母豬膳食纖維營養(yǎng)需要

王志博 ，陸東東 ，鄧 琳 ，倪冬嬌 ，鄒新華 ，王 麗

（播恩集團技術中心，廣東 廣州 511400）

豬是雜食性動物，野豬會采食一定量富含纖維的食物，如野草、樹葉和帶核的果實等。雖然家豬與野豬外貌差異很大，但家豬仍然對纖維有較大的需求，尤其是成年母豬。隨著集約化生豬飼養(yǎng)模式的普及，母豬日糧中普遍存在纖維不足和或纖維質量差的問題。而母豬存在的便秘、飽感差（多刻板行為）、產程長、窩產仔數(shù)低、哺乳期采食量低（奶水不足）和母豬使用年限短等都與攝入膳食纖維不足有關。

近年來，膳食纖維營養(yǎng)成為人類營養(yǎng)研究的熱點之一，被稱為“第七營養(yǎng)素”。研究表明，提高膳食纖維的攝入量可以顯著降低人類患冠心病、中風、高血壓、糖尿病、肥胖和某些胃腸道疾病的風險。與此同時，膳食纖維對母豬機體健康的影響也得到了廣泛的研究。研究表明，飼喂高纖維日糧，能夠顯著降低妊娠母豬空嚼、磨牙和咬欄等刻板行為，還可以影響母豬的繁殖效率，如改善卵母細胞成熟時間、提高產前胚胎存活率和窩產仔數(shù)。還有研究發(fā)現(xiàn)，在母豬妊娠期飼喂高纖維日糧，可以提高其泌乳期采食量，并改變母豬的采食行為。此外，研究發(fā)現(xiàn)給母豬飼喂高纖維日糧，其所產仔豬在斷奶時的皮膚損傷更少，表明同窩仔豬間相互攻擊減少。同時，膳食纖維也會影響母豬后段腸道發(fā)酵產物和腸道微生物的組成，有研究表明飼喂妊娠母豬更高比例的纖維日糧，可以影響母豬所產仔豬臍帶血中微生物的組成。

但是目前仍存在膳食纖維的定義、界定膳食纖維的指標、母豬對膳食纖維的需要量以及飼料原料對應于母豬的能值還未明確等問題。因此，文章就國內外關于膳食纖維的定義、界定膳食纖維的不同指標、不同的母豬膳食纖維推薦水平以及纖維原料對應母豬能值的計算公式進行綜述，旨在為膳食纖維在母豬營養(yǎng)研究和應用方面提供參考和思路。

1 膳食纖維的定義和指標

1.1 膳食纖維的定義

早 在 公 元130年，內 科 醫(yī)生Galen在撰寫《關于食品的特性》一書時，當寫到“能刺激腸道排泄，也能阻止腸道排泄” 的食物時，提到了“Dietary Fiber”（膳食纖維）這一術語。在人類營養(yǎng)中，Hipsley首先使用術語“膳食纖維”，指出其包括木質素、纖維素和半纖維素。但是這一定義被忽略了接近20年，直到受到Mccance等以及Southgate研究的影響，Trowell等基于生理作用的考慮，提出膳食纖維的定義為：能夠抵抗人類腸道消化酶水解作用的植物細胞壁殘余物。隨著人們對碳水化合物分子層面認知的不斷深入，膳食纖維的定義也不斷變化。如2009年，國際食品法典委員會（CAC）把膳食纖維定義為10個或更多單體單元的“碳水化合物聚合物”，其不能被人類小腸內源酶水解。另外由于人們對碳水化合物生理作用研究的深入，發(fā)現(xiàn)膳食纖維的發(fā)酵特性在人類健康中扮演著重要作用。因此，2000年5月美國谷物化學家協(xié)會（AACC）公布的膳食纖維定義為：指在人類小腸中抵抗消化和吸收的植物或類似碳水化合物的可食部分，在大腸中可全部或部分發(fā)酵。膳食纖維的這一定義也適用于其他單胃動物。

1.2 描述膳食纖維的指標

用于描述配合飼料和飼料原料纖維特性的膳食纖維成分（膳食纖維指標）分為兩類：一類為化學分析方法指標，另一類為基于化學分析方法的計算法指標?；谌绾畏蛛x纖維殘渣和測定的方法，纖維的化學分析方法被分為三種：化學-重量法、酶-重量法和酶-化學法。

