膳食纤维在母猪生产中的应用研究进展

朱秋凤，邵彩梅，张卫辉，徐作鹏，黄 强（辽宁禾丰牧业股份有限公司，辽宁沈阳 110167）

膳食纤维在母猪生产中的应用研究进展

朱秋凤，邵彩梅*，张卫辉，徐作鹏，黄 强（辽宁禾丰牧业股份有限公司，辽宁沈阳 110167）

膳食纤维在动物营养和肠道健康等方面具有重要的生理功能，特别是对妊娠母猪具有重要的生理学意义。日粮中添加适宜比例的膳食纤维可改善母猪肠道菌群结构，维持机体血糖稳态，提高泌乳力和繁殖性能等。本文主要阐述膳食纤维的涵义、理化特性及生理功能，并重点强调其在母猪生产中的合理应用。

膳食纤维；母猪；生理功能；营养作用

随着动物营养专家对母猪营养和生理方面研究的不断深入，膳食纤维（Dietary Fiber， DF）的作用逐渐被认识。DF被认为是动物机体的第七大营养素，其缺乏会增加动物患肥胖症、高血脂、糖尿病和冠心病等慢性疾病的风险。适宜的DF水平不仅可以增加饱腹感、促进肠道蠕动，还能有效控制母猪的体况和膘情、减少刻板行为、提高母猪繁殖性能，进而提升猪场经济效益[1-2]。目前，我国母猪场问题众多，其中DF水平低是重要的影响因素之一，尤其在高产丹系母猪中更为明显。如何从DF角度来解决母猪生产中遇到的问题具有重要的意义。

1 DF的定义及分类

DF是指由不可消化碳水化合物（如抗性淀粉、低聚糖和非淀粉多糖等）与木质素组成的复杂混合物，主要存在于植物细胞壁中（图1）。谷物、豆类、种子和牧草等含有大量的粗纤维，是动物DF的主要来源。

按水溶性差异，可将DF分为可溶性DF和不溶性DF；按发酵性区别，可将DF分为可发酵DF和不可发酵DF；按来源差异，可将其分为植物性来源（如纤维素等）、动物性来源（如壳聚糖等）、微生物多糖（如黄原胶等）、海藻多糖（如琼脂等）以及合成类（如羧甲基纤维素等）等物质[4]；按类型差异，可将DF分为单一DF和复合DF。其中，复合DF是由2种或2种以上的单一DF原料按照一定比例组合而成（如禾丰集团研发的母猪乐DF产品）。实践证明，在饲料生产中以复合DF形式进行添加使用，效果更优。

图1 膳食碳水化合物、纤维和非淀粉多糖的组成示意图[3]

2 DF的理化性质

从营养学角度出发，DF的理化性质主要包括持水性、发酵性、吸附作用、粘性和阳离子交换能力,而其理化性质与组成细胞壁的聚合物的类型及其分子间相互作用有关。

2.1 持水性及发酵性 持水性是指每单位重量的DF所能吸收水分的量，而DF的化学结构中有很多亲水基团，具有很强的持水性。不同品种DF的化学组成、结构及物理特性不同，持水性也会不同。

猪体内缺乏纤维素酶，因此DF不能在体内酶解，但可以被微生物部分选择性地发酵降解为挥发性脂肪酸（乙酸、丙酸和丁酸等）。降解程度和速度与DF的水溶性、化学结构、颗粒大小等多种因素有关，其中多糖分子中单糖和糖醛酸的种类、数量及成键方式等结构特性很大程度上决定了该纤维在肠道内的发酵情况。产生的挥发性脂肪酸不仅可以提供动物生长所需的部分能量，还可以调控肠道微生物区系，从而改善肠道健康状况；同时，产生的乙酸可直接用于合成乳脂，提高初乳质量。一般来讲，可发酵纤维越多，后肠微生物发酵能力越强，产生的挥发性脂肪酸也相应越多。常用DF原料和母猪乐DF产品的持水性及发酵能力的比较如表1所示。

