日粮纤维在猪饲料中的应用研究进展

张丽娜，陈清华，宋友灿

（ 1.湖南农业大学动物科技学院，湖南 长沙 410128 ；2.湖南普爱生物饲料有限公司，湖南 岳阳 414000 ； 3.龙山县靛房镇农业综合服务中心，湖南 龙山 416800）

传统的猪饲料主要为玉米、豆粕型日粮。近年来，玉米、豆粕等原料紧缺，使新型饲料原料的高效利用成为国内外动物营养研究的热点。纤维原料由于产量大、成本低等特点，受到许多营养学家们的关注与研究。日粮纤维被认为是非淀粉多糖（NSP）和木质素的总和[1]，根据溶水性不同分为不溶性NSP（如纤维素）和可溶性NSP（如β-葡聚糖和阿拉伯木聚糖）。日粮纤维含量越高，饲料的消化率越低，净能值降低[2]。因为粗纤维不仅影响饲料中蛋白质和氨基酸的消化，还会增加内源性蛋白质和氨基酸的损耗，进而降低饲料消化率。本文就日粮纤维的营养特性及其对各阶段猪的影响进行综述，以期为日粮纤维在猪饲料中的应用提供参考。

1 粗纤维的营养特性

由于猪的消化道内缺乏消化粗纤维的内源性酶，消化道前段缺乏大量的微生物降解粗纤维物质。因此，常认为日粮纤维含量过高会降低猪的采食量和其他营养物质的消化利用率。然而，日粮纤维到达消化道后端的盲肠及结肠时，能够被肠道中的微生物部分利用，从而为动物提供部分营养。研究表明，粗纤维与细胞内容物的比值会影响粗饲料能量利用率[3]。纤维素的来源、日粮水平以及加工程度影响单胃动物对纤维素的利用[4]。因此，日粮纤维对猪既具有抗营养作用又具有特殊的营养作用。

1.1 改善肠道健康

粗纤维可调节胃肠道食糜排空速度，进而保证肠道通畅，防止便秘。粗纤维通过其发酵产物影响肠道蠕动和食糜流通速度，促进小肠绒毛发育。NRC（1989）中指出，发酵产生的短链脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFAs）可为肠道上皮细胞提供能量，促进其发育。陈瑾等[5]研究发现，纤维发酵产生的SCFAs具有抗菌作用，能够促进肠道健康，降低肠道pH值，有利于双歧杆菌及乳酸杆菌等有益微生物生长，并且抑制其他病原菌生长。某些寡糖在胃肠道内可作为某些细菌生长的底物，促进有益菌生长，抑制肠道病原微生物繁殖，从而维持胃肠道微生物区系平衡。

不同纤维来源对细菌增殖的影响不同，如α-木聚糖发酵会影响双歧杆菌增殖，而果胶发酵会刺激乳酸杆菌增殖。含有高水平、不溶性、非淀粉多糖的谷物发酵会刺激纤维素分解瘤胃球菌样细菌和木聚糖分解梭菌样细菌[6]。粗纤维既有利于糖苷键水解酶的主降解微生物的生长，还可通过“互养模式”促进其他相关微生物的增殖，进而调节肠道微生物菌群[7]。研究表明，纤维可以优化肠道菌群，如添加34%抗性淀粉可增加结肠前段丁酸菌柔嫩梭菌、布氏瘤胃球菌丰度，降低潜在致病微生物大肠杆菌和假单胞菌属丰度[8]。王鹏[9]研究了发酵玉米秸秆对育肥猪生产性能、盲肠微生物区系的影响，发现日粮纤维丰富了猪肠道微生物多样性，肠道微生物多样性越高，肠道菌群结构越稳定。白雅绮[10]研究发现，高纤维日粮与益生菌联用能够显著改善肥育猪肠道菌群结构，提高粪便瘤胃球菌属等有益菌的丰度，降低大肠杆菌志贺菌属的丰度。张玲等[11]研究短期饲喂可溶性和不可溶性日粮纤维对生长猪生产性能、肠道微生物区系、代谢产物的影响，发现不溶性纤维可使猪直肠中微生物多样性增加，相反可溶性纤维可使猪直肠中微生物多样性降低。

