膳食纖維在仔豬腸道中功能性發(fā)酵概述

龐 培 范覺鑫 劉志強(qiáng) 江書忠 肖淑華

（湖南九鼎動(dòng)物營養(yǎng)研究院有限公司，湖南長沙 410000）

斷奶保育階段是生豬養(yǎng)殖期關(guān)鍵階段， 此時(shí)斷奶仔豬免疫和消化功能尚不完善， 對(duì)植物成分的特異性消化酶產(chǎn)生不足， 在日糧的配方設(shè)計(jì)中， 不同原料的添加人們尤為關(guān)注。 以前大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明， 膳食纖維對(duì)豬有抗?fàn)I養(yǎng)作用， 其含量高低與日糧的有效能值呈負(fù)相關(guān)作用， 降低動(dòng)物的生產(chǎn)性能。 然而近年來， 也有研究者對(duì)此持不同的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)， 認(rèn)為膳食纖維也有其積極的方面， 多項(xiàng)研究結(jié)果表明適量的膳食纖維添加到飼料中具有功能性發(fā)酵作用， 能夠促進(jìn)乳酸菌、雙歧桿菌等有益菌增殖， 發(fā)酵過程中產(chǎn)生揮發(fā)性短鏈脂肪酸（乙酸、 丙酸、 丁酸、 戊酸、 琥珀酸等）， 降低腸道PH 值， 抑制大腸桿菌等有害菌增殖， 有效降低仔豬腹瀉發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)， 對(duì)仔豬腸道健康起到積極作用。

1、 膳食纖維種類與仔豬腸道功能性發(fā)酵的相關(guān)性

植物中可以被食用的、 類似的碳水化合物，不能被人類小腸消化吸收， 但可以完全或者部分能夠在大腸部位發(fā)酵， 被稱之膳食纖維。 膳食纖維種類繁多， 例如： 纖維素、 果膠和樹膠等非淀粉多糖， 低聚半乳糖和低聚果糖等抗性低聚糖以及抗性淀粉和糊精。 此外， 纖維素和半纖維素與木質(zhì)素、 蠟質(zhì)等物質(zhì)相互連接形成的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的復(fù)合成分也屬于膳食纖維。 從其纖維成分的可溶性化學(xué)特性分類， 又分為可溶性膳食纖維和不可溶性膳食纖維。 膳食纖維發(fā)揮營養(yǎng)功能的主要作用就是其具有發(fā)酵性， 膳食纖維在消化道內(nèi)不能被動(dòng)物自身分泌的消化酶消化， 當(dāng)其到達(dá)大腸后， 微生物將其作為發(fā)酵底物進(jìn)行發(fā)酵。 然而，膳食纖維被微生物降解程度和速度主要取決于其水溶性、 化學(xué)結(jié)構(gòu)、 顆粒大小及多糖分子中單糖的種類、 數(shù)量及成鍵方式等多種機(jī)構(gòu)特性因素。Gerritsen 等在仔豬基礎(chǔ)日糧中添加不溶性非淀粉多糖（燕麥殼和小麥稈）， 結(jié)果顯示可降低仔豬回腸和結(jié)腸中大腸桿菌數(shù)量， 然而對(duì)回腸和結(jié)腸中的乳酸桿菌數(shù)量沒有顯著影響， 推測(cè)出現(xiàn)這樣結(jié)果的原因， 可能是消化飼糧中纖維的菌群競(jìng)爭性抑制大腸桿菌在腸道組織中的黏附， 而不是功能性發(fā)酵起到的作用。 Ma 等試驗(yàn)結(jié)果早已證明甜菜渣比麩皮更容易發(fā)酵， 是因?yàn)槠淇扇苄岳w維含量更高。 麩皮含有大量阿拉伯木聚糖， 不溶性纖維為35%～48%， 可溶性纖維僅為1.5%～4.0%，而可溶性的果膠是甜菜渣主要的纖維成分， 同時(shí)一些阿拉伯半乳聚糖和纖維素嵌在果膠的基質(zhì)中， 這些特殊結(jié)構(gòu)使甜菜渣具有高的持水力且易被微生物發(fā)酵。 因此可溶性纖維相比不可溶性纖維更容易被發(fā)酵， 發(fā)酵能力與可溶性纖維含量呈正相關(guān)。 然而， 另一方面也有文獻(xiàn)研究表明， 可溶性纖維通過延緩胃排空、 延長日糧消化道的時(shí)間降低營養(yǎng)物質(zhì)吸收速度， 而非可溶性纖維可通過縮短日糧通過消化道的時(shí)間和增強(qiáng)消化道持水能力幫助排泄。

