溶纤维（NDSP）两部分组成[4]；从化学角度来看，日粮纤维则由非淀粉多糖（NSP）和木质素（ADL）组成[5]。研究表明，日粮纤维是指除淀粉之外所有碳水化合物的总称，包括纤维素、半纤维素、木质素、β-葡萄糖果胶、多聚果糖和部分低聚糖，是在植物性饲料中，不能被动物的胰腺或小肠消化酶所消化的细胞壁成分[6-7]。日粮纤维是一类存在于麸皮、米糠、饼粕、谷类等饲料原料中[8]，在动物体内消化较慢或无法消化的碳水化合物。最新国际食品法典委员会与AACC联合提出：日粮纤维指不能在胃和小肠中被消化和吸收、聚合度不小于3的碳水化合物。

对于猪来讲，日粮纤维的健康功能主要来源于其益生作用。益生作用主要包括：无法被哺乳动物的消化酶降解，可被肠道微生物发酵，可选择性地刺激肠道细菌的生长与活性，进而改善宿主的健康状况。具有益生作用的碳水化合物有独特的化学结构，聚合度范围在3~30之间。

2 日粮纤维的理化性质、分类及营养作用

2.1 日粮纤维的理化性质

日粮纤维的理化性质独特，在妊娠母猪生产中发挥着重要的作用。由于日粮纤维的结构是多孔状，含有很多亲水基团，因此有较强的水和性，即溶解性、持水力和吸水膨胀性[9]；当日粮纤维与液体混合时，其多糖与多糖成分之间的物理黏结而形成凝胶，即黏性[10]，水合作用影响着黏性。通常情况下，日粮纤维结构中一般带有羧基、羟基等活性基团，这些基团会与周围的阳离子发生可逆性交换，即阳离子交换能力[11]。日粮纤维由于其分子表面含有很多活性基团，具有一定的吸附能力，可以吸附内毒素、胆汁酸、胆固醇等。日粮纤维在母猪肠道后段具有一定的发酵性[12]。

2.2 日粮纤维的分类

NSP是一种细胞壁多糖，是除淀粉以外所有存在植物组织中的碳水化合物的总称[13]，主要包括纤维素、半纤维素、果胶等。纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖，不溶于水，具有调节肠道微生态，刺激肠道蠕动的作用。半纤维素是由几种不同类型的单糖构成的异质多聚体，分为可溶性半纤维素和不可溶性半纤维素。果胶是一种复杂的大分子多糖。

根据日粮纤维溶解性，可将其分为可溶性纤维（SDF）和（IDF）。可溶性纤维包括果胶、β-葡聚糖、果聚糖等；不可溶性纤维主要有纤维素、部分半纤维素和木质素。根据日粮纤维在动物后端肠道的发酵性，可将其分为可发酵纤维（益生碳水化合物+可溶性NSP）和不可发酵纤维（不可溶性NSP+ADL），可发酵纤维又可分为快速发酵纤维和慢速发酵纤维。可溶性纤维一般具有较强的发酵能力，主要在肠道前段发酵；不可溶纤维因具有较高的保水力，发酵速度较慢[14]。日粮纤维的各个成分中，纤维素与半纤维素是供给肠道微生物发酵的主要成分；木质素是一类极其复杂的高分子聚合物，无法被动物分泌的消化酶以及肠道微生物分解[15]。因此，木质素可能是一类不可发酵纤维，日粮纤维的溶解性和发酵性与饲粮中木质素的含量密切相关。对于日粮纤维在动物肠道内的可发酵性，仍有待研究。

2.3 日粮纤维的营养作用

在日粮纤维中，可溶性日粮纤维能够降低血清胆固醇的含量及血液中葡萄糖的水平，并延缓小肠对葡萄糖的吸收；不可溶性日粮纤维具有促进肠道蠕动及润肠通便的作用[16]。可发酵纤维能够增加肠道的完整性，降低蛋白质在肠道后段的发酵；同时，可发酵纤维能够被猪肠道微生物发酵，其产物包括乙酸、丙酸、丁酸等短链挥发性脂肪酸[17]，这些产物能够抑制肠道病原菌的生长，促进有益菌的生长及发育，进而维持了相对稳定的肠道状态。短链脂肪酸可以促进胰高血糖素样肽GLP-1分泌，GLP-1对母猪的胃排空有抑制作用，使其产生饱腹感[18]。同时，短链脂肪酸在一定程度上能使母猪在妊娠前期时下丘脑-垂体的负反馈减弱，降低母猪的孕酮和血浆雌二醇的含量，提高黄体生成激素脉冲频率，促进卵母细胞的成熟，增加胚胎的存活率[19]，提升繁殖性能。不可发酵纤维能够刺激肠道蠕动，提高动物采食量，防止病原菌在肠道上粘附和增殖，使粪便成型。