1.2.1 纖維的化學分析方法

1) 粗纖維法

粗纖維（Crude Fiber，CF）分析法是一種化學-重量法，是用于分析飼料原料的Weende概略分析法的一部分。粗纖維分析的目的是通過使用稀酸和稀堿溶液“煮”飼料，來模擬腸道和胰液分泌物的消化作用。在實驗室內部或實驗室間，粗纖維分析法的優(yōu)點是誤差小和可重復性強。而這種方法的缺點是只能測定出部分的纖維素和木質素。因此，CF不被認為是一種可接受的膳食纖維的定義，不適于描述豬飼料中的纖維組分（圖1）。

2) 洗滌劑法

洗滌劑法（Van Soest）是一種化學-重量法，是由Van Soest在20世紀60年代發(fā)展起來的一種測定纖維含量的方法。此方法使用洗滌劑來逐步地抽提出中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）和酸性洗滌木質素（ADL）。測定NDF時，使用中性pH的溶液來消化飼料或飼料原料，從而測定出纖維的不可溶組分，例如，纖維素、半纖維素和木質素。因此，洗滌劑法在營養(yǎng)上的優(yōu)勢是其可以近似還原飼料原料中不可溶膳食纖維的組分（圖1），且結果可重復。測定ADF時，通過使用酸性pH的溶液來消化日糧或飼料原料，測定出大部分的纖維素和木質素，在測定ADL時，使用硫酸來測定木質素含量。雖然與粗纖維法相比，洗滌劑法更優(yōu)，但是洗滌劑法無法測定可溶膳食纖維，如果膠等的含量。因此使用這種方法測定，結果往往會低于實際總膳食纖維含量，尤其是含淀粉的飼料或飼料原料（圖1）。

3) 總膳食纖維法

總膳食纖維法（Total Dietary Fiber，TDF）使用酶來模擬腸道內發(fā)生的過程。與洗滌劑法相比，TDF法克服了一些缺陷，可以獲得更多的纖維組分。此法能夠測定的總膳食纖維包括纖維素、半纖維素、低聚糖、木質素以及果膠等。另外，可以根據(jù)纖維在腸道中的溶解性將TDF分為可溶膳食纖維（Soluble Fiber）和不可溶膳食纖維（Insoluble Fiber）?？扇苌攀忱w維主要包括果膠、β-葡聚糖、果聚糖、瓜爾膠及阿拉伯木聚糖等，不可溶膳食纖維主要包括纖維素、半纖維素、木質素等。雖然TDF法測定結果較為準確，但還是有耗時、費力以及測定成本相對昂貴的缺點。

1.2.2 計算法得出的膳食纖維指標

除了纖維的化學分析方法獲得的纖維指標外，也可以基于前者的測定值，通過公式計算而得出的膳食纖維指標。

1) 非淀粉多糖

非淀粉多糖（Non-starch Polysaccharides，NSP）不是直接由化學分析出來的，而是經(jīng)計算而得。即飼料或原料中的淀粉被移除后，殘余物主要含有纖維素、半纖維素、木質素和非纖維素多糖。荷蘭CVB給出的計算公式為：

NSP = 1000 -水分 + ASH + CP+ CFAT(h) +STAam + GOS + CF_DI×SUG + 0.92×LA + 0.5×(AC+PR + BU)

注：ASH：粗灰分；CP：粗蛋白；CFAT(h)：粗脂肪；STAam：淀粉（酶法測定）；GOS：葡萄糖低聚糖；CF_DI×SUG：校正的葡萄糖；LA：乳酸；AC+ PR + BU：乙酸+丙酸+丁酸。

但是，非淀粉多糖這一指標不能將可發(fā)酵部分和不可發(fā)酵部分區(qū)分開來。根據(jù)纖維在動物后段腸道的可發(fā)酵性，可以將纖維分為可發(fā)酵非淀粉多糖（fNSP）或可發(fā)酵碳水化合物（fCH）。這兩個指標對于評價單胃動物（包括豬）所用飼料原料的后腸發(fā)酵性具有重要意義。

