不同纖維源替代部分基礎日糧對生長豬生產(chǎn)性能、養(yǎng)分消化率及腸道生理的影響

趙 瑤，張 玲，何 俊，陳代文，余 冰，何 軍，黃志清，毛湘冰，鄭 萍，虞 潔，羅鈞秋，羅玉衡

（四川農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)研究所/動物抗病營養(yǎng)教育部重點實驗室，成都 611130）

“膳食纖維（日糧纖維）”最初由Hipsley 提出，它作為植物細胞壁組分不能被胃腸道消化，且一直被認為是人類食品或動物飼料中的抗營養(yǎng)成分[1]。傳統(tǒng)動物營養(yǎng)學認為，攝入纖維可能導致飼糧中其他營養(yǎng)成分的消化率降低[2]，然而在豬飼糧中添加適量的纖維卻有助于提高其生產(chǎn)性能。原因有二：一方面纖維可通過調(diào)控腸道運動節(jié)律、促進腸道排空等作用維持正常的腸道生理活動；另一方面某些纖維可被豬后腸微生物發(fā)酵產(chǎn)生大量的短鏈脂肪酸（SCFAs）[3-4]，調(diào)節(jié)腸道穩(wěn)態(tài)[5]，直接或間接參與調(diào)節(jié)機體能量代謝和免疫功能[6-7]。因此纖維在已被認為是動物日糧中除能量、蛋白、脂肪、維生素、水和無機鹽之外的第七大營養(yǎng)素[8]。

目前我國豬飼料行業(yè)的配方結構仍以玉米-豆粕型為主，但豆粕、玉米等大宗原料對外依存度越來越高，受國際市場影響愈來愈大[9]，在不影響動物生長性能的情況下，在配方中合理使用較高水平的纖維原料可能是緩解此問題的思路之一。但根據(jù)以往研究結果，日糧中添加不同種類的纖維原料對豬的生長性能、養(yǎng)分消化率、腸道生理等方面的影響并不一致[10]，在豬飼糧中如何選擇適宜的纖維源是生產(chǎn)上亟待解決的問題。對糖尿病人的研究表明，多種膳食纖維的組合較單一纖維源更易發(fā)揮益生作用[11]，而在豬的飼糧中，纖維的來源通常不止一種，因而對單一纖維源和混合纖維源生理效應的比較研究具有重要意義。

綜上，本試驗選取小麥麩和豌豆纖維這兩種常見的日糧纖維源，將其單一或混合替代部分生長豬的基礎飼糧，比較分析不同的替代方式對生長豬生產(chǎn)性能、養(yǎng)分消化率及腸道生理的影響，為合理制定生長豬的含纖維飼糧配方提供參考。

1 材料與方法

1.1 纖維原料

小麥麩和豌豆纖維均購自陜西慈緣生物技術有限公司，纖維源營養(yǎng)成分見表1，均為實測值。

表1 纖維原料營養(yǎng)成分表Table 1 The content of nutrients in the raw fibrous materials %

1.2 試驗動物及日糧組成

選取24 頭健康的去勢杜洛克×長白×約克夏（DLY）生長豬[（32.46 ± 0.35）kg]，采用單因子試驗設計， 按照體重無差異原則隨機分為4 個處理組，每組 6 個重復，每個重復 1 頭豬。對照組（CON）飼喂基礎日糧， 處理組各添加15%小麥麩（WB）、15%豌豆纖維（PF）以及兩種纖維源混合物（7.5%小麥麩+7.5%豌豆纖維，MIX）。參照 NRC （2012）標準配制玉米-豆粕型飼糧，日糧組成及營養(yǎng)水平見表2。

1.3 飼養(yǎng)管理

試驗在四川農(nóng)業(yè)大學教學科研基地進行，試驗期56 d，所有試豬單籠飼養(yǎng)，自由采食和飲水。保持圈內(nèi)通風、整潔、衛(wèi)生。每天觀察豬只精神狀態(tài)及腹瀉情況，做好記錄。

1.4 測定指標及方法

1.4.1 生長性能

每天結算余料并做好采食量記錄，試驗結束后計算試驗豬的平均日采食量（ADFI），試驗初、末清晨將豬空腹稱重，計算平均日增重（ADG）以及料肉比（F：G）。

1.4.2 胴體和肉品質指標測定

胴體組成指標測量及計算方法參照NY/T 825-2004。試驗結束后屠宰所有試豬，立即解剖，剝皮、去頭、蹄、尾，除內(nèi)臟（保留板油和腎臟）后，測量胴體重，胴體長，眼肌高和寬，胴體肩部最厚處、胸腰椎結合處和腰薦椎結合處3 點背膘厚，并計算屠宰率、眼肌面積及平均背膘厚。