在日粮中添加日粮纤维一定程度上会导致猪对能量、蛋白质、脂类等营养素的消化利用率降低。但是在猪的消化道中，日粮纤维会与类固醇激素结合，对肠-肝循环产生影响，并对类固醇分泌与循环浓度之间的平衡进行调控，能够为猪提供能量，并在一定程度上改善了猪的肠道健康，还有提高免疫力的作用[20]。同时，日粮纤维也可通过提高母猪饱腹感，延缓对碳水化合物的吸收，维持了血糖平衡[21]。

3 纤维常用的化学分析指标

目前已知的日粮纤维分析方法有4种，Van Soest法、化学法、酶-色谱法和总膳食纤维测定法[22]，其中化学分析法在实验室中较常用。文章主要介绍ANKOM-F57滤袋法测定方法（具体方法可参考《饲料分析及饲料质量检测技术，第4版，张丽英》）及相关分析指标关系及意义，并列举部分测定数据以供参考。该方法测定的纤维指标在妊娠母猪实际生产中应用较广泛，主要包括粗纤维（CF）、中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）和ADL，主要成分为纤维素、不溶性半纤维素和ADL。

3.1 CF分析方法

CF分析法来源于用于分析饲料原料的Weende概略分析法，用于测定饲料中不能被消化的成分，原理是模拟肠道和胰液分泌物的消化作用。基本方法包括预脱脂处理，将装有（1.0±0.1）g样品的滤袋置于纤维分析仪中，于0.13 mol/L硫酸溶液和0.13 mol/L氢氧化钠溶液中各煮沸30 min，得到的干物质减去灰分即CF。

CF主要包括纤维素、半纤维素、木质素及角质等不溶性有机物，但是测定中纤维素、半纤维素和木质素均有部分损失，因此，CF并不包含所有不能被哺乳动物消化的成分。但CF的含量与饲料原料的质量和掺假情况有着密切的关系，对于饲料营养价值的评定有重要的意义[23]。

3.2 洗涤剂纤维分析方法

洗涤剂纤维分析法主要检测NDF、ADF和ADL，在洗涤纤维分析方法中，无论是NDF还是ADF，均不包括可溶性非淀粉多糖（SNSP）。

3.2.1 NDF分析方法

NDF分析法对于描述饲料的特性具有重要意义，基本方法是将装有（0.50±0.05）g样品的滤袋置于纤维分析仪中，在中性洗涤剂中消煮75 min，得到的干物质即NDF。

中性洗涤剂：将60 g十二烷基硫酸钠、37.22 g乙二胺四乙酸二钠、13.62 g十水合四硼酸钠、9.3 g无水磷酸氢二钠和20 mL乙二醇乙醚全部溶解在蒸馏水中适当加热，全部溶解且冷却后定容到2 L，在消煮前加入20 g无水亚硫酸钠和4 mL热稳定alpha-amylase充分溶解。

NDF由不溶性非淀粉多糖（全部纤维素、不可溶半纤维素）和全部木质素组成[24-25]，能够较准确的反应纤维的实际含量，该分析方法近似还原了饲料原料中不可溶膳食纤维的成分。

3.2.2 ADF及ADL分析方法

ADF分析法的基本方法是将40 g十六烷基三甲基溴化铵加入2 L的0.5 mol/L硫酸溶液中加热溶解作为酸性洗涤剂，然后将装有（0.50±0.05）g样品的滤袋或已测完的NDF滤袋于纤维分析仪中，加入酸性洗涤剂消煮75 min，得到的干物质即ADF。

ADF主要由纤维素和木质素2部分组成。该测定方法可作为测定ADL的准备工作。ADL分析方法是将已测完的ADF滤袋置于72%硫酸溶液中浸泡3 h，得到的干物质减去灰分即ADL。

3.3 CF、NDF、ADF、ADL之间的关系

根据这四项指标的定义中所包含的成分，NDF包含全部的纤维素、不可溶半纤维素和ADL，当NDF中的半纤维素被去除后，所剩余的部分即ADF；当ADF中的纤维素被去除后，所剩余的部分即ADL；而CF的主要成分与NDF相同，其差距就是在测定过程中纤维素、半纤维素和ADL都有损失。因此，我们可以预测，NDF与CF、ADF和ADL是包含与被包含的关系，但其各个成分之间存在的差异有多大还有待研究。同时，结合Van Soest测定碳水化合物的方法可知：半纤维素（HCEL）=NDF-ADF；纤维素（CEL）=ADF-ADL。

3.4 主要饲料原料纤维含量测定结果（见表1、表2）

试验对玉米胚芽粕、小麦次粉、小麦麸、米糠粕、喷浆玉米皮等7种饲料原料中的CF、NDF和ADF进行了测定，每种原料进行60次以上的测定，且每种原料来自多个厂家的不同批次。主要饲料原料的纤维含量平均值见表1，数值范围见表2。