2) 可發(fā)酵非淀粉多糖

可發(fā)酵非淀粉多糖（Fermentable Non-starch Polysaccharides, fNSP）是在NSP基礎上，界定了NSP中可發(fā)酵的部分，其也是經(jīng)計算而得。Blok等給出的計算公式為：

fNSP = dOM - dCP - dCFat -Starch - CF_Di×Sugars - LA - AA -Eth - PA - BA - GOS

注：dOM：可消化有機物；dCP：可消化粗蛋白；dCFat：可消化粗脂肪；Starch：淀粉；CF_Di×Sugars：校正的糖；LA：乳酸；AA：乙酸；Eth：乙醇；PA：丙酸；BA：丁酸；GOS：葡萄糖低聚糖。

3) 可發(fā)酵碳水化合物

可發(fā)酵碳水化合物（Fermentable Carbohydrates, fCH）將可發(fā)酵非淀粉多糖、可發(fā)酵淀粉和可發(fā)酵糖整合在一起，最大限度地涵蓋了食物或飼料中可以在動物后段腸道發(fā)酵的組分。從評價纖維的發(fā)酵性來看，fCH優(yōu)于fNSP。Blok等給出的計算公式為：

fCH = fNSP + Starchf + Sugarf

注：fNSP，可發(fā)酵非淀粉多糖；Starchf，可發(fā)酵淀粉；Sugarf，可發(fā)酵糖。

為了更好地理解“膳食纖維”的定義及其所包含的成分，筆者基于膳食纖維的定義和膳食纖維的指標，參照de Leeuw等對碳水化合物的分類，筆者繪制的碳水化物的示意圖見圖1。

那么，膳食纖維究竟包括哪些纖維成分呢？狹義上，如Hipsley 所述膳食纖維僅包括植物細胞壁的組分（NDF），如纖維素、半纖維素和木質素。從生理學的角度來看，抗性淀粉、不可消化低聚糖和可發(fā)酵非淀粉多糖被包含在可溶膳食纖維組分中，它們也不能夠被內源酶水解，從而成為腸道微生物發(fā)酵可利用的底物。因此，在廣義上，膳食纖維包括抗性淀粉、不可消化低聚糖、非淀粉多糖和木質素。從圖1可以看出，越向左側纖維的發(fā)酵性越強，越向右側纖維的發(fā)酵性越差；可溶膳食纖維的發(fā)酵性強，不可溶膳食纖維的發(fā)酵性較差。

2 母豬日糧膳食纖維水平

雖然膳食纖維對母豬機體健康頗有益處，但是如果膳食纖維在母豬日糧中添加量不當，也會對母豬造成危害。因此，確定膳食纖維在母豬日糧中適宜添加水平就顯得十分重要。目前，有關母豬日糧中膳食纖維的添加水平尚無統(tǒng)一的營養(yǎng)標準，因此筆者整合了國內外許多權威專家、機構所采用的標準供養(yǎng)殖從業(yè)者參考。

2.1常用指標的膳食纖維推薦水平

表1展示了基于不同膳食纖維指標的不同階段母豬日糧中適宜纖維添加水平的推薦量。從粗纖維（CF）來看，不同研究的推薦量差異較大。尤其是母豬妊娠階段，粗纖維的推薦量從5%至14%不等。從中性洗滌纖維（NDF）來看，推薦的妊娠母豬需要量從10.8%至19%，差異也很大?；趧游锔＠目紤]，荷蘭“CVB”豬飼養(yǎng)手冊”推薦妊娠母豬日糧的NSP含量為34%。Howarth等指出大多數(shù)的研究表明，在限制能量攝入的條件下，提高可溶膳食纖維和或不可溶膳食纖維的攝入，可以增加餐后飽感和降低隨后的饑餓感。Reese等認為可溶性纖維和不可溶性纖維更適于評價日糧中的纖維水平。從表1的可溶纖維和不可溶纖維推薦量來看，母豬妊娠階段的SF推薦量（2%～4%）以及ISF推薦量（20.5%）差異較小。關于母豬總膳食纖維需要量的研究較少，目前還沒有推薦量。Oelke等[7]研究了不同總膳食纖維（TDF）水平（15.6%、22.3%和28.2%）對妊娠母豬生理和行為的影響。結果表明，隨著總膳食纖維量的增加，刻板行為降低。