1.2 提供能量

妊娠母猪饲料中添加适量的易于消化吸收的粗纤维饲料，可为母猪提供能量，还可提高初乳脂肪含量，利于提升仔猪的成活率和生长性能[12]。纤维在分解SCFAs时，产生的物质主要包括乙酸、丁酸和丙酸。乙酸为肌肉组织的能量底物，丁酸为结肠上皮细胞代谢活动提供能量，丙酸转换成葡萄糖为动物机体提供能量[13]。在日粮中，部分多糖被后肠道微生物发酵降解产生挥发性脂肪酸（VFA），经过肠壁时可被大肠吸收，参与体内代谢[14]。Jorgensen等[15]研究发现，纤维多糖经猪后肠发酵，产生的消化能约占总消化能吸收量的28.6%。日粮纤维在大肠内生产VFA可提供能量，占比达到猪本身能量需求的5%～20%[16]。

1.3 解毒

动物体内存在一定的毒素及有害物质，若不及时排出将会破坏肠道健康，造成肠道紊乱。粗纤维可以吸附饲料和消化道中的有害物质，将其排出体外。不可溶性纤维可以促进胃肠道内容物排空，减少毒素对肠壁的损伤。部分粗纤维及其分解产物具有一定的黏性，可以通过结合作用降低甚至消除毒性，以此发挥解毒功效。此外，粗纤维中不能发酵的纤维分子空间结构不紧密，具有活性炭功效，可吸附毒素[17]。

1.4 减少脂肪沉积，改善酮体品质

粗纤维容积大，吸水性强，不易消化，可填充胃容积，使动物产生饱腹感，进而有效调控营养物质的摄入量。在生长育肥猪特别是育肥后期的日粮中适当增加粗纤维含量能够降低脂肪沉积，改善酮体性状，并对提高肉品质（如嫩度、持水力等）具有一定的积极作用[18]。Kjosetal等[19]研究发现，日粮中添加15%～20%甜菜渣不仅对猪生产性能无显著影响，还会提高猪的瘦肉率。郭庆亭等[20]研究发现，在育肥猪日粮中用25%甜菜渣替代玉米可以改善酮体品质。饲料中粗纤维含量增加可以减少动物体内的脂肪沉积。有研究指出，粗纤维含量每增加1%，猪的背脂厚度会减少0.5 mm[17]。

1.5 其他作用

日粮中添加适宜水平的日粮纤维可刺激消化液分泌，如胃液、胆汁以及胰液。杨玉芬等[21]研究显示，在仔猪日粮中添加一定的粗纤维可以降低血液胆固醇水平，改善血糖水平。可溶性纤维还可以有效降低血清胆固醇水平，减少心血管疾病的发生。日粮纤维通过调节胰岛素敏感性调节糖脂代谢。此外，日粮纤维可防止母猪便秘，减少应激等。在妊娠母猪日粮中添加适宜的粗纤维可以增加母猪饱腹感，减少应激与母猪刻板行为，提高母猪福利，扩大母猪胃肠内容积，保证哺乳期母猪的采食量[22]。

2 日粮纤维对猪的影响

2.1 日粮纤维对仔猪的影响

哺乳仔猪早期断奶，对降低生产成本、提高养殖生产效率非常重要。早期断奶最大的难点是防控仔猪腹泻。合适的日粮纤维水平可以刺激肠道发育，促进小肠绒毛生长，有利于营养物质的消化吸收，降低仔猪腹泻率。适当提高断奶仔猪日粮纤维水平能够有效防治断奶仔猪的腹泻，预防仔猪肠道疾病的发生[21]。屈永峰[23]研究了粗纤维配方日粮对断奶仔猪营养性腹泻防控的影响，发现饲喂高纤维仔猪日粮（日粮纤维比例控制达到2.96%时），仔猪的营养性腹泻指数控制在0.63以内，腹泻率明显低于对照组。包丽华[24]试验发现，在日粮中添加苜蓿日粮可使断奶仔猪平均日增重显著提高，腹泻率降低。Berrocoso等[25]研究发现，在43日龄断奶仔猪日粮中添加50 g/kg甜菜渣，肠道内大肠杆菌数量下降而乳酸杆菌数量增加。王维康[26]研究发现，在断奶仔猪日粮中添加2.5 g/kg菊粉，减少了肠道炎性因子的产生，改善了断奶仔猪肠道屏障结构与功能、后肠微生物菌群结构及肠道健康。

但由于断奶仔猪消化功能尚不健全，肠道菌群不稳定。因此，断奶仔猪日粮中纤维的添加水平不合适将会损害断奶仔猪的生长性能。王继强[27]研究不同纤维水平对仔猪生产性能和健康情况的影响，分别在仔猪日粮中添加低水平中性洗涤纤维（含量为53%）与高纤维水平中性洗涤纤维（含量为7.15%），发现高纤维水平组仔猪的日增重和肠道重量均高于低纤维水平组。

