菊粉的生物学功能及其在养猪生产中的应用

◆作者：陈辉

◆单位：华中农业大学动物科学技术学院

菊粉（Inulin，IN）是一种广泛存在于菊苣、菊芋等植物当中天然果聚糖混合物，是一种天然的植物性原料饲料添加剂(陈佳亿等，2018；赵孟良等，2020)。研究表明，IN具有促生长(张艺，2020)、免疫调节(卢建挺，2019)、改善抗氧化性能(张宝龙等，2018)、改善肠道微生态平衡(王晨等，2020)等诸多生物学功能，且IN具有纯天然性、无毒副作用等优势(陈佳亿等，2018)，是一种潜在的绿色的植物源性饲料添加剂，因而在仔猪(Barszcz等，2018)、生长育肥猪(张艺，2020)以及母猪(王永生，2016)生产方面均具有积极的饲用价值。通过分析近年国内外IN的相关研究，文章就IN的生物学功能及其在养猪生产中的应用展开综述，旨在对IN进一步开发利用提供思路，进而为IN在养猪生产中的应用提供理论依据和数据参考，促进养猪业绿色健康发展。

1 IN的生物学功能

1.1 促生长

IN作为一种植物源性饲料添加剂，对于动物机体生长性能具有良好的促进作用。生长育肥猪中的研究发现，日粮添加0.5%IN提高了育肥猪平均日增重（ADG）（P＜0.1），且显著提高了胰岛素样生长因子（IGF-I）的浓度（P＜0.05）(张艺，2020)。IN对家禽生长性能也具有良好的促进作用，武炜等研究表明日粮添加1.0%菊苣根超微粉或菊苣根粗粉均能显著增加肉仔鸡体重、ADG以及平均日采食量（P＜0.05）(武炜与李成会，2019)；类似的，陈泽等(2017)研究表明，1日龄白羽肉鸡日粮中添加0.6%或0.8%IN可显著提高ADG（P＜0.05），而显著降低肉鸡料重比（P＜0.05）；蛋鸡中的研究显示(赵姝娴等，2018)，63周龄海兰褐壳蛋鸡日粮中添加1g/kg IN饲喂13周，结果显示IN组蛋鸡蛋壳重量、蛋壳厚度、蛋壳密度以及平均蛋重均显著增加（P＜0.05），而料蛋比以及破蛋率均显著降低（P＜0.05）。IN在改善水产动物生长性能的研究报道较多，李会峰报道(2019)，在低盐应激纳滨对虾日粮中添加0.4%IN可显著提高其增重率以及肠道淀粉酶活性（P＜0.05）；在中华绒螯蟹幼蟹中单独添加1%或2%对其增重率、特定生长率等生长性能指标无明显改善作用，但使用3mg/g甘露寡糖+10mg/gIN后则显著提高幼蟹增重率、特定生长率以及肠道胰蛋白酶活性（P＜0.05），且饵料系数显著降低（P＜0.05）(卢建挺，2019)；张宝龙等(2018)研究了万寿菊IN对黄颡鱼生长性能的影响，结果显示日粮添加4%、5%以及6%IN，饲喂8周后，黄颡鱼末重以及特定生长率显著增加（P＜0.05），饵料系数显著降低（P＜0.05），且以6%添加量为最佳；类似的研究发现，在狮子头金鱼日粮中添加0.38%万寿菊IN+0.08%虾青素可显著提高其增重率以及特定生长率（P＜0.05），且此组合下饵料系数最低(曲木等，2018)。

