膳食纖維在母豬中的應用

■張智明 程軍波 羅 正

（建明（中國）科技有限公司，廣東珠海519040）

纖維性原料作為替代性原料，大大減輕了常規原料的供應壓力，同時也帶來了配方成本的節約。由于單胃動物體內沒有可以消化纖維的酶，纖維長期以來被作為抗營養因子。隨著技術的進步，纖維作為第七大營養素，其對腸道微生物的調控、腸道形態的影響、免疫功能的促進等方面研究越來越多。母豬后腸道食糜中的微生物數量十分龐大（1010～1011個/g），是生長豬的6.7倍[1]。同時，食糜在大腸的滯留時間為20 h左右。因此，母豬具有強大的利用纖維的生理基礎。非洲豬瘟造成了能繁母豬存欄量的大量減少，全面認識纖維在母豬中的應用，從而指導現實生產和改善生產成績顯得十分必要。

1 膳食纖維的定義

20世紀70年代，Trowell等首次把膳食纖維定義為對人體消化系統中酶的水解具有抗性的木質素和細胞壁多糖的總和[2]。2007 年，歐洲食品安全委員會定義膳食纖維為不能被動物內源消化酶分解、小腸無法消化吸收的所有碳水化合物的總稱，包含以下4類：①非淀粉多糖；②抗性低聚糖；③抗性淀粉；④木質素。

2 膳食纖維的理化性質

2.1 水合作用

水合作用是指溶脹力、水溶性、持水力和水結合力[3-4]。水溶性是對纖維進行分類的重要依據，它并不是指膳食纖維溶于水的能力，而是指與水結合形成膠態懸浮體的能力[5]。根據水溶性，膳食纖維可以分為可溶性纖維和不可溶性纖維?？扇苄岳w維主要包括葡聚糖、果膠、部分纖維素、阿拉伯木聚糖和瓜爾膠等；不可溶性纖維主要包括纖維素、部分半纖維素和木質素等。持水性是指每單位重量的纖維所能吸收水分的量。不同膳食纖維的化學組成、結構、物理特性和加工特性均會影響持水性以及溶脹性。譚成全[6]總結了幾種不同原料及加工方式對水合特性的影響，見表1。

2.2 黏性

膳食纖維的黏性是由可溶性纖維的水合作用造成的，水合作用的速率影響其黏性。Vuksan 等[7]的實驗發現短時間內葡甘聚糖、纖維素和新型非淀粉多糖的黏度均小于2 cp，但是75 min后葡甘聚糖和新型非淀粉多糖的黏度分別為41 cp和70 cp，纖維素的黏性變化不大。另外，黏性也取決于可溶性纖維的分子質量，通常分子量越大的黏性越高[8]。非淀粉多糖的黏性是其抗營養作用的重要原因之一。

表1 加工方式對纖維原料水合特性的影響

2.3 發酵性

不同膳食纖維間的發酵能力差異很大，詳細可以參考圖1[9]?？扇苄岳w維的發酵能力強于不可溶性纖維。大部分的可溶性性纖維可以被盲腸和結腸前端的微生物發酵，而不可溶性纖維的發酵可持續到結腸后端[10]。膳食纖維的發酵產生短鏈脂肪酸（乙酸、丙酸和丁酸等），而短鏈脂肪酸可用于供能，改善腸道健康和調控微生物區系。

3 膳食纖維的分析方法

膳食纖維的分析方法主要包含粗纖維法、洗滌纖維法和總膳食纖維法[11]。粗纖維法由于其穩定性和可重復性被廣泛用于質量控制，但是該方法對纖維素、半纖維素和木質素的回收不完全。洗滌纖維法將非淀粉多糖分為NDF、ADF和木質素。木質素和ADF的差為纖維素，ADF和NDF的差為半纖維素。盡管該方法被大量使用，但是不能回收可溶性膳食纖維，如果膠、樹膠和β-葡聚糖。原料中的可溶性纖維含量越高，該方法測定的總膳食纖維的準確率就越低?？偵攀忱w維法的檢測比洗滌法回收的纖維組分更多，但是無法回收可溶于含水乙醇的低聚糖。該方法常用的檢測有Uppsala 方法和Englyst 方法。Uppsala 方法將非淀粉多糖分為淀粉酶抗性多糖、糖醛酸和木質素，而Englyst 法的最終檢測結果不包含木質素和抗性淀粉。盡管總膳食纖維方法的檢測更接近原料中纖維的實際含量，但是檢測耗時、費力且昂貴。