表1 常用膳食纤维原料和母猪乐DF产品的持水性及发酵能力的比较

2.2 吸附作用及粘性 除以上理化性质外，DF还有解毒功能，纤维分子表面带有很多活性基团，能够吸附肠道内的螯合胆固醇、有毒物质（如内源性毒素等）、化学药品和有毒医药品（如外源性毒素等）等有机化合物。吸附作用与pH、渗透压和DF的组成等密切相关。

由于DF中含有果胶、β-葡聚糖、海藻多糖等糖类，吸水后产生溶胀，通过分子之间的交互作用，呈现出一定的粘性，粘性主要取决于聚合物的分子量及浓度。DF的粘性可以延缓消化道其他养分的消化吸收速率，从而可以调节采食后血糖浓度和胰岛素水平，进而延缓饥饿和增加饱感，这在高可溶性DF日粮中效果更为明显[5]（图2）。另外，不溶性DF，如小麦麸，主要作用在于减少食糜在大肠的流通时间，以便降低结肠细胞暴露在致癌废物中的几率，从而减少患结肠癌的风险，这可能也是粗粮营养在人类营养食谱中被广泛关注的重要原因之一。

图2 高DF日粮和低DF日粮对母猪血糖和胰岛素水平的影响

2.3 阳离子交换能力 DF的阳离子交换能力是指其化学结构中所包含的羧基、羟基和氨基等侧链基团，可以产生类似弱酸性阳离子交换树脂的作用，能与阳离子尤其是有机阳离子进行可逆的交换，减少机体对离子的吸收，且DF原料本身也含有多种矿物元素，如向日葵饼和小麦麸中镁离子含量比较高，分别达到0.75%和0.52%；苜蓿草粉和米糠粕中钾离子、铁离子含量比较高，分别达到2.22%和1.80%、437 mg/kg和432 mg/kg。因此推测膳食纤维的阳离子交换能力可能参与调节动物体内阳离子的利用率和微量元素平衡。

3 母猪利用纤维饲料的生理基础

3.1 生物学特性 猪是杂食性动物，猪胃是属于肉食动物简单胃与反刍动物复杂胃之间的中间类型，能充分利用各种动物性和植物性饲料，并且猪的采食量大、消化道长，所以对纤维性饲料有一定的消化能力。我国的传统养猪业比较粗放，地方猪一般都具有食性广、耐粗饲等特点。

3.2 肠道的微生物区系 Leser等[6]报道，猪胃肠道中90%的微生物是以厌氧、革兰氏阳性菌为主，胃和小肠中微生物的数量约为107～108个/g食糜；大肠中微生物的数量约为1010～1011个/g食糜。有研究者从猪的大肠内分离出一种新型高活性的纤维素分解菌——草食梭状芽孢杆菌，发现它在猪肠道内的数量为107个/g食糜，并且其降解植物细胞壁的能力相当或高于反刍动物降解纤维素的微生物[7]。与反刍动物不同的是，猪大肠内无原生动物或厌氧真菌。另外，随着母猪日粮中DF水平的增加和饲喂时间的延长，母猪肠道中的纤维素分解菌数量也有增加的趋势。

3.3 食糜在大肠的停留时间 大肠是食物被消化的最后环节，也是单胃动物消化纤维素的主要场所。猪的大肠约占肠道总长度的22%，食糜在大肠内停留20～40 h。随着食糜在大肠内停留时间的延长，纤维素分解菌发酵越来越活跃，纤维素可以被加快分解。大肠中纤维素消化的终产物主要是乙酸、丙酸和丁酸等挥发性脂肪酸，其组成大体上与瘤胃相似。挥发性脂肪酸既可以供能，也有利于哺乳母猪的泌乳。

4 DF在母猪生产中的应用进展

近年来，有关日粮中添加DF对母猪尤其是妊娠母猪性能的影响人们进行了大量的研究。结果表明，妊娠母猪在现代养猪生产体系中有效利用DF的能力最强，可以从纤维性饲料中获取更多的能量[8]。日粮中添加适量纤维物质可通过如下8个方面来整体提高母猪的繁殖性能。