2.2 日粮纤维对生长育肥猪的影响

生长育肥阶段，猪大肠内有较多的细菌可分解粗纤维，将纤维发酵生成VFA提供能量。在不影响生长性能的前提下，饲喂合适的日粮纤维可降低猪采食量且具有较强的饱腹感，可减少脂肪沉积，提高胴体品质。近年来，关于日粮纤维对生长育肥猪的生长性能及肉品质的影响研究较多，其中主要是不同日粮纤维水平对地方品种猪影响的相关研究。戎婧等[28]研究发现，高纤维日粮（粗纤维含量为10.71%）显著提高了淮猪肌肉的嫩度。付金剑等[29]分别采用7%、14%和21%小麦麸替代基础日粮饲喂二花脸猪，结果表明，高水平纤维日粮（21%小麦麸替代）不会破坏猪的肠道微生物环境，且二花猪具有较强的耐粗饲能力。上述研究表明，粗纤维能够降低脂肪沉积率，改善胴体性状。

不同来源的纤维源对生长育肥猪的影响不同，且麦麸类纤维的作用优于豆类纤维[12]。周根来等[30]研究发现，日粮粗纤维含量为11%时，育肥苏姜猪的平均背膘厚显著下降（P＜0.05），并改善了猪的胴体性状。何晓芳等[31]研究了不同日粮纤维水平对新淮猪生长性能的影响，发现当粗纤维水平为7.52%时显著降低了新淮猪平均日采食量，但对平均日增重和料重比均无不利影响。李碧侠等[32]试验显示，高水平粗纤维日粮可降低猪血脂水平，促进粗蛋白的吸收和利用以及育肥猪生长发育，当日粮纤维水平为9.10%时平均日增重最佳。任敏敏等[33]研究3个不同纤维水平（纤维水平分别为3.86%、4.55%和5.92%）的日粮对金华猪生长性能的影响，结果发现，适宜的日粮纤维可提高金华猪盲肠中优势菌的丰度，猪的平均日增重显著升高。

还有研究表明，采用高纤维日粮（7%麸皮）饲喂梅山肥育猪，尽管降低了猪对粗蛋白质、能量的表观消化率，但猪的生长性能、肠道微生物区系均未受到影响[34]。张秋华等[35]研究发现，提高育肥猪日粮的纤维水平可以改善育肥猪酮体品质，但纤维水平过高会降低育肥猪肉品质，以粗纤维水平为7.5%时效益最佳。地方品种猪可表现出更强的耐粗饲能力。山猪具有一定的耐粗饲特性，日粮中粗纤维水平为8%时对其生长性能和酮体性能无显著影响，因而可以降低饲养成本，提高经济效益[36]。王怡丹等[37]研究了不同纤维水平对不同阶段的三元杂交猪（DLY）生长性能的影响。结果发现，在生长阶段，粗纤维最适宜添加水平为3.5%；在育肥阶段，粗纤维最适宜添加水平为5.5%。严峻等[38]研究发现，与日粮粗纤维水平为6.32%相比，日粮粗纤维水平为9.69%时，生长育肥猪的日增重、日采食量均有所提高，并且具有降低血糖、尿素含量的趋势。王欢等[39]发现，采用7%小麦麸替代基础日粮可使猪肠道通透性增大，结肠乳酸杆菌丰度增加，表明有利于肠道健康。研究表明，放牧藏猪大肠内含有较高活性的纤维素酶，因而饲喂高纤维日粮（10.63%）时不会对其生长性能产生影响[40]。唐赛涌等[41]发现，保持能量水平不变，日粮纤维水平由3.5%增加至7.5%，对杜梅肉猪的日增重无显著影响，还可以有效降低背膘厚度。杨红玉等[42]在生长猪日粮中设置不同水平的日粮纤维（酸性洗涤纤维含量分别为7.5、30.0、45.0、100.0 g/kg），发现随着纤维水平提高，能量、干物质、有机物等表观消化率降低。在生长育肥阶段添加适宜水平的日粮纤维可降低配方成本，并且对猪营养、健康等方面起到促进作用。因为不同的纤维来源与纤维水平均会影响使用效果，所以在生产实践中需要根据具体情况进行合理选择。

