膳食纤维特征及豆皮膳食纤维对母猪生产性能的影响

罗存敏

（山东省平度市动物卫生与农产品质量监督所，山东青岛 266700）

我国作为世界主要的大豆生产国，黑大豆、绿豆等豆类的产量均居世界前列[1]。豆皮和豆渣作为豆类产品加工过程中常见的副产品，富含大量膳食纤维、黄酮类化合物、多糖、色素等多种活性物质。一方面膳食纤维因能量水平低、口感差、难烘干、易霉变等特点，难以被广泛利用，导致资源浪费现象非常严重。另一方面膳食纤维具有良好的吸水性、吸油性、分散性及乳化性，有“第七大营养元素” 的美称。虽然膳食纤维不能被单胃动物直接利用，但可被大肠及后半段肠道中微生物分解，并生成包括短链脂肪酸在内的一系列发酵产物的非淀粉型碳水化合物和木质素，进一步调节肠道内有益菌数量和分布，最终起到调节肠道微生态平衡的作用；此外，豆皮中还含有丰富的铁元素，使二价铁和能够纤维结合在一起，促使膳食纤维更容易被机体吸收利用[2]。我国是一个农业大国，生猪养殖业规模居世界第一，其中母猪生产性能的高低与规模化养殖场的经济效益息息相关。因此，改善饲料配方，从营养角度提高生猪生产性能及健康水平具有重要意义。例如，通过调控母猪饲粮中膳食纤维含量，可以显著改善妊娠母猪生产性能。此外，有研究报道，豆皮膳食纤维特有的化学结构能与肠道中的金属阳离子结合，吸附肠道内的胆酸盐、胆固醇及有害物质，对动物健康具有重要作用[2]。但与国外相比，我国豆皮利用率较低，通常会被作为废弃物遗弃，这无疑是一种浪费。因此，本文主要从豆皮的理化特性、营养价值及在母猪生产中的应用展开介绍，以期为大豆皮资源的开发利用提供理论依据。

1 膳食纤维的分类

根据溶解性不同，可将其分为可溶性和不溶性两种。其中能被大肠中微生物发酵分解的称为可溶性膳食纤维，常见的有果胶、树胶、黏液等，可溶性纤维可溶于水，能与肠道中的金属阳离子结合，减少对汞离子、铅离子等重金属的吸收，同时还能有效降低血糖、血脂，有预防高血压、糖尿病、冠心病等心血管疾病。壳聚糖、植物细胞壁的纤维素、半纤维素、不溶性果胶、莼菜胶和木质素、抗性淀粉等是不溶性膳食纤维的典型代表，该种膳食纤维不溶于水，不能进入血液循环，吸水后会发生膨胀，能促使机体产生饱腹感，刺激肠道蠕动，从而缩短粪便在肠道内的停留时间，达到润肠排便的作用。

根据发酵程度的不同，膳食纤维可分为两大类：第一类是不完全发酵类纤维，这类纤维木质化程度高，可发酵性低，如木质素、半纤维素、角质和植物蜡等。第二类完全发酵纤维，多见于不溶性膳食纤维，包括β-葡聚糖、阿拉伯胶、瓜尔豆胶、菊芬和海藻胶等，该种纤维因含有可溶性多糖，易发酵降解。

根据来源不同，膳食纤维又可分为三大类：第一类是天然存在于可食用食物中，这种膳食纤维大多是植物性的。第二类是借助物理、酶或化学方法从天然食物原料中人工提取的；研究发现，植物、动物、微生物、海藻中均可以提取出大量的膳食纤维。第三类是化学合成的合成类膳食纤维，如羧甲基纤维等。