表1 主要饲料原料中纤维含量平均值Tab.1 Average fiber content of main feed ingredients 单位：%

表2 主要饲料原料中纤维含量范围Tab.2 Range of fiber content in main feed ingredients 单位：%

4 日粮纤维在妊娠母猪生产中的应用

日粮纤维能够给妊娠母猪带来饱腹感，减弱其采食动机，原因是日粮纤维降低了日粮在母猪消化道内的排空速度；同时，因为妊娠期内限饲导致母猪的采食量很少满足其需求，产生了饥饿感而引起的规癖行为也会因此减少。其次，单调的生活环境也容易引发母猪的规癖行为。刘素利等[26]研究发现，在妊娠母猪日粮中分别添加2.5%和5.0%的粗纤维，5.0%粗纤维组比2.5%粗纤维组极显著降低了母猪的规癖行为。焦福林等[27]在妊娠母猪日粮中添加糠麸类粗纤维饲料以提高粗纤维含量，母猪的饥饿感和刻板行为明显降低。代发文等[28]在妊娠母猪日粮中添加6.5%水平的粗纤维，在妊娠期20~90 d内，母猪发生空嚼行为的比例从第28 d的15%降低至第90 d的6%~10%。

日粮纤维能够提升母猪肠道菌群的多样性，是影响母猪肠道健康的一个重要因素[29]。日粮纤维能促进母猪肠道内微生物产生纤维素酶、半纤维素酶等用来发酵分解，进而影响短链脂肪酸的形成[30]。Li等[31]在妊娠母猪日粮中分别添加3.9%、5.6%、9.1%、12.8%的不溶性日粮纤维/可溶性日粮纤维，发现低比例不溶性/可溶性的纤维日粮能够增加母猪粪便中及仔猪结肠中短链脂肪酸的浓度。在日粮纤维提升母猪肠道菌群多样性的同时，也改善了其肠道结构。邓敦等[32]在妊娠母猪的饲粮中添加5%~10%水平的苹果渣，发现母猪排便通畅且粪便堆积成型，与对照组相比，便秘发生率降低35%。

日粮纤维可调控妊娠母猪的繁殖性能，包括对产仔性能、激素水平、背膘厚等方面。齐梦凡等[33]在初产母猪的后备期和妊娠期日粮中分别添加5%、10%、15%、20%水平的苜蓿草粉，发现仔猪的初生窝重明显提升，各组分别提升了15%、7%、12%、24%，结果表明，在日粮中添加20%水平的苜蓿草粉对仔猪初生窝重提升效果最好。李扬[34]在母猪连续三胎的妊娠期日粮中添加纤维，发现母猪第一和第二窝仔猪的断奶重以及第二和第三窝仔猪的初生窝重显著提升。尹国安等[35]在妊娠母猪日粮中分别添加3%、5%、7%、9%和11%苜蓿草粉，发现在母猪日粮中粗纤维水平不断提升的情况下，在母猪的妊娠中期和后期内孕酮的浓度先升高后降低，在日粮中粗纤维含量为9%时，繁殖性能最好。张洁等[36]在妊娠母猪日粮中添加7.5%水平的谷糠，发现妊娠母猪在分娩当天比配种时背膘增加11%。在日粮中添加纤维会降低日粮浓度，且过量添加日粮纤维会对动物的生产性能产生影响。不同来源纤维的营养特性存在差异，若使用不当，可能会导致饲料能量浓度和母猪对饲料养分消化率降低，还可能会导致碳水化合物发酵加快并引起胀气、酸中毒等症状。

对于妊娠母猪，推荐添加到日粮中的粗纤维含量为5%~14%；中性洗涤纤维含量为10.8%~19%；非淀粉多糖含量为34%；可溶性日粮纤维含量为2%~4%；不可溶性日粮纤维含量为20.5%[37]。同时，妊娠母猪饲喂日粮纤维的需要量受妊娠时间、胎次等多种因素的影响。母猪妊娠后期对可溶性日粮纤维的需要量要高于前期[38]。随着妊娠母猪胎次的增加，其日粮纤维的需要量也在增加。低胎次妊娠母猪的日粮中可溶性纤维比例较高有利于改善其繁殖性能，而对于高胎次的妊娠母猪，适当提高日粮中不溶性纤维的比例则更有利。

5 结论

综上所述，日粮纤维对妊娠母猪的生产性能具有一定的调控作用。根据不同分析方法提取的纤维含量不同，不同类别日粮纤维的营养作用也有较大的差异。在配置妊娠母猪日粮时，要以肠道健康为目的，根据母猪不同阶段的生理特点，并结合日粮纤维的特性与其对母猪肠道的影响机制配置母猪日粮，才能提高生产性能并获得较佳的经济效益。