膳食纤维在母猪营养中的应用

徐立蛟 贺 喜 成廷水

(1.北京九州互联农牧科技有限公司，北京100029；2.湖南农业大学动物科技学院，湖南长沙410000)

过去20年间，膳食纤维的使用在动物和人类营养领域受到越来越多的关注。最初动物营养学家对膳食纤维的兴趣与廉价食品副产物（如麦秸、燕麦壳、豆皮、甜菜渣、麦麸）的利用率有关。研究表明，纤维除了给动物日粮提供营养素外，还具有更广泛的作用，如促进肠道健康，改善动物福利，减少动物异常行为等。奥地利动物营养研究中心的Klaus Neufeld教授说：“纤维供应不足是造成MMA（无乳）、结肠炎、痢疾和便秘等疾病的诱因之一”。要获得最好的健康和消化水平，动物需要膳食性纤维。

1 膳食纤维的特性

膳食纤维的定义几经修改，到2000年5月，AACC在谷物世界的时代期刊专栏上公布了最终确定的膳食纤维定义：“膳食纤维是指不能被机体消化的可食碳水化合物及其类似物，这些物质不能被小肠消化吸收，但在大肠中可全部或部分发酵。膳食纤维包括抗性淀粉、低聚糖、非淀粉多糖、木质素或与之相缔合的植物成分”。

植物纤维对于杂食性和肉食性动物来说能值是相对较低的。然而膳食纤维较大的堆积性可以通过增加咀嚼时间和刺激胃肠道机械受体（特异饱足感）减少摄食驱动力。由于其粗糙的结构（如麦秸）或高度的持水性(如甜菜渣)使得各种纤维源都是体积比较大，密度比较轻的。可溶性纤维一般会增加肠道食糜的黏性，从而降低胃肠道排空速率，并延缓小肠内养分的吸收。膳食纤维可以部分被肠道特别是大肠的微生物发酵。与不溶性纤维相比，可溶性纤维一般更容易完全且快速地发酵。发酵的终产物如短链脂肪酸（SCFA），如乳酸、丁酸、乙酸、丙酸可以作为猪的能量来源，SCFA可以提供达到28%生长猪的维持能量需要，母猪更高（Bergman，1990；Noblet等，2001）。当葡萄糖的吸收下降时，肠道末端可以利用SCFA（特别是乙酸）（Bergman，1990；Leeuwen等，2007），因此膳食纤维可以增强采食后几个小时的饱足感。可发酵纤维在肠道发酵所产生的SCFA，除了部分满足猪的能量需要外，这些SCFA对于肠道的发育、维持肠道完整性、调节肠道微生物区系等方面具有重要的作用。

膳食纤维虽然不直接提供营养，但具有促进健康的生理学特性，目前膳食纤维已被国内外医学和营养学专家视为“第七营养素”。膳食纤维的生理学功能可以归结为以下几个方面：①促进胃肠蠕动，减少便秘；②清道夫作用：减少病原菌从后肠向前肠转移，膳食纤维的某些成分结构还具有吸附毒素和病原菌的作用；③膳食纤维可以稳定血糖浓度，降低血液胆固醇水平；④那些可溶的/易发酵的膳食纤维在结肠中被发酵，并为结肠中的微生物提供营养，有利于稳定肠道菌群平衡；⑤纤维发酵产生的短链脂肪酸（乙酸、丙酸和丁酸），反过来抑制病原菌的生长。另外丁酸可以为结肠黏膜细胞提供能量，促进上皮细胞的增殖，维持肠黏膜的完整性，从而有益于养分的吸收并预防腹泻；⑥膳食纤维具有持水膨胀的特性，可以增强饱足感，减少动物饥饿引起的异常行为的发生。

2 膳食纤维在母猪日粮中应用效果

2.1 对母猪便秘的影响

集约化饲养的母猪，便秘问题经常发生。母猪便秘对胎儿的发育、母猪精神状况、母猪的采食等存在不利影响。母猪饲料纤维供给不足是导致母猪便秘的重要原因之一。Morz等（1986）试验了怀孕母猪基础日粮添加不同比例的燕麦壳发现，随着燕麦壳添加比例的提高，示踪Cr2O3的排泄速度加快。Timisoara（2007）在怀孕母猪和哺乳母猪饲料中分别添加3%和0.5%的木质纤维（Opticell，万利纤），跟踪了整个阶段粪便干物质含量的变化，发现给母猪饲喂木质纤维增加了母猪粪便的一致性，粪便水分太低导致便秘以及水分太高引起的稀便问题明显减少（见图1）。可见增加母猪纤维的供给，可以促进胃肠蠕动，加快食糜的排空，减少母猪便秘的发生。