2 豆皮膳食纤维常见的提取方式

研究发现，废弃的豆皮、豆渣中有50%的成分是膳食纤维，天然的膳食纤维具有明显的生理活性。如何在提取过程中保留或提高其生理活性，是目前科学研究的重点之一。目前，膳食纤维常见的提取方式主要包括化学法、生物法及物理法。化学法以酸法和碱法为主；生物法主要指酶法；高压蒸汽法和微波辅助法则是物理提取方法的代表。酶法提取过程中反应条件温和，专一性强、纯度和转化率高，成本相对较低。酸法、碱法萃取豆皮可溶性膳食纤维具有成本低廉，操作简便，不会在体系中引入新离子的优点，但容易受到反应条件的限制，转化率相对较低。冯子倩通过改良传统提取方法，利用碱性过氧化氢法显著提升黑豆皮中水溶性膳食纤维的产率，并发现改性后的水溶性膳食纤维胆酸结合能力显著增强[3]。物理改性方法指的是利用机械降解手段萃取膳食纤维等营养物质的方法，该方法可有效缩短提取时间，但通常需要专业设备的辅助，在工厂化生产中容易实现，常见的物理方法包括高压蒸汽法、微波辅助法、超微粉碎技术、超声-微波协同等。其中超声-微波协同法可以有效地破坏细胞壁，使细胞壁中的膳食纤维尽可能地被提取出来。研究发现，使用超声-微波协同法提取黑豆皮中的水溶性膳食纤维，产率高达15.72%[4]。超微粉碎技术是通过细化粉体颗粒，增加颗粒孔隙率和比表面积，显著改善了膳食纤维的物化特性。罗磊等研究表明，借助超微粉碎辅助酶法能提高绿豆皮中水溶性膳食纤维的产率，改善其物理特性，同时该研究证实，绿豆皮中的水溶性膳食纤维可提高机体清除自由基的能力[2]。

3 膳食纤维的理化性质

膳食纤维结构组成复杂，如D-葡萄糖经β-1,4 糖苷键连接形成纤维素，阿拉伯糖、木糖和半乳糖、甘露糖、半乳糖醛酸等组成半纤维素。α-1,4-D-聚半乳糖醛酸经甲酯化后形成果胶。膳食纤维的组成成分不同，其理化性质也有所差异，常见的理化特性包括水合特性、黏性、离子交换作用、吸附特性和可发酵性[5]。其中水合特性和黏性主要在消化道前段发挥功能，发酵性主要在消化道后段完成调控作用。

3.1 水合特性

膳食纤维的水合特性指的是与水结合后发生膨胀特性，因为膳食纤维化学结构中含有多个亲水基团，能与水分子结合，增加肠道内容物的含水量，提高粪便润滑度，加速粪便排出，降低直肠压力，减少有害物质对肠道的刺激。

3.2 黏性

膳食纤维黏性的高低与其化学结构密切相关，膳食纤维中的多糖分子吸水后会相互缠绕形成网状结构，一般多糖分子量越大、浓度越高、黏性越强。因此，与短链膳食纤维相比，长链膳食纤维黏性更强。膳食纤维这种特有的生理特性会使肠道内的食糜形成胶状层，降低胃排空速度，延缓营养物质消化吸收的同时还能使动物产生饱腹感，抑制食欲。

3.3 阳离子结合特性

膳食纤维特有的羟基、羧基侧链基团会使整个分子呈弱酸阴性状态，在胃肠道中可与钙、锰、铜等阳离子进行可逆交换，一方面，改变离子的瞬间浓度，影响肠道内渗透压、电位及pH；另一方面，阻碍矿物质的吸收，促进阳离子在粪尿中的排泄，降低血液中钾等阳离子水平。

3.4 吸附特性

膳食纤维分子表面的化学活性基团，能吸附诸如胆固醇、胆汁酸及霉素等有机物，促使这些有机物随粪便排出体外，降低血液中胆固醇浓度，预防动脉粥样硬化及心血管疾病的发生。

3.5 可发酵性

膳食纤维经肠道微生物发酵后，产生乙酸、丙酸、丁酸等短链脂肪酸。研究表明，膳食纤维的发酵性越强，其生理功能越强；反之，其生理效应越弱。

4 豆皮膳食纤维对母猪生产性能的影响

4.1 豆皮膳食纤维对母猪肠道微生物区系及采食量的影响

小肠作为动物消化吸收的主要场所，肠道中的绒毛高度及隐窝深度都是反映肠道消化吸收功能和健康状态的重要指标。因此，饲粮营养对肠内微生物区系稳定的维持意义重大[6]。膳食纤维在肠道中经微生物发酵后，一方面可以增加肠道绒毛高度，促进黏膜上皮细胞增殖，提高肠道吸收营养物质的能力。另一方面，发酵后产生的乙酸、丙酸、丁酸等短链脂肪酸可有效降低肠内pH，维持肠道内酸性环境，促进肠道有益菌群增殖，防止有害菌群定植入侵，维持肠道健康[6]。研究表明，菊粉型膳食纤维可显著增加肠道中双歧杆菌的数量，降低梭状芽孢杆菌、梭杆菌和拟杆菌等其他细菌的数量。此外，有研究报道，在适当范围内，日粮中膳食纤维的添加量增加1%，采食量可提高3%，但若总添加量超过10%时，反而对猪采食量有负面影响。