2.2 描述發(fā)酵性的膳食纖維推薦水平

膳食纖維在母豬后段腸道的發(fā)酵，對于其血糖的穩(wěn)定、飽感和糾正其刻板行為具有重要的影響?？砂l(fā)酵的膳食纖維在母豬后段腸道中，能夠被腸道微生物發(fā)酵，產生數(shù)量可觀的短鏈揮發(fā)性脂肪酸（SCFAs）。若母豬日糧中含有高比例的可發(fā)酵膳食纖維，那么母豬的能量供應方式就會發(fā)生從葡萄糖到短鏈揮發(fā)性脂肪酸（SCFAs）的轉變。而纖維發(fā)酵產生SCFAs的速度較慢，因此可以降低餐后血糖峰值，維持更為統(tǒng)一的血糖和胰島素模式。fNSP是描述膳食纖維發(fā)酵性的指標，de Leeuw等研究表明，飼喂母豬低fNSP（17.3%）和高fNSP（37.8%）日糧，結果表明飼喂高fNSP日糧的母豬，血糖和胰島素水平更穩(wěn)定，且采食后幾小時內的身體活動更少。

由表2可知妊娠母豬對含有纖維原料日糧的自由采食量。從中可以看出，似乎限制自由采食量的因素不是日糧的體積（不同纖維源的容重不同）或每天粗纖維采食量，而是每天可發(fā)酵非淀粉多糖（fNSP）的采食量。遍及這些不同的纖維原料，當fNSP采食量為750～800 g/d時，妊娠母豬已經(jīng)獲得飽感，這一點已經(jīng)在商業(yè)試驗中被證實。所以在自由采食的條件下，以fNSP作為妊娠母豬纖維需要量的指標更為精準?？砂l(fā)酵碳水化合物（fCH）也是描述膳食纖維發(fā)酵性的指標，其涵蓋的可發(fā)酵成分更廣，但是目前關于f C H的母豬需要量的報道很少。

表1 母豬日糧的膳食纖維推薦水平 %

表2 妊娠母豬對含有纖維原料日糧的自由采食量

3 母豬飼料能量的精準測算

3.1 成年母豬對飼料的能量利用

與生長豬相比，成年豬具有更發(fā)達和容積更大的胃腸道、每千克體重更低的采食量以及更慢的食糜流通速度。研究發(fā)現(xiàn)，成年豬腸道纖維分解菌的數(shù)量大約是生長豬的6.7倍，成年豬具有更高的纖維素分解活性。這使得成年豬比生長豬具有更高的消化高纖維日糧的能力。Noblet等1980～2000年期間發(fā)表的共29篇研究的結果也證實了這一點。其得出的結論為：成年母豬對飼糧和原料的能量消化系數(shù)均比生長豬高，成年母豬對18種飼料原料的能量消化率也更高些。

同時，富含纖維的原料在纖維含量與組成方面不盡相同，它們的能量利用率差異也很大，那么這種差異是否是由于豬只對原料中不同化學成分的消化率存在差異造成的呢？前人研究表明，豬對纖維中的不同化學成分的消化系數(shù)的確存在很大差異。如粗纖維的消化系數(shù)低于半纖維素的消化系數(shù)。從消化率來看，與纖維素相比，非纖維多糖的單體和半纖維素有更高的平均消化率。因而，日糧纖維中具有高果膠或低木質素或高可溶纖維水平時（如甜菜渣），日糧纖維的消化率值會更高。日糧纖維中木質素和纖維素水平高時（如禾稈），則日糧纖維的消化率值最低。從能量消化系數(shù)和消化率可以看出，成年母豬對富含纖維的飼料原料的能量利用率更高。

3.2 成年母豬飼料凈能值的計算公式

膳食纖維可以提供生長豬達30%的能量需要，而由于成年母豬與生長豬在飼料原料的能量利用率上存在較大差異，因此可以推斷，飼料原料能夠給母豬供應更高的能量。但是，我們熟知的美國NRC并未給出針對成年母豬的飼料能值，因此以NRC模型計算出的成年母豬飼料能值會低于實際能值，而法國農業(yè)科學研究院（INRA）在此方面給出了具體計算公式。