2、 膳食纖維在仔豬腸道功能性發(fā)酵的地點(diǎn)及發(fā)酵功能途徑

仔豬腸道中微生物最活躍的位點(diǎn)在大腸， 其中以盲腸和結(jié)腸中微生物數(shù)量最多， 以兼性厭氧菌、 專性厭氧菌為主， 微生物的數(shù)量可高達(dá)1010～1011 CFU/g 食糜， 腸道中的微生物中雙歧桿菌、 乳桿菌、 梭桿菌、 真桿菌和大腸桿菌等都具有一定分解纖維的能力， 且廣泛分布于腸道中。 這些微生物能夠發(fā)酵纖維素產(chǎn)生乙酸、 丙酸、 丁酸、 戊酸、 琥珀酸等揮發(fā)性短鏈脂肪酸，而這些短鏈脂肪酸部分被腸道黏膜吸收進(jìn)入血液為宿主提供養(yǎng)分， 發(fā)揮營養(yǎng)功能。 腸道中膳食纖維的消化主要依賴?yán)w維素酶和半纖維素酶， 而豬的胃和小腸不分泌這類酶， 因此腸道微生物的發(fā)酵和非酶水解作用對(duì)日糧中纖維的消化吸收起到關(guān)鍵作用。 例如： 纖維素、 果聚糖、 半乳甘露聚糖非酶水解為已糖， 阿拉伯木聚糖非酶水解為已糖、 戊糖、 糖醛酸， 木聚糖、 果膠非酶水解為戊糖、 糖醛酸， 然后形成中間產(chǎn)物磷酸烯醇酸酯，分解為丙酮酸， 丙酮酸可通過不同的途徑降解為揮發(fā)性脂肪酸（乙酸、 丙酸、 丁酸） 和CO2， 可簡化為： 丙酮酸→乙酰CoA→丁酰CoA→丁酸；丙酮酸→乙酰CoA→乙酰磷酸→乙酸； 丙酮酸→甲酸→H2/CO2→甲烷； 丙酮酸→草酸乙酸→丙酸。 膳食纖維在腸道中的發(fā)酵作用， 產(chǎn)生酸性物質(zhì)調(diào)節(jié)腸道PH 值， 促進(jìn)了腸道益菌群增殖， 維持腸道生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定。

3、 膳食纖維在仔豬腸道功能性發(fā)酵的應(yīng)用效果

楊玉芬等在仔豬料中添加甜菜粕、 苜蓿草粉等纖維原料， 把纖維含量由2.96%提高到5.91%，結(jié)果發(fā)現(xiàn)雖然對(duì)仔豬生長性能沒有影響， 但對(duì)仔豬的消化道發(fā)育具有一定的促進(jìn)作用， 提高消化酶活性； 增加纖維能夠促進(jìn)腸道內(nèi)有益菌的產(chǎn)生， 抑制腸道內(nèi)有害菌的產(chǎn)生， 有效預(yù)防仔豬腹瀉。 Konstantinov 等用添加甜菜渣和低聚果糖的日糧飼喂仔豬， 通過變性梯度凝膠電泳分析16S核糖體DNA， 確定仔豬糞便細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的差異， 結(jié)果顯示相對(duì)于對(duì)照組仔豬， 添加這些纖維能夠顯著增加仔豬糞便中擬球梭菌和柔嫩梭菌的數(shù)量， 這些菌屬可能在膳食纖維的利用中起作用。 顧憲紅等日糧中添加1%菊粉飼喂28 日齡斷奶仔豬， 結(jié)果表明菊粉作為膳食纖維源能顯著降低斷奶仔豬盲腸、 結(jié)腸和直腸后段內(nèi)容物pH 值，促進(jìn)盲腸內(nèi)乳酸桿菌增殖和回腸后段、 盲腸和直腸后段雙歧桿菌增殖， 改善了腸道微生物區(qū)系。類似的報(bào)道有， 周錫紅等在仔豬日糧中添加菊粉和刺五加提取物， 結(jié)果顯示顯著提高早期斷奶仔豬的生長性能， 降低料肉比， 血液中堿性磷酸酶(ALP)、 超氧化物歧化酶(SOD) 和還原型谷胱甘肽(GSH) 濃度生化指標(biāo)提高， 十二指腸和回腸的隱窩深度增加， 因此有改善小腸消化和吸收功能有重要作用。 李雁冰在仔豬日糧中添加苜蓿草粉纖維含量提高到5.3%可有效的預(yù)防仔豬腹瀉，糞便中的大腸桿菌含量降低， 乳酸桿菌和雙歧桿菌含量提高， 但是對(duì)于生產(chǎn)性能無影響。