1.2 免疫调节

IN作为一种良好的免疫增强剂，对于机体免疫性能的改善发挥着积极作用。在改善免疫器官指数方面，陈泽等(2017)研究表明，1日龄白羽肉鸡日粮中添加0.6%或0.8%IN可显著提高其脾脏指数、胸腺指数以及法氏囊指数（P＜0.05）；类似的研究发现，科宝肉鸡日粮中添加1%IN同样可显著提高其脾脏指数、胸腺指数以及法氏囊指数（P＜0.05）(魏轶男等，2013)。IN对于机体免疫因子水平也具有良好的改善作用，多囊卵巢综合征小鼠模型证实，采用IN干预后显著提高了外周血、脾脏和肝脏髓源抑制性细胞以及单核细胞（P＜0.05），且显著降低了炎症因子TNF-α、IL-17A的水平（P＜0.05）(薛 静 等，2019)；宫强等(2016)以小鼠为模型探究了IN的免疫调节作用，给小鼠灌胃400、600mg/kg IN，持续15d后检测免疫相关指标，结果显示，与对照组相比，IN组小鼠免疫器官指数、溶血素水平以及IFN-γ水平均显著或极显著增加（P＜0.05或P＜0.05），这提示IN对小鼠具有良好的免疫增强作用；黄颡鱼中的研究证实，日粮添加6%万寿菊IN（饲喂8周）可显著提高其组织中补体C3以及C4水平（P＜0.05）(张宝龙等，2018)；中华绒螯蟹中的研究表明，其日粮中添加1%IN可显著提高其血清酸性磷酸酶（ACP）和碱性磷酸酶（AKP）活性（P＜0.05），进而有效改善其非特异性免疫功能(卢建挺，2019)。上述研究显示IN通过改善机体免疫因子水平而发挥积极的免疫调节作用。除此以外，IN作为一种良好的免疫增强剂可发挥良好的免疫佐剂作用，宫强等(2019)研究了IN对DNA疫苗的免疫增强作用，结果显示IN作为免疫佐剂对小鼠脾淋巴细胞的刺激值以及IFN-γ水平均高于DNA疫苗组（P＜0.05），且对小鼠耳朵保护率高于DNA疫苗组（但低于灭火疫苗组），这进一步佐证了IN作为免疫佐剂的优越性。

1.3 改善抗氧化性能

研究表明，IN还可通过改善机体抗氧化酶活性而有效改善机体抗氧化性。据李会峰报道(2019)，低盐应激条件下，在凡纳滨对虾日粮中添加0.4%IN显著提高了酚氧化酶含量（P＜0.05），进而有效改善其肝脏和胰脏的抗氧化水平；黄颖鱼中的研究证实(张宝龙等，2018)，其日粮添加4%、5%以及6%万寿菊IN显著提高其机体超氧化物歧化酶（SOD）以及过氧化氢酶（CAT）活性（P＜0.05），显著降低丙二醛（MDA）含量（P＜0.05）；类似的，在黄金锦鲤日粮中添加4%万寿菊IN饲喂60d，结果显示血清以及脾脏中SOD活性、CAT活性、GSH活性以及GSH-Px活性均显著提高（P＜0.05），同样MDA含量则显著降低（P＜0.05）(林城丽等，2017)。IN对于畜禽抗氧化性同样具有改善作用。王永生(2016)研究了IN对失重母猪抗氧化性能的影响，在其日粮中添加了1.5%IN+5%油脂可改善母猪抗氧化性能；肉鸡中的研究显示(魏轶男等，2013)，1日龄肉仔鸡日粮中添加1%IN可显著提高其肝脏和血清T-SOD以及GSH-Px活性（P＜0.05），同时显著降低其MDA含量（P＜0.05）。这提示IN对于畜禽抗氧化性能具有良好的改善作用。

1.4 改善肠道微生态平衡

IN作为一种纤维源性饲料添加剂，对于改善肠道形态以及机体肠道菌群平衡具有积极作用，进而有效改善机体肠道微生态。在改善肠道形态方面，以果蝇为模型的研究中发现，在培养基中添加20g/L的IN，以研究其对肠道的影响，结果显示，IN组果蝇寿命延长，上调肠道抗菌肽的表达量，明显降低肠道损伤(欧曦阳，2019)；蛋鸡中的研究表明(赵姝娴等，2018)，63周龄海兰褐壳蛋鸡日粮中添加1g/kgIN，饲喂13周，与对照组相比，IN组蛋鸡十二指肠、空肠和回肠绒毛高度以及隐窝深度均显著增加（P＜0.05），且回肠和盲肠有益菌，如乳酸杆菌以及双歧杆菌数量明显增加（P＜0.05），而有害菌，如大肠杆菌数量则显著降低（P＜0.05）；类似的，肉兔中的研究证实(吕景智，2017)，日粮添加4%IN可显著增加绒毛高度/隐窝深度比值（P＜0.05），同时降低隐窝深度、盲肠内容物pH以及氨态氮水平（P＜0.05）。在调节肠道菌群方面，李会峰(2019)研究表明，给低盐应激凡纳滨对虾饲喂0.4%IN的日粮可明显增加肠道绒毛长度和凸起数量，肠道厚壁菌、链球菌以及乳球菌等益生菌数量均显著增加（P＜0.05），而浮霉菌、假单胞菌以及纤维弧菌丰度则显著降低（P＜0.05）。王晨等(2020)研究了IN对肥胖模型小鼠肠道菌群的关系，在其高脂日粮中添加5%标准IN以及短链IN，比较肠道菌群变化，结果显示，短链IN组乳酸杆菌、拟杆菌门/厚壁菌门值均高于对照组以及标准IN组，研究认为短链IN可通过提高肥胖小鼠肠道有益菌群占比而改善其肠道微生态。类似的，张璐等(2017)在小鼠高脂日粮中添加10%短链IN，饲喂8周后分析其肠道菌群，结果显示，IN组小鼠粪便中S24_7菌科丰度增加，而毛螺菌科、瘤胃菌科以及脱铁杆菌科丰度下降，这提示高脂日粮下添加IN会改变小鼠肠道菌群，进而影响其肠道微生态。