3.2.1 法國INRA凈能公式

在法國INRA飼料體系中，飼料凈能值是Noblet等根據(jù)61種日糧建立的公式估算的，下面三個公式是經(jīng)常使用的：

注：NE：凈能；DCP：可消化粗蛋白；DEE：可消化粗脂肪；Starch：淀 粉；Sugars：糖；DRes：可消化殘渣；DRes=DOM-（DCP+DEE+淀粉和葡萄糖）

在INRA中，NE值是上述三個公式所得值的平均值。對于公式NE2，母豬和生長豬之間在DCP、DEE和DRes存在差異。而對于公式NE4，母豬和生長豬之間的飼料原料消化率存在差異，導致兩者在消化能間存在差異。而對于公式NE7，母豬和生長豬之間在尿能和氣體能（甲烷能）之間存在差異，因此兩者之間ME存在差異。與生長豬相比，同一飼料原料或日糧對于母豬的能量值更高。Goff 等指出，膳食纖維對成年母豬起到能量供應的正貢獻。因此，對于豬飼料，應推薦飼喂生長豬用和飼喂成年母豬用的兩個能值。法國INRA在其豬飼料原料數(shù)據(jù)庫中列出了常用纖維原料的生長豬和成年豬的凈能值（表3）。從中可以看出，所有纖維原料的凈能值，成年豬都高于生長豬。此外也可發(fā)現(xiàn)，在生長豬和成年豬之間，不同纖維源的凈能值的差異也很大。例如，大豆皮的凈能差異為2 MJ/kg，而脫脂米糠的凈能差異僅為0.63 MJ/kg。

3.2.2 荷蘭CVB 凈能公式

2015年，Blok等提出了生長育肥豬的飼料和飼料原料的凈能公式，其中適用于干飼料和飼料原料的公式如下：

注：dCP：可消化粗蛋白；dCFat：可消化粗脂肪；StarchAM：酶法測定的淀粉；Sugarse：酶可消化糖；fCH（可發(fā)酵碳水化合物）為fNSP（可發(fā)酵非淀粉多糖）+Starchf（可發(fā)酵淀粉）+ Sugarf（可發(fā)酵糖）之和與INRA的凈能公式相比，該公式將不能被豬內源消化酶消化，但可被后段腸道消化的組分，即fCH在飼料或原料中的能量貢獻直接整合進去，對比INRA的凈能公式優(yōu)勢在于充分考慮了飼料和飼料原料中的可發(fā)酵部分。雖然同一飼料或飼料原料的fCH（fNSP、Starchf和Sugarf）含量是固定的，但是生長育肥豬與母豬對fCH的后端腸道的發(fā)酵程度會有所差異。因此，若是通過試驗評估出fCH在凈能公式中適用于母豬的系數(shù)，就可以計算出對應于母豬的凈能值。這需要研究者進行大量的母豬試驗，以得出回歸系數(shù)。如此才能為精準的計算母豬的飼料和飼料原料的凈能值。

表3 常用纖維源的生長豬和成年豬的凈能值MJ/kg (DM)

4 小結

基于膳食纖維在豬只后段腸道發(fā)酵對其產生的深遠的生理影響，AACC在2000年公布的膳食纖維的定義顯得更為合理。相應的，膳食纖維涵蓋的成分應擴展到抗性淀粉、不可消化低聚糖和非淀粉多糖，而不僅僅是非淀粉多糖。我們應建立膳食纖維的概念，這會讓我們在母豬飼料中更為重視和合理地利用膳食纖維。目前關于膳食纖維在豬只日糧中的添加水平尚無統(tǒng)一的營養(yǎng)標準，但從目前的研究結果看，可溶纖維水平用于限飼妊娠母豬飼料更為精準些，而fNSP水平用于自由采食的妊娠母豬更為精準。對于飼料應給與兩個能值：一個針對生長豬，一個針對成年母豬。目前，能夠計算成年母豬凈能值的公式為法國INRA提出的凈能公式。而荷蘭CVB提出的凈能公式更為合理，但想利用此公式計算對應于母豬的凈能值，還需要進行大量的母豬試驗研究。

（參考文獻略）