2.2 对母猪产仔性能的影响

2009年奥地利St.Florian农业大学的研究显示，在怀孕母猪的饲料配方中添加一种益生木质纤维（Eubiotic lignocellulose）直至产前3 d，显著降低分娩时间(215 minVS 151 min)。分娩时间的缩短可以提高活产仔数，并能够降低母猪和仔猪的应激。据报道,通常饲养条件下，分娩时的死产仔猪达到8%(Van Di⁃jk等,2005),其中大约75%的死产是由于窒息死亡(Van Rens等，2004)。分娩时间缩短后，可以有利于新生仔猪尽早地吃到初乳，这对于仔猪的健康非常有利。Ti⁃misoara兽药大学(2007)进行的试验表明，对照组和饲喂益生纤维组的母猪的生产性能差异显著，与对照组相比，添加益生纤维的母猪活产仔数提高7.8%。Wayne(2011)添加一种益生木质纤维(Opticell，万利纤)在怀孕后期母猪料中替代苜宿粉，发现每窝的活产仔数提高8.8%,且初生重平均提高5.2%(见表1)。Paul(2012)在菲律宾1 200头母猪场做的试验表明，母猪饲喂木质纤维Opticell可以显著提高活产仔数，以及仔猪的均匀度，1 kg以下的弱仔的比例显著降低。对人的研究发现，增加可溶性膳食纤维的摄入，可以增加外周组织对胰岛素的敏感性，改善血糖的控制(Landin等，1992)。因此在前期提高膳食纤维的水平，可以增加血液胰岛素的浓度,增加母猪的排卵率,从而提高母猪的产仔数。Grieshop等(2001)、Ewan等(1996)以及Everts(1991)研究报道，增加怀孕母猪日粮纤维的水平可以提高母猪的产仔数。Johnston等(2002)总结了几个试验结果，发现增加日粮NDF的水平，可以增加母猪的产仔数。Reese(1997)研究了NDF的日采食量520～1 010 g范围对产仔数的影响后，推荐怀孕期368～515 g NDF日采食量以改善产仔数。

表1 怀孕母猪饲料添加益生木质纤维对产仔性能的影响

2.3 对哺乳母猪性能的影响

Dourmed等(2009)研究了在怀孕期日粮中增加纤维的供给对母猪哺乳期生理学的影响发现，怀孕期添加纤维可以提高哺乳母猪的采食量(提高15%)，增加哺乳母猪泌乳激素的分泌量，减少血液中瘦素的水平(见图2～图4)。此研究暗示，母猪怀孕期添加纤维可以促进母猪的采食，增加母猪哺乳期的泌乳量，并稳定母猪的膘情，缩短断奶-发情间隔。怀孕期饲喂高水平的膳食纤维，增加哺乳母猪采食量的机制，目前还没有弄清，一种解释可能是日粮加大的堆积性使母猪在哺乳期更能够适应采食量的快速增加(Matte等，1994；Danielsen等，2001)。Morz等(1986)试验了怀孕母猪基础日粮添加不同比例的燕麦壳，研究处理对母猪奶水组成的影响发现，随着燕麦壳混添比例的提高，母猪奶水干物质含量增加，乳脂率及非脂固形物含量显著提高。Oliviero等(2009)研究报道，增加母猪饲料纤维水平，可以增加母猪的饮水量。一些研究发现，泌乳量可以占到哺乳母猪饮水量的60%(Mroz等，1995)。Guillemet等(2007)研究了不同纤维水平怀孕母猪日粮哺乳仔猪生产性能的差异发现，高纤维(12.4%)日粮组哺乳仔猪的生长速度显著高于低纤维(3.2%)组，且仔猪断奶时体重增加5.4%。后来，Dourmed等(2009)的研究也得出同样的结论：增加怀孕母猪日粮纤维的水平，可以促进哺乳仔猪的增重，提高断奶体重。

2.4 对母猪抗病力的影响

Neufeld教授（2008）进行了数次试验，旨在展示益生纤维降低沙门氏菌的作用。例如他在一家有严重沙门氏菌问题的德国农场组饲料中添加1.5%的益生纤维(Opticell,万利纤)。对受试猪取血样,检测沙门氏菌抗体含量，结果显示纤维组中沙门氏菌阳性比率显著减少(对照组50%,Opticell组少于20%)。另外Ti⁃misoara在兽药大学(2007)进行的试验发现，添加益生纤维万利纤可以显著降低母猪MMA综合征及乳房炎的发生率，并显著降低应激激素(尿皮质酮)的分泌。采食纤维可以增加肠道黏液素的分泌(Montagne等，2003)。好的黏液层可以为肠道抵抗病原微生物的侵袭提供更好的保护作用，而且可以减少猪胃溃疡的发生率（Lee等，1987）。