4.1 调控母猪肠道微生态系统 DF在肠道微生物发酵的作用下，可以改变肠道微生物区系，进而调控母猪的肠道健康。Awati等[9]研究表明，健康动物肠道优势菌种受日粮组成的影响，而DF能够起到重要调控作用。Montagne等[10]报道，DF在肠道中发酵产生的短链脂肪酸（如乙酸、丁酸等）可以抑制肠道病原微生物（如芽孢杆菌、大肠杆菌等）的生长。Wang等[11]研究发现，在母猪日粮中添加适量的甜菜渣，可以提高胃肠道中乙酸含量，降低大肠杆菌数量。杨玉芬等[12]研究表明，提高妊娠母猪料中的DF水平可以显著改善母猪妊娠期的粪便菌群组成，使得粪便中乳酸杆菌数量增加，大肠杆菌数量减少。DF会影响肠道微生物区系，并且根据DF来源不同和母猪所处的生理状态对其健康产生有益或者有害的影响。

4.2 防止母猪便秘 DF能够提高食糜通过胃肠道的速度，因而可以作为缓泻剂。Oliviero等[13]研究表明，母猪在分娩期饲喂高DF日粮可以刺激胃肠蠕动、加快食糜排空和减少便秘发生，而对能量平衡相关指标没有任何负面影响。Jørgensen等[14]报道，饲喂高DF日粮的母猪，其回肠末端食糜的流通速度提高了5～6倍，显著降低便秘的发生率。禾丰集团通过在妊娠母猪料中分别添加20%粗麦麸、15%粗麦麸+15%母猪乐DF和20%母猪乐DF以研究其对母猪便秘的影响，试验结果发现在妊娠母猪料里分别添加15%粗麦麸+15%母猪乐DF和20%母猪乐DF可以有效缓解妊娠母猪的便秘情况，且效果均优于添加20%粗麦麸组。便秘和肠道蠕动缓慢都是母猪围产期无乳综合征（Periparturient Hypogalactic Syndrome，PHS）发生的诱导因素。因此，解决母猪便秘问题的最有效途径是使用富含复合DF的母猪料。

4.3 降低母猪分娩应激 分娩无论是对于母猪还是新生仔猪都处于一种应激状态，在一个相对短暂的时间内，母猪经历了激素水平和生理水平（如子宫收缩、胎盘脱落等）的剧烈变化。前人研究发现，母猪的产程、仔猪出生时间间隔以及哺乳期采食量与妊娠期的纤维摄入量息息相关。DF能够减少母猪消化道代谢紊乱[15]，能够稳定血液循环中的激素（如胰岛素等）水平[5]，防止激素变化对母猪心理和行为学造成影响。Geuillemet等[16]研究了DF对临产母猪分娩时的产程和死胎的影响，尽管其差异不显著，但是DF能够提高母猪福利，在降低分娩对母猪应激方面发挥着积极的作用。Quesnel等[17]研究表明，在母猪妊娠期间喂给高DF日粮，可以调节母猪分娩前血液激素的分泌，最终使得母猪在哺乳期的采食量提高15%，仔猪平均日增重提高13%，而且泌乳量也显著提高。

4.4 改善母猪泌乳性能 日粮中一定的DF水平可以有效提高母猪的泌乳性能。母猪肠道内丰富的微生物菌群可以分解膳食纤维素并产生挥发性脂肪酸，特别是乙酸（主要合成乳酸），可以直接进入乳汁，这可能是提高乳脂含量的最直接原因。Mroz等[18]报道，用燕麦壳代替部分谷物日粮，母猪产后初乳和常乳中脂肪的含量有所提高。葛德军[19]在母猪妊娠期和哺乳期日粮中添加适量DF，发现母猪分娩后0、24、48 h的乳蛋白、干物质、乳糖和乳脂肪含量较对照组均有所提高。根据禾丰集团的养猪实践，妊娠母猪营养水平过高会导致难产，并且降低其在哺乳期的采食量和泌乳力；高DF日粮可以通过稀释饲料养分和限制能量摄取来避免母猪的营养过剩，从而降低母猪难产概率，同时更好保持母猪体况，减少哺乳期失重。黄大鹏等[20]研究发现，母猪妊娠期间饲喂含9%的粗纤维日粮可以降低其哺乳期的背膘损失，与含3%、5%和7%粗纤维日粮相比，可以显著减少母猪哺乳期的失重。