圖1 根據發酵能力劃分的膳食纖維化學成分

4 膳食纖維在母豬中應用

4.1 對母豬飽腹感和刻板行為的影響

妊娠期由于限飼管理，不能滿足母豬的采食動機和飽腹感，從而引起母豬的刻板行為（咬欄、空口咀嚼和過度飲水等）[12-13]。母豬的飽腹感得不到滿足，會對繁殖性能造成負面的影響[14-15]。膳食纖維影響母豬飽感的機制主要包括以下兩個方面：一方面是由于纖維的黏性和水合特性刺激胃壁，使胃膨脹并延緩胃排空；可溶性纖維的黏度也減緩食糜在胃腸道的流速并降低消化吸收，最終影響飽感。Carlos等[16]通過增加妊娠日糧總膳食纖維的含量改善了母豬的刻板行為。A. Sapkota 等[17]通過添加膳食纖維和可發酵碳水化合物來改善母豬的攻擊性，并認為抗性淀粉和大豆皮的效果較好。另一方面通過后腸道微生物發酵產生SCFAs 發揮一系列的生理作用。Moss 等[18]的研究表明SCFAs可以刺激腸細胞對胃腸道激素的釋放，通過化學途徑提高機體的飽感并降低采食量。其中，腸道激素胰高血糖素樣肽（Glucagon-like peptide, GLP-1）和多肽YY（Peptide YY, PYY）可以抑制動物食欲和能量攝入。De Leeuw等[19]的研究發現SCFAs的緩慢釋放，穩定血糖濃度，可提高餐間飽感。餐間飽感的提升也有利于牧場從兩餐飼喂降低為一餐飼喂，降低工人的工作量。在影響飽感的同時，膳食纖維的溶脹性，增加了胃腸道容積，有利于泌乳期采食量的提高；同時，血糖的穩定，有利于繁殖性能的提升。但是，膳食纖維對飽感的影響在商品豬和泌乳階段會造成采食量的降低，需要得到合理的控制[20]。

4.2 對泌乳性能的影響

膳食纖維對泌乳性能的影響主要體現在對初乳品質的改善和采食量的提高。膳食纖維在后腸道的發酵產生SCFAs，其中乙酸的產生有利于初乳中乳脂率的提升。乳脂率的提升提高了初乳的能量水平，會對出生24 h的仔豬的存活率產生積極的影響。另外，Loisel 等[21]的研究發現，高纖維飼糧縮短了新生仔豬的采食初乳的時間間隔，顯著提高了初乳的攝入量（P＜0.05），這對仔豬后期的生長和存活具有積極意義。泌乳期采食量是母豬泌乳量的關鍵因素，不僅關系到仔豬的生產性能，也關系到泌乳期母豬背膘的損失，進而影響母豬的繁殖性能和空懷間隔。由于纖維對日糧能量濃度的稀釋作用，為了妊娠前期背膘的恢復和妊娠后期胎兒的生長，母豬需要采食更多的日糧。加之膳食纖維的吸水溶脹性，提高了胃腸道的容積，有利于泌乳階段高采食量的需求。C. Q. Tan等[22]的研究表明妊娠階段使用含有高可溶性纖維的魔芋粉提高了泌乳期的采食量。另外，分娩前后的環境、飼糧和生理等發生重大變化，這些應激使母豬容易出現腸道菌群失衡、屏障功能的下降、氧化應激的加劇，胰島素的抵抗，甚至泌乳障礙綜合征[23]。Nadine 等[24]的研究報道，妊娠后期添加膳食纖維可以調節母豬腸道微生物區系和環境氧化應激，進而提高胰島素敏感性。Mosnier 等[25]研究發現母豬妊娠后期和泌乳前期的胰島素敏感性與泌乳期采食量呈負相關。

