纤维对猪的营养和肠道健康的影响

摘要：日粮纤维会影响营养物质的利用，降低饲料的净能值。然而，日粮中必须加入纤维，以维持动物消化道正常的生理学功能。此外，日粮纤维的不良作用可以根据纤维的特性进行测定，且会因纤维源的不同而不同。多种技术可用于提高现有饲料资源的营养价值和利用。另外，日粮纤维的利用范围受猪的年龄和品种的影响。利用日粮纤维的潜在益生元效应是一种有应用前景的方法，可以提高动物胃肠道的功能，因此可以尽量减少抗生素生长促进剂的使用。在日粮中添加可溶性非淀粉多糖(Soluble Non-Starch Polysaccharides，NSP)能够促进动物肠道共生菌的生长。在日粮中添加来自菊苣的NSP，会改变猪肠道微环境和肠道形态，同时生长性能保持不变，消化率仅有微小的下降。食糜中的发酵产物和pH会对日粮的类型做出良好的反应，并且会改变肠道菌群组成。有趣的是，纤维的摄入量会影响肠道上皮细胞热应激蛋白的表达。热应激蛋白在肠道中具有重要的生理学作用，能够完成重要的家务管理功能(housekeeping function)，以维持肠道屏障的完整性。因此，越来越多的证据表明，日粮纤维因能与肠道微环境以及与免疫系统有关的肠道发生相互作用而可能具有益生元的作用。

关键词：品种；肠道健康；纤维；猪；益生元

在全球范围内玉米和豆粕是猪和家禽日粮中的主要原料，它们能够提供动物所需的大部分能量和营养物质。虽然全球部分玉米和豆粕可获得量不足的地区使用其他的谷物(如小麦)和副产物(如米糠和酒糟)作为饲料来取代全球猪业和禽业中使用的玉米和豆粕，但是人们对这种做法仍旧存在异议。这种做法可能是正确的，并可以应用于工业化的家畜生产，但是其可能不适用于主要以小型农场进行家畜生产的国家。

随着人们对小型家庭农场的关注度提高(为了改善食品安全以及尽可能减少对环境和气候的影响)，人们有机会让日粮中的饲料原料更为多样化。在亚洲，很多国家用于动物的潜在饲料资源主要来源于植物类食品和农工业副产品，例如木薯叶、地瓜藤、空心菜、米糠、木薯渣、啤酒糟和豆腐渣。它们代表着未被充分利用的饲料原料，大多纤维含量高，这迫使它们在单胃动物日粮中的使用受限，特别是在幼龄动物中(由于这些原料体积大的特性和幼龄动物发酵纤维的能力有限)。因此，为了更好地在日粮中利用这些可获得的富含纤维的饲料原料，我们必须弄清它们的化学和物理特性，并考虑用于饲料配方中。

日粮纤维在猪和家禽饲料中具有重要作用，日粮中必需含有一定量的日粮纤维以维持动物正常的肠道生理功能。当在单胃动物日粮中导入纤维时，主要顾虑的问题是：高日粮纤维含量与营养物质利用率低和低净能值相关。然而，日粮纤维对营养物质的利用和净能值的负面影响将按照纤维的特性进行测定，且不同纤维源之间可能存在很大差异。而且，日粮纤维可能有其他的正面的影响，如刺激肠道健康、增加饱感、影响动物行为以及总体上改善动物健康。尽管动物日粮明显需要含有日粮纤维，但是其并没有被包括在单胃动物营养需要中。

在很长一段时间内，抗生素被用作为常规的生长促进剂来控制动物肠道常见的疾病问题，例如断奶后腹泻、猪痢疾。然而，这不是一种可持续性的生产体系，在饲料中经常使用抗生素将促使细菌耐药性的增加，这可能会导致人类和动物患病时缺乏有效的抗生素用于治疗。另外，在动物生产中以添加剂的形式滥用抗生素能够导致动物产品中有高残留的抗生素。2006年起，抗生素生长促进剂(Antimicrobial Growth Promoters，AMGP)在欧洲被禁止使用，目标是在食品生产中最小量地使用抗生素。可以预期，世界的其他地方也会采取相似的措施。

为了在动物生产中尽量减少AMGP的使用，重要的是以其他方式找到可以获得良好的动物健康的方法。可能的方法是改变日粮组成和使用多种日粮的干预措施。这一领域(目的为改变肠道微生物组成)已经进行了大量的研究，例如通过益生菌、益生元、有机酸和日粮纤维来改变动物的肠道微生物组成。人们认为，这些日粮的干预措施具有改善肠道健康的潜力。

1  日粮纤维

根据糖苷连接糖的方式，碳水化合物组分可以分为寡聚糖和两大类型的多糖(淀粉和非淀粉多糖)。非淀粉多糖(Non-Starch Polysaccharides，NSP)与木质素一起被定义为饲料和食品中的日粮纤维(Diet Fibre，DF)组分。然而，不可消化的寡糖和抗性淀粉在机体中与NSP和木质素有相似的生理作用，不过前者不属于细胞壁结构，因此该定义应该进行扩展以包含这些组分。

在饲料原料间和同种原料内，日粮纤维的含量和组成差异很大。结果是：由于饲料来源的不同，任何动物的传统日粮所含的日粮纤维浓度和特性在不同的生产体系和国家之间会存在差异。植物原料和它们的副产品的化学成分的改变不仅取决于该植物的植物学来源和加工处理的方法，也取决于该植物在收获时的组织类型和成熟度。

植物原料中胞间层、初级和次级细胞壁的比例连同连接细胞壁的无定形基质的特性一起决定了纤维的利用率和特性。这些无定形基质在植物的不同组织间和不同植物间通常显示出很大的差异。在单子叶植物中，例如谷物，主要的细胞壁NSP是阿拉伯木聚糖、纤维素和β-葡聚糖。而双子叶植物中的无定形基质与单子叶植物的差别很大，这是由不同组织类型造成的，可以以果胶物质的含量和特性上存在的巨大差异为例证。

日粮纤维的物理化学特性取决于组成细胞壁的多糖以及取决于决定它们溶解度的分子内部交联作用。与动物营养相关的主要物理化学特性是阳离子交换能力、水合特性、黏性和有机化合物吸附特性等。不可溶日粮纤维的特点是增加食糜的流通速率和粪便的体积，而可溶性日粮纤维的特点是增加黏性和水合特性。饲料的水合特性对于动物对食物有效的消化来说非常重要，以膨胀力、溶解性、持水力(Water Holding Capacity,WHC)和水结合力(Water Binding Capacity，WBC)为特征。最近的研究表明，在越南收集的植物原料和农工业副产品的可溶非纤维多糖(Soluble Non-cellulosic Polysaccharides，S-NCP)的含量与WHC存在很强的相关性。这可能是由于在高S-NCP含量的饲料原料中能够保有大量水的细胞基体存在更多的缝隙。相似地，研究表明来自植物食物和农产工业副产物的S-NCP组分与水合特性呈线性相关，例如膨胀性和WBC(图1)。

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