然而， Montagne 等研究了飲食的衛(wèi)生條件和纖維含量之間的相互作用， 飼喂高纖維日糧的斷奶豬的生長和健康狀況存在相互矛盾的結(jié)果， 根據(jù)衛(wèi)生條件的不同， 其反應(yīng)可能會(huì)有所不同。 建議在斷奶飼糧中加入高度的不溶性、 低發(fā)酵能力的纖維源， 會(huì)幫助仔豬提高腸道纖維發(fā)酵產(chǎn)酸能力。 同樣類的報(bào)道有， Molist 等研究了斷奶仔豬日糧中膳食纖維功能特性的相關(guān)性， 認(rèn)為纖維成分的功能特性可能比纖維成分的化學(xué)組成更重要， 斷奶的后的前兩周， 豬的健康狀態(tài)受到損害， 中等水平的不溶性纖維源（最好是粗粒度）對(duì)斷奶后的前兩周具有促進(jìn)腸道健康的積極作用， 這些積極作用可能與胃腸道的成熟度提高以及膳食纖維對(duì)腸道菌群生長的物理作用阻斷致病菌對(duì)胃腸道粘膜的粘附有關(guān)。

4、 膳食纖維在斷奶仔豬日糧中的應(yīng)用措施

由于斷奶仔豬消化系統(tǒng)不完善， 假如在斷奶后的前兩周在日糧中添加可溶性和可快速發(fā)酵的纖維源， 會(huì)加重腸道對(duì)食物消化的負(fù)擔(dān)， 這種情況會(huì)增加腹瀉發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)， 尤其是在衛(wèi)生條件較差的農(nóng)場(chǎng)， 風(fēng)險(xiǎn)更大。 從上述概述中可知， 日糧中添加適量水平的粗粒度的不溶性纖維源對(duì)斷奶后的前兩周仔豬腸道健康具有積極作用。 仔豬從斷奶到保育階段， 逐漸適應(yīng)固體飼料， 可根據(jù)不同生長階段在日糧中逐漸增加可溶性和可發(fā)酵纖維源含量， 膳食纖維在腸道內(nèi)發(fā)酵， 充當(dāng)益生元的角色， 可產(chǎn)生短鏈脂肪酸。 Knudsen 等認(rèn)為在斷奶后， α-淀粉酶的分泌受到影響， 這導(dǎo)致斷奶后頭兩周淀粉在小腸中吸收不良， 也建議是斷奶后第一周喂養(yǎng)含有可溶性和不溶性纖維的混合物， 并補(bǔ)充除纖維以外的益生元碳水化合物（即含有低聚糖和/或多糖的果糖）， 以特異性刺激乳酸桿菌增殖。 岳隆耀文獻(xiàn)的中記載甜菜渣、 番茄渣、 大豆皮、 玉米皮、 菜籽餅等含有超過10%的可溶性膳食纖維， 可以作為膳食纖維發(fā)酵利用的主要底物， 當(dāng)然可以添加一些菊粉、 寡糖、 低聚糖等纖維作為益生元， 這些適量的膳食纖維對(duì)于斷奶仔豬是有積極作用的。

參考文獻(xiàn)（略）