2.5 对母猪福利和行为的影响

近来，人们对母猪异常行为（Stereotipical behav⁃ior）的关注明显增加。异常行为是指母猪没有明确目的的重复行为，如咬栏（Bar-biting）、假咀嚼（Shamchewing）、过量饮水、狂叫及舔地板和料槽等。这些异常行为的发生被视为母猪福利的降低，是由于焦躁、饥渴等引起的生理反应，这些异常行为在集约化饲养，特别是单栏饲养以及限饲的情况下发生非常普遍。这种异常行为可能对母猪的繁殖性能存在不利影响（Duane，1997）。

Brouns等（1994）研究了饲喂含50%甜菜渣日粮对采食后1.5 h母猪异常行为的影响发现，饲喂甜菜渣可以显著减少母猪舔地板或料槽、咬栏以及假咀嚼的时间，可见饲喂甜菜渣可以减少母猪异常行为，使母猪更加安静。Meunier-Salaun等（2001）研究发现怀孕母猪日粮添加纤维（不改变能量供给）可以减少由于限饲引起的异常行为。Paul（2012）在菲律宾农场的试验也表明，给母猪添加2.5%的木质纤维Opticell后，母猪表现更加安静。饲喂膳食纤维可以减少母猪的异常行为可能与纤维吸水膨胀，增加了母猪的饱足感有关，也可能是纤维可以满足母猪的某种先天性生理需要(如咀嚼)有关（Meunier-Salaun，2001）。Leeuw等（2008）研究发现，与不可发酵纤维相比，高度可发酵纤维更能够延长母猪进食后的饱足感。为了满足母猪福利的要求，根据欧盟动物福利法规（European Council,2001），要求为怀孕母猪、空怀母猪以及后备母猪提供足够的高纤维饲料。

根据以上的研究结果，在母猪饲料中补充膳食纤维的效果可以归结为以下几个方面：①促进胃肠蠕动，减少母猪便秘；②减少母猪MMA综合征发生率，提高哺乳母猪的泌乳力，改善奶水质量；③提高母猪产仔数（和/或初生重），提高仔猪断奶体重；④提高哺乳母猪的采食量，维持母猪膘情，缩短母猪断奶-发情间隔；⑤缩短产程，减少母猪和仔猪分娩时的应激反应；⑥改善母猪福利，减少母猪异常行为的发生。

3 母猪日粮适宜的纤维水平

目前关于母猪日粮纤维水平尚没有统一的标准。欧盟国家出于动物福利的考虑，推荐的母猪粗纤维水平较高，如荷兰对怀孕母猪粗纤维的最低推荐水平为12%（张捷，2005）。傅浩等（1998）研究不同粗纤维水平饲料对大约克母猪繁殖性能的影响表明，妊娠母猪8%～10%粗纤维比较合适。钱利纯等（2000）研究不同粗纤维水平的饲料对母猪繁殖性能的影响发现，6%粗纤维组与4%粗纤维组相比，前者显著提高了母猪的产仔数。张虎等（2012）研究了日粮粗纤维水平对妊娠母猪繁殖性能的影响，结果表明，提高妊娠母猪饲料粗纤维水平能够保持母猪体况，提高母猪繁殖性能，当粗纤维水平达到9%时效果最显著。关于日粮纤维需要水平，有些研究者还考虑中性洗涤纤维（NDF）的进食量。如Reese（1997）报道，给妊娠母猪喂以添加350 g NDF日粮，连续饲喂110 d，与基础玉米豆粕日粮相比，窝断奶仔猪数有所提高。另外，母猪每天采食368 g NDF时,每窝断奶仔猪数比每天采食114 g NDF的玉米豆粕型饲粮的母猪高0.7头（Mi⁃chcal，1999）；当用玉米麸皮为母猪提供NDF 380 g/d时，母猪可获得最佳的产仔数（武书庚等，2002）。冯冬冬等（2011）研究发现，不同胎次的母猪纤维的需求不同，二胎妊娠母猪日粮NDF的需求高于初产母猪。尽管国内外对母猪特别是怀孕母猪日粮纤维水平进行了不少的研究，然而由于研究者所采用的纤维来源不同、卫生等质量差异、试验期长短不同、母猪胎次不同等原因，研究结果不是很一致，况且不管是采用粗纤维指标，还是NDF，均不能反映膳食纤维的全部。然而有一点可以肯定，提高母猪日粮纤维水平，对母猪的健康及繁殖性能是有益的。笔者调查了我国现行的商业母猪饲料和猪场自配料，发现纤维水平普遍偏低，粗纤维水平很少达到4%。而四川农业大学吴德教授建议怀孕母猪的粗纤维水平为5%～7%。Ioan⁃nis Mavromichalis（2007）建议在限制饲喂的情况下，怀孕母猪的粗纤维水平应该在6%～8%，如果是自由采食，粗纤维水平可以高达12%～15%。

