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加工工艺和酶技术对猪鸡高纤维日粮消化率的影响

时间:2019-10-31    点击: 次    来源:中国饲料    作者:张秋城 - 小 + 大

在过去10多年间,市场和能源工业对谷物原料需求增加,使动物饲料行业一直面临原料成本上升问题。利用生物燃料和食品工业的副产物作为饲料原料对降低养殖成本,提高饲料资源利用率具有重要意义。许多饲料原料含有高水平的植物细胞壁物质,主要由非淀粉多糖组成,哺乳动物体内酶无法消化这类物质,但肠道内的部分微生物可以部分降解这类物质。植物细胞壁中非淀粉多糖的结构会限制微生物酶与其可触,从而限制其降解,此外,非淀粉多糖可以干扰消化过程,并与其他营养素交联,从而降低这些营养素的消化吸收。饲料加工和酶技术是提高高水平非淀粉多糖饲料原料营养物质消化利用的重要手段。人们对加工过程中非淀粉多糖化学结构和物理化学性质的改变知之甚少,它们很大程度上取决于工艺条件和非淀粉多糖的类型。此外,非淀粉多糖结构与动物消化道降解之间的关系尚不清楚,阻碍了相关技术的开发,影响非淀粉多糖和富含非淀粉多糖的副产品的利用率。因此,了解非淀粉多糖在胃肠道降解方面的化学结构或理化性质有助于开发更具体和更有效的加工技术。本综述旨在确定和量化加工技术,首先介绍了非淀粉多糖的降解与细胞壁结构的关系及其对动物消化功能影响,然后讨论了加工技术对非淀粉多糖理化特性的影响,以及对猪和家禽非淀粉多糖降解的影响。
  1 方法学
  根据文献报道的工艺或酶技术的描述,本文综述的非淀粉多糖物理化学性质的主要变化包括溶解度、黏度、水化性质或所纤维组分的消化率,即非淀粉多糖、粗纤维、中性洗涤纤维或酸性洗涤纤维。文中系水力指纤维在不增加机械力的情况下所保留的水量,而水结合力是根据Nelson(2001)对水化性质的定义,定义为纤维离心后保留的水量。
  2 富含非淀粉多糖饲料原料的消化
  2.1 植物细胞壁结构对猪和家禽非淀粉多糖降解的影响尽管有报道称,有部分非淀粉多糖降解发生在猪胃中,并可能在回肠末端达到相当高的水平,但猪体内微生物酶对非淀粉多糖的降解主要还是发生在大肠中(Bach Knudsen 和 Jorgensen,2007)。非淀粉多糖在家禽中的降解主要发生在嗉囊或胃中,从小肠中段和末段收集的消化液和排泄物中非淀粉多糖的消化率差异很小。然而在消化道不同部分发现的非淀粉多糖消化率可能会因消化道可溶部分的反向蠕动而产生偏差,这种情况在家禽上比较普遍。单胃动物非淀粉多糖的降解程度与其溶解度有关,并取决于聚合物的类型及其与细胞壁组分的结构联系。非淀粉多糖在细胞壁上的溶解程度与链长减少,多糖结构不规则,防止结晶结构,取代度低,或与其他多糖和细胞壁组分的连接较弱有关。由于非淀粉多糖的类型、 细胞内连接、溶解度在不同植物种类和植物组织中是不同的,如单子叶植物(包括谷类)的籽粒主要含有阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖和纤维素,而双子叶植物(豆类和油籽)的籽粒主要含有果胶、纤维素和木糖聚糖。种子的次生细胞壁组织主要由不溶性、木质化和强连接的非淀粉多糖组成,如纤维素和木聚糖,而实质组织主要由谷物中可溶性的阿拉伯木聚糖和β- 葡聚糖组成。
  非淀粉多糖溶解度的差异反映在猪的消化率系数上,从实质组织中提取的易溶阿拉伯木聚糖可作为消化道总消化系数,其中燕麦为0.82,黑麦为0.73 ~ 0.83,小麦为0.68 ~ 0.94。小麦和黑麦次生细胞壁组织中不溶性、 支链的阿拉伯木聚糖几乎未降解,实质和次生谷物细胞壁组织中的葡聚糖几乎完全降解,但回肠表观消化率系数的差异表明,胚乳中的β-葡聚糖比糊粉层或果皮中的β-葡聚糖更容易降解。阿拉伯酰和半乳糖醛酸 残基来自于豌豆子叶和外壳中的果胶,容易消化,而二甲苯和葡萄糖残基来自于谷氨酸氧化酶和豌豆外壳中的纤维素,较难消化。Voragen 等(2009)体外发酵研究发现,以侧链形式存在的果胶阿拉伯聚糖和阿拉伯半乳聚糖比半乳聚糖更容易被猪肠道内的某些菌种发酵。
  家禽结肠相对较短,消化过程迅速,发酵能力几乎只局限于可溶性非淀粉多糖部分。有报道指出,从含有可溶性非淀粉多糖较高的谷物(如大麦、小麦和燕麦)日粮中提取的非淀粉多糖的回肠表观消化系数在 0.28 ~ 0.40,相比之下,含不溶性非淀粉多糖较高的原料(如麸皮和玉米)非淀粉多糖回肠表观消化系数为 0.08,而含双子叶原料日粮非淀粉多糖回肠表观消化系数在 0 ~ 0.12。豆粕非淀粉多糖含有果胶,果胶占中性糖侧链的60%,而中性糖侧链更容易发酵,缺乏由半乳糖醛酸形成的所谓“光滑区域”,降解得相对较好,而豌豆的非淀粉多糖降解较差。

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