4.3 對繁殖性能的影響

大量的研究表明適當的提高妊娠階段的膳食纖維水平可以提高母豬產子數[26]。李浩等[27]總結了近13篇左右的文獻表明整個妊娠期飼喂不同梯度的纖維濃度的飼糧，合適的纖維濃度可以提高產仔數，但是妊娠后期的纖維濃度對產活仔數無顯著效果。這可能是由于妊娠前期，微生物發酵產生的SCFAs，減少下丘腦——垂體的負反饋，降低了母豬血漿雌二醇、孕酮含量，增加促黃體生成激素脈沖頻率，促進卵母細胞的成熟，導致胚胎存活率增加[28]。楊晉青等[29]的研究表明，妊娠日糧添加8%的大豆皮提高了母豬的窩產仔豬數、仔豬初生重和斷奶重。另外，母豬的管理更多的是激素的管理，而部分繁殖激素儲存在背膘中，所以實際生產中背膘的管理尤其重要[30-32]。背膘影響著母豬的繁殖性能、使用壽命、能量和脂溶性物質的儲存以及隔熱等。前文所述，膳食纖維在妊娠期稀釋能量濃度，防止母豬過肥，同時增加泌乳期采食量，減少泌乳期背膘的損失。通過膳食纖維的使用，控制合適的背膘才是影響繁殖性能的關鍵。另外，妊娠期飼喂合適的膳食纖維可以改善仔胎兒的生長發育，從而影響仔豬的生長發育。伍劍等[33]研究發現母豬妊娠期添加復合膳食纖維改善了LPS誘導的后代仔豬免疫應激。

4.4 對便秘的影響

母豬便秘是影響母豬生產的嚴重問題。便秘會造成體內毒素增加，繼而引起器官損傷和炎癥；便秘會造成母豬厭食，分娩無力，難產；便秘也會使母豬暴躁，容易壓死小豬等。不可溶纖維可使腸動力增強，促進腸道蠕動，使食糜在腸腔內的停留時間縮短，緩解便秘的同時，也減少毒素的損傷。毛春瑕等[34]的研究表明發酵蘆筍下腳料可以減少母豬妊娠和泌乳階段的便秘，并改善乳汁質量。Jergensen等[35]的研究發現高纖維日糧可以提高食糜在回腸末端的流通速度5～6倍，提高腸道蠕動40%，顯著降低便秘。鄧敦等[36]通過使用蘋果渣改善了妊娠母豬的便秘情況。膳食纖維的發酵產生的SCFAs，有利于腸道pH值的降低，促進有益菌的增加，抑制有害菌的定植，從而穩定菌群平衡，也有利于便秘的改善。需要注意的是，不同生理階段母豬的腸道容積，腸道微生物結構和數量均會影響對纖維的發酵能力。通常，隨著母豬胎次的增加，母豬對纖維的消化利用率越高。如果日糧纖維的含量過高，超過了母豬的利用能力，反而會造成便秘和降低生產性能。為了維持腸道微生物的穩定性，營養工作者需要注意日糧的過渡，特別是妊娠料與泌乳料纖維含量和種類的差異。

5 小結

綜上所述，膳食纖維的合理使用對增加母豬飽腹感，提升泌乳性能，改善繁殖性能和便秘的預防均有良好的作用。但是膳食纖維的作用也受纖維來源和加工方式、穩定性、添加水平、母豬品種和生理階段的影響[37-40]。精確評估原料的水合特性，可溶性纖維與不可溶纖維的比例，可發酵膳食纖維的含量等將對膳食纖維的應用具有十分重要的意義。