4 膳食纤维的供给

为动物日粮提供需要浓度的纤维，甜菜渣的应用是非常普遍的。甜菜渣中可发酵膳食纤维的含量是比较高的。饲喂甜菜渣可以使粪便潮湿并具有油性(甜菜渣富含钾)，对避免便秘是有利的，但同时也会产生卫生问题(粪便稀且黏，不易清扫)。另外饲喂甜菜渣会导致尿的pH值升高，增加尿道感染，从而导致MMA风险增加(Steffens，2005)。Van Der Peet-schwering等（2004）试验用高甜菜渣日粮随机饲喂母猪3个繁殖周期，没有发现对母猪繁殖性能的不利影响。但另外的研究发现，增加来源于甜菜渣的可发酵非淀粉多糖，降低母猪的活动和产热，最终起到能量节省作用（Ri⁃jnen等，2003）。其他可能的纤维来源是麦麸、苜宿粉和豆皮。这些来源的纤维通常霉菌毒素污染的风险很大。总体来说，这些传统来源的纤维，虽然价格便宜，但都存在以下缺点：①纤维含量低，占配方空间大，会稀释营养浓度；②霉菌毒素及病原菌污染程度高，容易引起母猪的疾病；③有些含有抗营养因子，影响其他养分的利用；④大多数传统纤维来源（除甜菜渣）可发酵纤维含量低，不具有益生作用；⑤矿物质含量不平衡，容易引起稀粪及腿病。

最近，含木质纤维（Lignocellulose）的产品成功地为动物营养提供了优质的纤维来源。木质纤维是木质化的纤维素和半纤维素，商业化提供木质纤维的产品来源于新鲜的木材，这些产品的好处包括：它们具有标准的高含量粗纤维；不会影响动物电解质的平衡；无霉菌毒素的污染且在生产过程中经过几道热处理，不含病原微生物。

来自奥地利的Agromed公司最近推出一种浓缩的益生纤维（Opticell，万利纤）。总的膳食纤维含量达到85%，粗纤维达到59%，少量添加就可以配制较高水平的日粮纤维。这种木质纤维另一个重要的特点是其还有较高比例的可发酵纤维，且与其他可发酵纤维不同，Opticell非常有利于乳酸菌发酵。德国柏林大学Zentek(2006)体外试验研究发现，Opticell体外发酵产生的乳酸的量是传统木质纤维(不可发酵)的30倍,是甜菜渣的4倍（见图5）。在母猪、断奶仔猪、肉鸡和兔子的田间应用结果表明可以改善生产性能和肠道健康（Neufeld等，2008），动物具有较成型的粪便，没有腹泻和便秘的症状，且对猪的行为有积极的影响（Neufeld等，2006），是一个优质的膳食纤维来源。

5 结语

长期以来，日粮纤维不像其他营养素和日粮组分（如能量）是日粮固定的营养参数，没有推荐日粮纤维的水平，很多情况下只是为了配制最低成本的配方而使用，甚至限制日粮纤维的水平。这是对纤维极大的误解。现代畜牧业一般按照高能量配方进行饲喂以满足动物营养要求。但是高浓度配方却不能满足动物的生理需求。尽管目前母猪营养方面对纤维的供给已经越来越多的受到重视，然而目前尚没有关于日粮纤维的营养标准。由于不同纤维源的组分不同，生理功能也存在差异，因此不仅仅需要考虑纤维的水平，而且需要考虑纤维的组成，特别是纤维的可发酵特性，因为可发酵纤维相比不可发酵纤维（不溶性纤维）具有更多有益的生理作用。另外在考虑纤维来源时，应该注意纤维源的卫生质量（如霉菌毒素和病原菌的污染风险）及对母猪的其他不利影响（如矿物质的平衡）等。