4.2 膳食纤维对妊娠母猪繁殖性能的影响

母猪繁殖性能严重影响养殖场的经济效益，因此，改良饲粮配方对改善母猪繁殖能力，提高新生活产仔数具有重要意义。研究表明，母猪日粮摄入量相对较少，胃肠道容积大，后肠内微生物种类丰富、数量多，因此，膳食纤维对母猪具有更重要的生理意义[7]。在妊娠母猪饲喂过程中，为防止母猪过肥，养殖场通常会采用限饲的方式，防止妊娠母猪孕期过度肥胖，从而保证正常繁殖。然而，过度限饲会使母猪易饿易怒，产生无食咀嚼、咬栏、频繁起伏等异常行为，并且具有攻击性，反而会降低母猪的生产性能。但相关研究发现，提高妊娠母猪日粮中总膳食纤维含量能使母猪产生饱腹感，抑制食欲的同时减少能量摄入，从而有效降低妊娠期内由于限饲导致的刻板行为，保证母猪正常的繁殖性能[8-9]。

此外，母猪特别是怀孕母猪生产过程中经常会出现便秘的问题，进而导致厌食、难产等负面结果。研究发现，膳食纤维进入肠道后会吸收肠道内的水分，食糜膨胀和黏度增加会促进肠道蠕动，从而缩短在肠道内的停留时间，促进粪便排出[7]。有效缓解由于妊娠后期胎儿快速增长对母猪胃肠道产生压迫而引起的围产期便秘。综上所述，豆皮膳食纤维及其代谢产物对母猪妊娠期的生理代谢、肠道微生物区系变化及对胎儿生后生长发育都有及其重要的影响[6-10]。

4.3 膳食纤维对妊娠母猪产仔性能的影响

膳食纤维具有抗氧化能力，通过在妊娠母猪日粮中添加膳食纤维能有效较少母体、胎儿和胎盘的氧化应激反应，改善胎盘养分转运功能，提高存活率；另一方面，膳食纤维还可减少临产母猪分娩的持续时间及仔猪出生间隔，降低仔猪死亡率[8-10]。有研究表明，在妊娠后期母猪饲粮中添加2.5%的膳食纤维，可显著降低弱仔数，提高窝健仔数[7,10]。

4.4 膳食纤维对妊娠母猪初乳产量的影响

研究发现，膳食纤维在后肠道中发酵可产生大量乙酸，这些乙酸会通过血液循环进入乳腺，促进乳脂合成。乳脂会增加初乳中的能量，仔猪从中摄入的能量也会随之增加，从而提高产仔数、产活仔数，增加新生仔猪生长率[6-7]。综上所述，富含膳食纤维的农作物或其副产物是取代泌乳母猪饲粮中谷类的一种经济替代物；膳食纤维在后肠发酵的主要产物短链脂肪酸参与泌乳母猪乳脂的从头合成，这为膳食纤维在泌乳母猪饲粮中应用提供了可能性[6-7]。

4.5 膳食纤维对泌乳母猪生产性能的影响

与妊娠母猪不同的是，泌乳母猪饲粮中添加膳食纤维可能会降低采食量，造成体重损失，并降低仔猪生产性能。研究发现，在泌乳母猪饲粮中添加适量的膳食纤维，可显著提高生猪采食量，改善乳质。在妊娠期母猪日粮中添加适量膳食纤维，可显著增加初乳摄入量，减少死亡率[8]。泌乳期间采食量不足会导致体重降低，间接导致妊娠断奶期和发情间隔延长，母猪难以进入下一个繁殖周期，严重影响规模化养殖场的经济效益[6-10]。此外，有研究表明，在妊娠后期母猪日粮中添加膳食纤维还可调控母猪肠道微生物区系，减少氧化应激现象的发生，提高母猪对胰岛素的敏感性，从而增加母猪泌乳期的采食量[6-10]。

5 小结

豆皮作为豆制品加工过程中的废弃物，产量大、容易获得、价格低廉、膳食纤维含量丰富。因此，可借助现代技术提高豆皮中的膳食纤维获得率，以添加剂等方式将其添加到生猪日粮中，为猪只生长发育提供能量的同时，还能调控肠道菌群数量和分布，维持肠道健康，改善母猪繁殖能力，提高新生仔猪存活率。但过去受研发技术的限制，再加上人们对豆皮、豆渣等加工废弃物的重视程度不够，导致我国对豆皮膳食纤维功能特性的了解和研发均处于初级阶段。近年来，随着市场对豆制品的需求不断加大，提高豆皮利用效率成为亟待解决的科学问题。因此，全面深入研究在日粮中添加膳食纤维对生猪生产性能、肠道健康的影响，降低饲料成本的同时，提高生猪养殖效益，对广大养殖户具有重要意义。