肉色采用色差儀（CR300，日本，美能達公司）測定背最長肌肉的亮度（L*）、紅度（a*）、黃度（b*）值；肌肉pH 測定參考NY/T 821 2004 規(guī)定的方法；大理石紋參考美國肉品協(xié)會制定的標準圖（1998）目測評分；剪切力采用質構儀（TA XTPlus，英國，Stable Micro System 公司）測定，值表示單位為牛頓或千克；蒸煮損失和滴水損失參照《豬肌肉品質測定技術規(guī)范》（NY/T 821-2004）進行測定。

1.4.3 飼糧及糞便營養(yǎng)成分，養(yǎng)分消化率的測定

采用酸不溶灰分法分析養(yǎng)分消化率。在試驗第53～56 天的 08∶00 至 20∶00， 收集每頭豬的全部糞便，加入1/10 鹽酸、數(shù)滴甲苯混合均勻，65 ℃烘干至恒重后回潮24 h，飼糧與糞樣均粉碎過40 目篩，根據(jù)四分法取樣約200 g， 制得風干樣品。纖維原料、飼糧與糞樣總能（GE），干物質（DM），粗蛋白質（CP），粗脂肪（EE），粗纖維（CF），中性洗滌纖維（NDF），酸性洗滌纖維（ADF）及粗灰分（Ash）按照常規(guī)方法測定；可溶性纖維（SDF）、不可溶性纖維（IDF）參考食品安全國家標準GB 5009.88-2014 的酶-重量法測定；鹽酸不溶灰分含量參照GB/T-23743-2009 的灼燒處理法測定。其中營養(yǎng)物質表觀消化率計算公式如下：

某營養(yǎng)物質表觀消化率（%）=[1-a/b×（c/d）]×100

式中：a 為糞樣中某營養(yǎng)物質含量；b 為飼糧中某營養(yǎng)物質含量；c 為飼糧中酸不溶灰分含量；d 為糞樣中酸不溶灰分含量。

1.4.4 各腸段食糜pH 的測定

屠宰后迅速打開腹腔，分離、結扎各腸段，無菌采集回腸末端和結腸中段食糜，分別裝入3 個5 mL凍存管，液氮速凍，-80 ℃凍存，用于測定微生物組成及SCFAs 濃度。將剩余的十二指腸、空腸、回腸、盲腸和結腸食糜擠入對應的已標記紙杯中混勻，PHS-3C 型酸度計（上海，佑科儀器儀表有限公司）校正后，探頭深入食糜中讀數(shù)，記錄食糜pH 值。

1.4.5 結腸食糜SCFAs 的測定

屠宰后取結腸中段食糜內(nèi)容物于2 mL 凍存管中， 液氮速凍，-80 ℃保存。氣相色譜法測定主要SCFA 含量，試驗步驟如下：稱取1 g 結腸中段內(nèi)容物裝入5 mL 的離心管內(nèi)，加入2 mL 的ddH2O 稀釋， 充分振蕩混勻直至呈無明顯結塊的懸浮狀為止，靜置30 min，然后放入離心機，5 000 r/min 離心10 min；轉移1 mL 上清液到2 mL 離心管內(nèi)，并加入0.2 mL 25%的偏磷酸，充分混勻后，4 ℃孵育30 min。取1.2 mL 上清溶液加入23.3 μL 210 mmol/L 巴豆酸溶液，渦旋混勻，12 000 r/min 離心 10 min；取 100 μL上清液加入 900 μl 甲醇，漩渦震蕩，12 000 r/min 離心 10 min，用 0.22 μm 濾膜過濾備用。用注射針吸取1 μL 上清液， 注射入氣相色譜儀 （美國，VARIAN，CP-3800）進行分析測定，最終濃度=機測峰值*4*1.24（mmol/L），最后轉換為 μmol/g。

表2 日糧組成及營養(yǎng)水平（風干基礎）Table 2 Composition of experimental diets（air-dry basis）%

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 17.0 軟件進行單因素方差分析，最小顯著性差異法（LSD）進行多重比較，數(shù)據(jù)結果以平均數(shù)±標準誤表示， 以P＜0.05 表示差異具有統(tǒng)計學意義，0.05＜P＜0.10 表示差異具有顯著性趨勢，P＞0.05 表示差異不具有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 不同纖維源添加組對豬生長性能的影響

