膳食纤维在仔猪肠道中功能性发酵概述

庞 培 范觉鑫 刘志强 江书忠 肖淑华

（湖南九鼎动物营养研究院有限公司，湖南长沙 410000）

断奶保育阶段是生猪养殖期关键阶段， 此时断奶仔猪免疫和消化功能尚不完善， 对植物成分的特异性消化酶产生不足， 在日粮的配方设计中， 不同原料的添加人们尤为关注。 以前大量的试验数据表明， 膳食纤维对猪有抗营养作用， 其含量高低与日粮的有效能值呈负相关作用， 降低动物的生产性能。 然而近年来， 也有研究者对此持不同的学术观点， 认为膳食纤维也有其积极的方面， 多项研究结果表明适量的膳食纤维添加到饲料中具有功能性发酵作用， 能够促进乳酸菌、双歧杆菌等有益菌增殖， 发酵过程中产生挥发性短链脂肪酸（乙酸、 丙酸、 丁酸、 戊酸、 琥珀酸等）， 降低肠道PH 值， 抑制大肠杆菌等有害菌增殖， 有效降低仔猪腹泻发生的风险， 对仔猪肠道健康起到积极作用。

1、 膳食纤维种类与仔猪肠道功能性发酵的相关性

植物中可以被食用的、 类似的碳水化合物，不能被人类小肠消化吸收， 但可以完全或者部分能够在大肠部位发酵， 被称之膳食纤维。 膳食纤维种类繁多， 例如： 纤维素、 果胶和树胶等非淀粉多糖， 低聚半乳糖和低聚果糖等抗性低聚糖以及抗性淀粉和糊精。 此外， 纤维素和半纤维素与木质素、 蜡质等物质相互连接形成的结构复杂的复合成分也属于膳食纤维。 从其纤维成分的可溶性化学特性分类， 又分为可溶性膳食纤维和不可溶性膳食纤维。 膳食纤维发挥营养功能的主要作用就是其具有发酵性， 膳食纤维在消化道内不能被动物自身分泌的消化酶消化， 当其到达大肠后， 微生物将其作为发酵底物进行发酵。 然而，膳食纤维被微生物降解程度和速度主要取决于其水溶性、 化学结构、 颗粒大小及多糖分子中单糖的种类、 数量及成键方式等多种机构特性因素。Gerritsen 等在仔猪基础日粮中添加不溶性非淀粉多糖（燕麦壳和小麦秆）， 结果显示可降低仔猪回肠和结肠中大肠杆菌数量， 然而对回肠和结肠中的乳酸杆菌数量没有显著影响， 推测出现这样结果的原因， 可能是消化饲粮中纤维的菌群竞争性抑制大肠杆菌在肠道组织中的黏附， 而不是功能性发酵起到的作用。 Ma 等试验结果早已证明甜菜渣比麸皮更容易发酵， 是因为其可溶性纤维含量更高。 麸皮含有大量阿拉伯木聚糖， 不溶性纤维为35%～48%， 可溶性纤维仅为1.5%～4.0%，而可溶性的果胶是甜菜渣主要的纤维成分， 同时一些阿拉伯半乳聚糖和纤维素嵌在果胶的基质中， 这些特殊结构使甜菜渣具有高的持水力且易被微生物发酵。 因此可溶性纤维相比不可溶性纤维更容易被发酵， 发酵能力与可溶性纤维含量呈正相关。 然而， 另一方面也有文献研究表明， 可溶性纤维通过延缓胃排空、 延长日粮消化道的时间降低营养物质吸收速度， 而非可溶性纤维可通过缩短日粮通过消化道的时间和增强消化道持水能力帮助排泄。

2、 膳食纤维在仔猪肠道功能性发酵的地点及发酵功能途径

仔猪肠道中微生物最活跃的位点在大肠， 其中以盲肠和结肠中微生物数量最多， 以兼性厌氧菌、 专性厌氧菌为主， 微生物的数量可高达1010～1011 CFU/g 食糜， 肠道中的微生物中双歧杆菌、 乳杆菌、 梭杆菌、 真杆菌和大肠杆菌等都具有一定分解纤维的能力， 且广泛分布于肠道中。 这些微生物能够发酵纤维素产生乙酸、 丙酸、 丁酸、 戊酸、 琥珀酸等挥发性短链脂肪酸，而这些短链脂肪酸部分被肠道黏膜吸收进入血液为宿主提供养分， 发挥营养功能。 肠道中膳食纤维的消化主要依赖纤维素酶和半纤维素酶， 而猪的胃和小肠不分泌这类酶， 因此肠道微生物的发酵和非酶水解作用对日粮中纤维的消化吸收起到关键作用。 例如： 纤维素、 果聚糖、 半乳甘露聚糖非酶水解为已糖， 阿拉伯木聚糖非酶水解为已糖、 戊糖、 糖醛酸， 木聚糖、 果胶非酶水解为戊糖、 糖醛酸， 然后形成中间产物磷酸烯醇酸酯，分解为丙酮酸， 丙酮酸可通过不同的途径降解为挥发性脂肪酸（乙酸、 丙酸、 丁酸） 和CO2， 可简化为： 丙酮酸→乙酰CoA→丁酰CoA→丁酸；丙酮酸→乙酰CoA→乙酰磷酸→乙酸； 丙酮酸→甲酸→H2/CO2→甲烷； 丙酮酸→草酸乙酸→丙酸。 膳食纤维在肠道中的发酵作用， 产生酸性物质调节肠道PH 值， 促进了肠道益菌群增殖， 维持肠道生态环境稳定。