4.5 刺激母猪生殖激素分泌 Ferguson等[21]研究表明，给发情周期内的母猪喂以50%的甜菜渣，可以提高母猪发情期18 d的促黄体激素的脉冲率，降低17、18、19 d的雌激素水平。冯冬冬等[22]的研究结果显示，高DF日粮对第1胎母猪妊娠期内血浆雌激素以及孕酮水平无显著影响，但能够降低第2胎妊娠母猪血浆雌激素和孕酮水平。尹安国等[23]研究发现，提高日粮粗纤维水平会降低妊娠各阶段母猪的雌激素水平，但是会增加妊娠后期孕酮及催乳素水平，并且当日粮粗纤维水平达到9%时效果最佳。由于DF具有吸附类固醇激素、改变肠道分解纤维酶活性和阻断类固醇激素肠肝循环的作用，所以其能够促进循环类固醇激素的清除。而循环类固醇浓度的降低，可以抑制其对下丘脑垂体轴的负反馈，增加促黄体生成激素脉冲频率，促进卵母细胞的成熟和增加胚胎存活率，从而提高母猪的繁殖性能[21]。DF可以影响妊娠期母猪雌激素和孕酮的分泌，可能与其发酵产生的短链脂肪酸抑制胆固醇合成有关[24]。胆固醇是动物体内生成类固醇激素的主要成分，但DF对母猪繁殖性能的影响是如何通过生殖激素的介导或调控尚需进一步研究。

4.6 减少母猪刻板行为 刻板行为是指没有明显功能的、固定的、重复的运动形式。随着人们对动物福利的关注，妊娠母猪的刻板行为引起了极大地重视。普遍认为刻板行为是母猪对环境不适应的表现和心理压抑、紧张及痛苦的外在反应，会引起机体代谢率增加，饲料转化率降低，同时对生长和健康也会产生不利影响。Brouns等[25]认为，限饲是引起妊娠母猪刻板行为的主要原因。限饲使得妊娠母猪长期处于高水平的持续饥饿状态，并且保持较高水平的采食动机，而现代化集约养殖模式使得母猪的采食动机无法得到满足，因而极易发生刻板行为。目前人们已试图通过增加母猪妊娠期日粮的容积密度和日粮组成来减少母猪的饥饿程度和采食动机。大量研究发现，饲喂复合DF日粮（如甜菜渣、麦麸、玉米芯、燕麦、燕麦壳等）可以降低母猪咬栏、空口咀嚼的时间、饮水次数和饮水量等刻板行为[26-27]。Ramonet等[28]研究表明，给母猪饲喂消化能值相同而DF水平不同的日粮时，高DF日粮能减少动物的运动量。武晓红[29]研究发现，增加日粮中粗纤维水平以及每日饲喂次数均能减少母猪采食动机，从而降低刻板行为的发生率。Guillemet等[30]研究结果表明，高DF水平组母猪的饮水量较低DF水平组低6%，而采食量和采食时间均有所增加。葛德军[19]的研究结果同样指出，DF具有降低妊娠母猪异常行为的作用。