如表3 所示，各組豬初始體重無顯著差異（P＞0.05）。與 CON 組相比，PF 組豬末重、ADG、ADFI 顯著降低（P＜0.05）；MIX 組豬 ADFI 顯著降低（P＜0.05），ADG 有降低趨勢（P=0.078）。與 PF 組相比，WB、MIX 組 F：G 顯著降低（P＜0.05）。

表3 各組豬生長性能指標Table 3 The growth performances of pigs in different groups

2.2 不同纖維源添加組對生長豬胴體組成及肉品質的影響

由表4 可知，與 CON 組相比，PF 和 MIX 組豬胴體重、屠宰率、眼肌面積均顯著降低（P＜0.05），WB 組豬眼肌面積顯著降低（P＜0.05）。此外，與 CON 和WB組相比，PF 組豬宰后背最長肌pH45min、pH24h顯著提高（P＜0.05）；與 MIX 相比，PF 組豬宰后 pH45min顯著提高（P＜0.05）。

表4 各組豬胴體組成及肉品質指標Table 4 The carcass traits and meat quality of pigs in different groups

2.3 不同纖維源添加組對生長豬養(yǎng)分消化率的影響

由表 5 可知， 與 CON 組相比，WB 組豬 DE、DM、CP、NDF 消化率顯著降低（P＜0.05）；PF 組豬DE、CP、NDF 消化率顯著降低（P＜0.05），EE 和 CF消化率顯著提高（P＜0.05）；MIX 組豬 EE 和 CF 消化率顯著提高（P＜0.05）。與 PF 組相比，WB 和 MIX 組CF 消化率顯著降低（P＜0.05），CP 消化率顯著提高（P＜0.05）。

表5 各組豬養(yǎng)分消化率Table 5 The nutrients digestibility of pigs in different groups %

2.4 不同纖維源添加組對生長豬腸道生理的影響

2.4.1 不同纖維源添加組對生長豬腸道食糜pH 的影響

如表6 所示，各組豬十二指腸、空腸、回腸、盲腸食糜 pH 值均無顯著差異（P＞0.05）。與 CON 組相比，PF 組豬結腸食糜 pH 值顯著降低（P＜0.05），MIX組豬結腸食糜pH 值有降低趨勢（P=0.068）。

2.4.2 不同纖維源添加組對生長豬結腸食糜SCFAs 的影響

由表7 可知，各組豬結腸食糜乙酸、丙酸、丁酸及總酸濃度無顯著差異（P＞0.05）。與 CON 組相比，WB 和MIX 組豬結腸食糜中的丙酸百分比顯著提高（P＜0.05），乙酸：丙酸有降低趨勢（P=0.057，P=0.059）。與PF 組相比，WB 組豬結腸乙酸比例有降低趨勢（P=0.092）。

表6 各組豬不同腸段食糜pH 值Table 6 The pH values of different intestinal segments of pigs in different groups

表7 各組豬結腸食糜SCFAs 濃度和組成Table 7 The concentration and composition of SCFAs in the colonic digesta of pigs in different groups

3 討論

3.1 不同纖維源替代部分基礎日糧對日糧營養(yǎng)組成和飼喂效果的影響

本試驗中，考慮飼糧配方時我們盡可能保持各組飼糧的主要營養(yǎng)水平計算值一致，但由于缺乏豌豆纖維的營養(yǎng)價值參考標準，采用與前人研究[12-14]類似的方法，直接以豌豆纖維替代WB 組中的小麥麩配制PF 組飼糧。對營養(yǎng)水平進行實測后發(fā)現(xiàn)這種豌豆纖維的添加方式造成了各組日糧營養(yǎng)成分組成差異較大，主要體現(xiàn)在能量水平和氨基酸含量的增加。研究表明，日糧能量水平增加，對豬的生長有一定的促進作用[15]，且賴氨酸含量適當提高對蛋白質的利用率、豬生長性能和胴體瘦肉率的提高均有一定改善作用[16]。因此本試驗中以纖維源替代部分基礎日糧后豬的生長性能應該有一定程度的提高，但我們并未觀察到類似結果，尤其是豌豆纖維替代部分基礎日糧后，豬的生長性能反而較對照組有較大幅度的下降。其原因之一可能是由于替代后的飼糧配方中 CF、ADF、SDF、IDF 等含量的增加所致。一般認為，飼糧中添加適宜水平的日糧纖維可能有益于豬腸道發(fā)育，改善腸道形態(tài)，從而增加營養(yǎng)物質的吸收[17]，但高水平的日糧纖維可能產(chǎn)生抗營養(yǎng)作用而不利于動物生長[18]。然而小麥麩和混合纖維源替代部分基礎飼糧后并未表現(xiàn)出對豬生長性能的明顯影響，很可能與纖維多糖本身的理化結構有關，暗示有必要進一步分析單糖組分的營養(yǎng)效應及腸道微生物的作用。