2 IN在养猪生产中的应用

2.1 仔猪

IN对于仔猪生长性能、免疫性能以及肠道功能改善具有积极作用。Samolinska等(2017)研究了日粮添加IN对仔猪生长以及对微量元素（铁、铜等）生物利用的情况，在断奶仔猪日粮中添加1%、2%以及3%标准IN（聚合度DP≥10）以及长链IN（聚合度DP≥23），饲喂至育肥结束，与基础日粮组相比，所有IN组猪ADG、末重以及血浆微量元素含量显著增加（P＜0.05）；类似的，在30日龄“杜×长×大”仔猪的研究中证实，日粮添加1.5%IN（饲喂5周）后，仔猪ADG、日采食量、脾脏指数、胸腺指数以及IgA水平显著增加（P＜0.05），而腹泻指数显著降低，表明IN对于仔猪生长性能以及免疫性能具有改善作用(王中华与周德忠，2011)。大量研究显示对于仔猪肠道功能具有良好的改善作用，Barszcz等(2020)研究IN对仔猪肠道形态的影响，结果显示日粮添加2%（DP=10）IN可增加空肠绒毛高度/隐窝深度值；Li等(2018)在断奶后仔猪日粮补充IN（0.5g IN/d，每周递增0.5g；持续4周），记录体重，同时屠宰采样，结果显示，IN组仔猪体重、空肠回肠绒毛高度以及绒毛高度/隐窝深度值显著增加（P＜0.05），且结肠中大肠杆菌以及肠杆菌科丰度均显著下降；类似的研究证实，哺乳期母猪日粮中添加3%IN可显著增加仔猪盲肠中肠球菌数量（P＜0.05），且显著降低了仔猪肠杆菌以及淀粉乳杆菌数量（P＜0.05）(Passlack等，2015)；提示IN通过改善仔猪肠道形态以及肠道菌群平衡而有效改善仔猪肠道功能，对于预防仔猪腹泻等肠道紊乱功能具有潜在的改善作用。综合以上试验结果表明，IN对于仔猪生长性能、免疫性能以及肠道功能具有改善作用，但仍需进一步加大IN在仔猪生产中的应用研究，以提供更为全面的数据参考。