2.3 日粮纤维对母猪的影响

母猪在妊娠初期不宜采食能量过高的日粮，否则会增加胚胎死亡率，降低产仔数。母猪妊娠期管理特点是“低妊娠、高泌乳”和“妊娠期严格限饲，哺乳期自由采食”。限制喂养是为防止妊娠母猪体重过度增加对生殖功能产生影响而采取的一种常见做法，但无法提供足够的饲料以实现母猪的饱腹感，表现出各种刻板行为，如咀嚼舌头、啃咬猪舍设施、磨牙等，且肾上腺皮质激素浓度大幅增加。与不可溶性纤维相比，可溶性纤维能够更好地调节与饱腹感、脂质代谢和能量代谢有关的肠道激素[6]，对妊娠期母猪的饱腹感具有更大的影响。母猪日粮中及时补充纤维有利于肠道免疫能力和抗氧化能力，减少应激和炎症反应，提高母猪生产性能和哺乳仔猪的抗病能力[43]。张洁等[44]研究发现，在日粮中添加不同水平的谷糠作为纤维源，当粗纤维水平达到7.5%时，母猪身体健康不受影响，还可以增加母猪窝产仔数和窝产健仔数，降低便秘率，缩短产程。刘素利等[45]研究发现，高纤维日粮（粗纤维5%）可使母猪的刻板行为和站立次数减少，进而缓解母猪妊娠应激。

有研究认为，高纤维日粮通过胃肠的速度较快，会导致养分的吸收利用率偏低，饲料效率变差，还会降低日粮消化能；粗纤维含量超过10%～15%时，会因纤维原料容积过大或适口性降低，导致采食量下降。日粮中粗纤维含量过低，妊娠期母猪易发生便秘等问题[46]。妊娠期日粮中添加适宜的膳食纤维可有效提高哺乳期母猪初乳及常乳的质量与泌乳量，进而改善仔猪的初生重及断奶重[47]。与其他生长猪相比，母猪具有更加发达的肠道系统，能够消化更高水平的纤维，且对纤维的需求量随着胎次的增加而增加[48]。车龙等[49]研究表明，日粮纤维来源和水平可影响母猪体况，改善肠道微生态，缓解母猪围产期胰岛素抵抗。妊娠母猪日粮中添加2.2%的魔芋粉（可溶性纤维含量61%）可提高母猪围产期胰岛素敏感性，降低系统性炎症的发生[50]。李浩[51]研究表明，妊娠后期日粮添加适量可溶性纤维可以改善母猪繁殖性能、泌乳性能和抗氧化力，从而促进仔猪健康生长，且妊娠后期母猪日粮可溶性纤维水平以4.34%～5.05%为宜。优质的纤维来源与合适的纤维水平可促进母猪肠道健康，减少应激行为及刻板行为，提高母猪泌乳性能和繁殖性能。

3 高纤维日粮在猪生产中的应用策略

为提高日粮纤维的营养价值，减少其负面影响，在生产实践中采取了多种方法，如高纤维原料先进行酶解发酵预处理；在生产过程中降低原料粉碎粒度，增大原料与消化道的接触面积；饲料配方设定时以净能为标准，减少高纤维对日粮配方浓缩稀释造成的负面影响；日粮配方中添加外源性纤维降解酶等。目前，添加外源性纤维素降解酶是应用前景最为广阔的方法之一。外源性纤维降解酶、木聚糖酶和β-葡聚糖酶在高纤维猪日粮中的使用最广泛[6]。朱晓峰[52]发现，经过纤维降解酶解和乳酸杆菌一同发酵的菜籽粕，其消化利用率显著高于未酶解的菜籽粕。酸性纤维素酶是目前饲料行业使用广泛的一种酶制剂[53]，在玉米、大麦中添加纤维素酶可显著增加总糖含量；在玉米酒糟中添加纤维素酶可有效改善玉米酒糟的消化利用率[54]。

4 展望

目前，日粮纤维在猪生产中的应用研究越来越多，但在生长育肥阶段的研究主要集中在高纤维日粮对地方种猪的影响方面，可能是地方种猪耐粗饲能力更强，对高纤维日粮的接受能力更强。高纤维日粮对猪的影响可能与纤维来源、纤维水平、日粮加工方式、猪的品种以及猪所处的生长阶段存在一定关系。

在原料短缺的背景下，越来越多的非常规原料亟待开发利用，如何合理开发利用粗纤维日粮成为研究热点。纤维素酶可提高日粮纤维的利用率，因此越来越多的商业酶制剂在畜牧生产实践中得到了开发及应用。纤维素酶在反刍动物牛、羊以及家禽中的使用效果研究较多，但针对不同的纤维来源与结构、猪种以及生产阶段纤维素酶使用效果报道较少，未来可针对上述问题展开深入研究。