3.2 不同纖維源替代部分基礎日糧對豬生產(chǎn)性能、胴體組成及肉品質的影響

纖維源替代部分基礎日糧后不同程度降低生長豬采食量，這與前人研究一致[14]。過高的纖維水平會增加物理飽感，抑制采食欲望[19]。由于豌豆纖維和混合纖維組飼糧的 CF、NDF、ADF、IDF 和 SDF 實測值均高于小麥麩組和對照組，可能是豌豆纖維和混合纖維組ADG 較差，而小麥麩組ADG 無明顯變化的原因。纖維在豬后腸被發(fā)酵的程度與其溶解性（或可發(fā)酵性）有關，通常認為SDF 比IDF 具有更高的發(fā)酵程度[20]。豌豆纖維原料中CF（44.24%）與NDF（59.66%）的含量均明顯高于小麥麩（分別為8.53%和38.37%），豌豆纖維組飼糧中CF（9.86%）和IDF（25.88%）含量也高于小麥麩組（分別為3.52%和16.53%）， 這可能導致小麥麩組后腸微生物發(fā)酵程度高于豌豆纖維組， 從而獲得更多的額外能量，但結腸SCFAs 的結果無法對此解釋提供支撐，尚需進一步研究。有趣的是，飼糧中添加15%小麥麩雖然在對照組飼糧的基礎上小幅度提高了CF 和ADF 含量，但對SDF 和IDF 含量并無明顯影響，原因不明。相比于豌豆纖維組，小麥麩和混合纖維組豬料肉比降低，說明飼料轉化率提高，提示在生產(chǎn)中使用多種來源的日糧纖維可能削弱某些單一纖維源對動物生長產(chǎn)生的不利影響，其原因有待進一步探明。

在豬的肥育后期適當提高飼糧中的纖維含量，可減少脂肪沉積，提高胴體瘦肉率，被認為具有改善胴體品質的作用[21]，然而過高水平纖維含量的添加往往會導致屠宰率的降低[22]。本試驗發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，15%豌豆纖維日糧或混合纖維日糧均不同程度降低豬的大部分胴體組成指標（胴體重、屠宰率、眼肌面積），可能與纖維水平較高有關；同時我們發(fā)現(xiàn)15%小麥麩日糧雖不影響豬的胴體重和屠宰率，但降低了豬的眼肌面積，提示小麥麩的添加也一定程度上影響了豬的產(chǎn)肉率。隨著纖維檢測方法和定義的逐漸完善，越來越多的研究證實，不同來源的日糧纖維因其化學結構和物理特性的多樣性，其對人和動物機體的生理作用也存在差異[23]。此外，各組豬肉品質指標的差異主要體現(xiàn)在背最長肌的宰后pH 值。我們發(fā)現(xiàn)且僅豌豆纖維日糧明顯提高了背肌宰后pH45min和pH24h，這與本課題組前期研究結果一致[14]。肌肉的宰后pH 值在一定程度上反映其糖酵解能力，pH 下降過快說明肌肉蛋白質變性，持水力下降，營養(yǎng)流失，在一定范圍內(nèi)，適當提高肌肉的宰后pH 值有利于改善肉品質[24]。就此而言，本添加水平的豌豆纖維可能對生長豬的肉品質有一定改善作用。