3、 膳食纤维在仔猪肠道功能性发酵的应用效果

杨玉芬等在仔猪料中添加甜菜粕、 苜蓿草粉等纤维原料， 把纤维含量由2.96%提高到5.91%，结果发现虽然对仔猪生长性能没有影响， 但对仔猪的消化道发育具有一定的促进作用， 提高消化酶活性； 增加纤维能够促进肠道内有益菌的产生， 抑制肠道内有害菌的产生， 有效预防仔猪腹泻。 Konstantinov 等用添加甜菜渣和低聚果糖的日粮饲喂仔猪， 通过变性梯度凝胶电泳分析16S核糖体DNA， 确定仔猪粪便细菌群落结构的差异， 结果显示相对于对照组仔猪， 添加这些纤维能够显著增加仔猪粪便中拟球梭菌和柔嫩梭菌的数量， 这些菌属可能在膳食纤维的利用中起作用。 顾宪红等日粮中添加1%菊粉饲喂28 日龄断奶仔猪， 结果表明菊粉作为膳食纤维源能显著降低断奶仔猪盲肠、 结肠和直肠后段内容物pH 值，促进盲肠内乳酸杆菌增殖和回肠后段、 盲肠和直肠后段双歧杆菌增殖， 改善了肠道微生物区系。类似的报道有， 周锡红等在仔猪日粮中添加菊粉和刺五加提取物， 结果显示显著提高早期断奶仔猪的生长性能， 降低料肉比， 血液中碱性磷酸酶(ALP)、 超氧化物歧化酶(SOD) 和还原型谷胱甘肽(GSH) 浓度生化指标提高， 十二指肠和回肠的隐窝深度增加， 因此有改善小肠消化和吸收功能有重要作用。 李雁冰在仔猪日粮中添加苜蓿草粉纤维含量提高到5.3%可有效的预防仔猪腹泻，粪便中的大肠杆菌含量降低， 乳酸杆菌和双歧杆菌含量提高， 但是对于生产性能无影响。

然而， Montagne 等研究了饮食的卫生条件和纤维含量之间的相互作用， 饲喂高纤维日粮的断奶猪的生长和健康状况存在相互矛盾的结果， 根据卫生条件的不同， 其反应可能会有所不同。 建议在断奶饲粮中加入高度的不溶性、 低发酵能力的纤维源， 会帮助仔猪提高肠道纤维发酵产酸能力。 同样类的报道有， Molist 等研究了断奶仔猪日粮中膳食纤维功能特性的相关性， 认为纤维成分的功能特性可能比纤维成分的化学组成更重要， 断奶的后的前两周， 猪的健康状态受到损害， 中等水平的不溶性纤维源（最好是粗粒度）对断奶后的前两周具有促进肠道健康的积极作用， 这些积极作用可能与胃肠道的成熟度提高以及膳食纤维对肠道菌群生长的物理作用阻断致病菌对胃肠道粘膜的粘附有关。

4、 膳食纤维在断奶仔猪日粮中的应用措施

由于断奶仔猪消化系统不完善， 假如在断奶后的前两周在日粮中添加可溶性和可快速发酵的纤维源， 会加重肠道对食物消化的负担， 这种情况会增加腹泻发生的风险， 尤其是在卫生条件较差的农场， 风险更大。 从上述概述中可知， 日粮中添加适量水平的粗粒度的不溶性纤维源对断奶后的前两周仔猪肠道健康具有积极作用。 仔猪从断奶到保育阶段， 逐渐适应固体饲料， 可根据不同生长阶段在日粮中逐渐增加可溶性和可发酵纤维源含量， 膳食纤维在肠道内发酵， 充当益生元的角色， 可产生短链脂肪酸。 Knudsen 等认为在断奶后， α-淀粉酶的分泌受到影响， 这导致断奶后头两周淀粉在小肠中吸收不良， 也建议是断奶后第一周喂养含有可溶性和不溶性纤维的混合物， 并补充除纤维以外的益生元碳水化合物（即含有低聚糖和/或多糖的果糖）， 以特异性刺激乳酸杆菌增殖。 岳隆耀文献的中记载甜菜渣、 番茄渣、 大豆皮、 玉米皮、 菜籽饼等含有超过10%的可溶性膳食纤维， 可以作为膳食纤维发酵利用的主要底物， 当然可以添加一些菊粉、 寡糖、 低聚糖等纤维作为益生元， 这些适量的膳食纤维对于断奶仔猪是有积极作用的。

参考文献（略）