2.2 生长育肥猪

IN在生长育肥猪中的的应用主要集中于改善生长性能以及肉品质方面。Wang等(2019)研究了IN对生长育肥猪生长性能与肉质的影响，发现在“杜×长×大”生长育肥猪日粮中添加0.5%IN可提高其ADG以及眼肌面肌（P＜0.1），同时提高了屠宰率、IGF-I浓度、MyH C Iib表达水平以及mTOR mRNA表达水平（P＜0.05）；Samolinska等(2018)评估了长链淀粉在育肥猪中的应用效果，在生长猪日粮中添加长链IN，至育肥期结束，结果显示IN组育肥猪ADG、料肉比（FCR）、IgG以及IgA水平显著提高，研究表明日粮添加IN对于生长育肥猪生长性能以及免疫性能具有改善作用。在改善肉质方面，Przybylski等(2019)研究了高脂日粮中添加IN对猪肉品质的影响，在杂交猪日粮添加7%IN，测定肉质指标显示，IN组猪肉嫩度以及感官指标得到改善，研究认为IN对于改善猪肉品质具有积极作用；李超等(2014)研究证实，育肥猪日粮中添加4%IN，饲喂28d，测定生长性能指标以及肉质指标，结果表明，与基础日粮组相比，对生长性能无明显改善作用（添加2%IN可显著改善生长性能），4%IN组育肥猪平均背膘厚、宰后肌肉pH45min以及剪切力值均显著降低（P＜0.05），但显著增加了滴水损失（P＜0.05）。这提示IN对于肉质具有一定改善作用，但需平衡生长性能确定最佳添加剂量。除此以外，有研究表明IN对于生长育肥猪肠道功能具有调节作用，吴维达(2016)研究显示，生长猪日粮中添加5%IN显著增加了体重、能量消化率、干物质消化率、碳水化合物消化率（P＜0.05），对于肠道指标，IN组回肠绒毛高度、回肠绒毛高度与隐窝深度的比值、空肠绒毛杯状细胞数目、结肠隐窝杯状细胞均显著提高（P＜0.05），这提示IN对于猪肠道功能具有积极作用。综合本段，IN对于生长育肥猪生长性能、肉品质以及肠道功能等方面具有积极的应用价值。

2.3 母猪

种猪中主要应用IN改善繁殖性能、免疫性能等方面。Wang等(2016)在高、低脂日粮中分别添加0或1.5%IN以研究对母猪繁殖性能的影响，饲喂至分娩，检测相关指标，结果显示添加IN后妊娠增重降低（P＜0.01）、仔猪出生体重窝内变异系数降低（P＜0.05）、泌乳期个体窝增重降低（P＜0.05），而分娩间隔、产子间隔、泌乳期失重、MDA含量降低均显著降低（P＜0.05），而血清T-SOD和GSH-Px活性增加（P＜0.05）。这提示日粮添加IN对于仔猪均匀度、产程以及抗氧化功能等方面具有积极作用，进而对于母猪繁殖性能具有一定改善作用。张雷等人(2014)探讨了哺乳母猪日粮添加0.2%IN对其影响，检测生长性能指标以及免疫指标，结果显示IN对母猪生产性能无明显影响，但显著提高了哺乳母猪及仔猪血清IgG水平、母猪血清sIgA水平（P＜0.05）；类似的研究证实，在产前30d至仔猪28日龄断奶的母猪日粮中添加0.4%IN，结果显示，日粮添加IN组母猪断奶至再孕间隔缩短1d（但无显著差异），但仔猪日增重、饲料转化率以及猪瘟抗体水平均显著改善（P＜0.05）（王剑峰等，2013）。这提示日粮添加IN对于母猪和仔猪免疫性能具有很好的改善作用。Passlack等报道(2015)，妊娠哺乳母猪日粮中添加3%IN可增加母猪粪便肠球菌数量（P＜0.05），并且这种积极效应可通过母乳传递给仔猪。综合本段显示IN对母猪繁殖性能、免疫性能等方面发挥积极饲用价值，但近年相关应用研究报道较少，需进一步扩大其在母猪中的应用。

3 小结与展望

综合全文，菊粉作为一种天然的果聚糖类混合物，具有促生长、免疫调节、改善抗氧化性能、改善肠道微生态平衡以及改善糖脂代谢等诸多生物学功能，在仔猪、生长育肥猪以及母猪生产中发挥着积极的饲用效果。但从全文可知，不同研究对于菊粉的添加量存在差异，这可能是由于不同品种、同品种不同生理阶段等原因所导致，这提示需要研究畜禽的不同品种以及不同生理阶段的最适IN添加量，进而建立统一的添加标准，以期使得IN在养猪生产中发挥更高效的饲用效果；同时，IN具有改善肠道和肉质的功效，但在养猪生产中的应用研究报道较少，提示需进一步加大相应研究，以提供更全面的应用数据参考。总而言之，菊粉为天然的益生元，其在养猪生产中的应用具有诸多积极的应用效果，是一种潜在的植物源性饲用抗生素可替代物，通过对菊粉的进一步开发利用，将对促进养猪业向无抗、高效以及绿色方向发展具有积极的意义。