3.3 不同纖維源替代部分基礎日糧對生長豬養(yǎng)分利用率的影響

日糧纖維生理活性的多樣化是植物細胞壁各種組分與動物消化道內(nèi)環(huán)境共同作用的結果，因其來源眾多，對豬養(yǎng)分吸收利用率的具體影響仍無定論。本試驗中，與對照組相比，小麥麩組豬能量和DM 消化率明顯下降，豌豆纖維組豬能量和CP 消化率降低，與本課題組前期生長豬試驗結果一致[14]。而混合纖維的添加并未影響能量、DM 和CP 的消化率，暗示兩種纖維的混合添加可能有助于改善單一纖維添加引起的養(yǎng)分消化率的降低。相比于豌豆纖維組， 小麥麩與混合纖維組豬CP 消化率提高，但CF 消化率反而降低。結合日糧主要營養(yǎng)水平，纖維添加組之間能量和DM 水平差異不大，豌豆纖維組日糧中CP 含量最低，而CF 水平最高，可能是導致三組間養(yǎng)分消化率差異的主要原因之一。有學者認為日糧中添加小麥麩、 大豆皮及米糠等纖維源，能增加回腸和全消化道脂肪利用率，可能與日糧纖維增加脂肪酶的分泌并提高其活性有關[25]。此外在配制飼糧時，各纖維源組日糧中均添加了3.5%豆油以平衡各組能量差異。因此本試驗中發(fā)現(xiàn)的各纖維源組豬脂肪利用率的增加可能與日糧中脂肪水平的提高和纖維源本身的生理效應有關。NDF 包括了纖維素，半纖維素，木質素等難以被利用的成分[24]，而本試驗四個處理組豬的NDF 消化率均較高。可能與其測定方法有關，NDF 測定方法受飼糧淀粉含量以及多糖成分影響較大[14]，一方面飼糧玉米淀粉含量較高，為20%，另一方面日糧中有15%纖維添加量，且不同類型纖維多糖成分復雜，可能導致NDF 消化率較高。相關試驗證實不同類型纖維的添加對生長豬NDF 的利用研究結果并不一致，如纖維添加量為20%時，大豆纖維組和豌豆纖維組NDF 表觀消化率極顯著高于對照組，而玉米纖維組和小麥麩纖維組無顯著差異，本試驗中15%單一或混合纖維日糧一定程度上均降低了豬NDF 利用率，與以上試驗結果不一致，可能與淀粉含量、纖維水平及纖維單糖含量較高有關。

3.4 不同纖維源替代部分基礎日糧對生長豬后腸生理的影響

日糧中添加15%的豌豆纖維或混合纖維均降低豬結腸食糜pH 值， 可能與回腸末端至結腸的微生物發(fā)酵強度有關[26]，同時也暗示了在豬腸道中豌豆纖維的發(fā)酵程度可能大于小麥麩。腸道適宜的酸性環(huán)境有助于一些嗜酸性的有益微生物增殖以及微生物發(fā)酵的順利進行[27]，可能也是這兩組豬CF 利用率提高的原因之一。對結腸食糜中主要的纖維發(fā)酵產(chǎn)物分析發(fā)現(xiàn)，結腸中總SCFAs 含量以豌豆纖維組最高，混合纖維源組次之，小麥麩組最低且與對照組接近，符合以上食糜pH 值的變化規(guī)律，暗示纖維源組豬結腸食糜pH 的變化與SCFAs 含量密切相關。大量研究表明微生物發(fā)酵復雜碳水化合物產(chǎn)生的SCFAs 可直接或間接參與機體能量代謝、免疫調(diào)節(jié)等生理活動，進而影響動物生長。乙酸、丙酸可通過促進腸厭食激素的釋放或激活下丘腦厭食信號降低食欲[28-29]，丁酸是結腸細胞的首選能量來源，可參與炎癥反應的免疫應答過程[30]。本試驗發(fā)現(xiàn)纖維的添加對豬結腸總SCFAs、乙酸、丙酸和丁酸濃度的影響均未達到顯著水平， 但改變了SCFA 的組成模式。三個纖維組之間，小麥麩和混合纖維源的添加提高丙酸百分比，降低乙酸與丙酸比值，說明豌豆纖維的添加可能促進微生物發(fā)酵產(chǎn)生乙酸，而小麥麩和混合纖維源的添加則更利于豬后腸發(fā)酵產(chǎn)生丙酸，這種發(fā)酵模式的變化可能與本試驗發(fā)現(xiàn)的各纖維添加組豬采食量降低有關。試驗結果也說明豬后腸微生物的發(fā)酵與養(yǎng)分消化率及生長性能的變化密切相關，不同纖維源與豬后腸微生物發(fā)酵方式的具體聯(lián)系可能是解釋其影響動物采食量、能量攝入及養(yǎng)分消化率機制的關鍵一環(huán)。

4 結論

①15%豌豆纖維日糧降低了生長豬生長性能和胴體性狀，但改善其宰后背肌pH 值；小麥麩及混合纖維源的添加不影響豬的生長性能，但降低豬的胴體性狀，對肉品質無明顯改善作用。

②15%小麥麩日糧降低了生長豬能量、DM、CP和NDF 消化率；添加15%豌豆纖維降低豬的能量、CP 和 NDF 消化率，提高EE 和 CF 消化率；混合纖維源的添加則提高豬EE 和CF 消化率。

③不同纖維源日糧可引起豬結腸發(fā)酵模式的變化。添加15%豌豆纖維促進結腸食糜中乙酸的產(chǎn)生， 添加15%小麥麩和混合纖維源則促進丙酸產(chǎn)生。

④在實際生產(chǎn)中配制高纖維日糧需要重視纖維來源，可嘗試使用混合纖維來削弱單一纖維源對動物生長和生理產(chǎn)生的不利效應。