4.7 提高母猪繁殖性能 近年来，大量研究结果表明，在妊娠母猪日粮中添加适量的纤维物质能在一定程度上提高母猪的繁殖性能，如增加产活仔数、窝产仔数、出生窝重、断奶窝重及成活率等。Reese[2]总结大量研究发现，妊娠期喂给母猪苜蓿干草、苜蓿半干青贮料、玉米蛋白饲料、燕麦壳或麦秸可以提高产活仔数0.5～1.8头，并且产活仔数随中性洗涤纤维摄入量的增加呈线性增加；妊娠期饲喂高DF日粮的母猪，其断奶仔猪数平均提高0.3头/窝，并且断奶仔数和母猪泌乳期采食量也随中性洗涤纤维摄入量的增加而增加，呈二次曲线关系。Veum等[31]研究发现，母猪日粮中添加13.35%的小麦秸秆，窝产仔数和断奶活仔数均提高0.51头，而出生窝重和断奶窝重分别提高0.87 kg和3.59 kg。张虎等[32]研究了不同DF水平对妊娠母猪繁殖性能的影响，其结果表明，9%粗纤维组的平均窝产仔数分别比3%、5%和7%粗纤维组提高了2.33、1.00、0.83头，28 d断奶窝重分别提高了12.16、8.63、7.91 kg。也有报道称妊娠期饲喂额外DF，母猪所产仔猪平均出生重降低0.09 kg，而断奶重增加0.41 kg[33]。Holt等[34]研究了大豆壳对母猪繁殖性能的影响，其结果显示大豆壳降低了母猪产仔数。而Darroch等[35]研究结果表明，与对照组相比，添加大豆壳并未影响母猪的产仔数。由上述研究可见，添加DF对母猪产仔数以及断奶窝仔数的影响不尽相同，DF来源、类型、复合比例以及时间均可影响母猪的繁殖性能。

4.8 母猪日粮适宜的DF水平 目前，有关母猪日粮中DF添加水平尚无统一的营养标准。在生产实践中，母猪日粮中的DF水平在3%～5%。钱利纯等[36]研究发现，含6%粗纤维的饲料组与含4%粗纤维的饲料组相比，前者显著提高了母猪产仔数。张虎等[32]的研究结果同样表明，提高妊娠母猪日粮中的粗纤维水平能够维持母猪体况，提高母猪繁殖性能，并且当粗纤维水平达到9%时效果最显著。动物营养学专家吴德教授也建议妊娠母猪的粗纤维水平至少为5%。欧洲国家养殖水平相对较高，母猪问题相对较少，如荷兰de Heus公司推荐妊娠母猪日粮中粗纤维的最低水平为7%。笔者推荐后备母猪、妊娠母猪和哺乳母猪日粮中粗纤维的最低水平分别为5%、6%和4.5%，并且要注重复合DF中各纤维原料的比例结构及其持水性和发酵能力。

5 DF利用需要注意的问题

在母猪实际生产中还应注意以下几个问题：①必须掌握各DF原料的营养成分，以保证搭配比例合理且添加水平适宜；②母猪采食高DF日粮时，应提供更多的采食时间或次数，同时满足其对能量的需求量；③由于动物采食DF会导致其体增热增加，尤其是在高温季节，适当调整配方中脂肪和碳水化合物比例，并且注意DF源的卫生质量（如霉菌毒素和病原菌的污染风险）；④母猪料中添加优质DF可能会增加饲料成本，对其广泛应用产生一定限制。

日粮中添加DF尤其是复合DF可起到保护肠道健康、提高繁殖性能、改善母猪福利和增加养殖效益等作用。因此，笔者将继续深入研究复合DF在母猪各阶段日粮中的适宜添加比例和具体的作用机制，以期为纤维性饲料在母猪生产中应用提供更多的理论依据。

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S828

A

10.19556/j.0258-7033.2017-09-021

2017-08-10；

2017-08-24

沈阳市科技计划项目（F17-162-3-00）；国家现代农业产业技术体系（CARS-35）

朱秋凤（1983-），女，河南人，硕士，畜牧师，主要从事技术配方工作，E-mail：qiufengzhizhou@163.com *通讯作者：邵彩梅，E-mail：cmshao@263.net