竹纖維飼料原料的開發(fā)應(yīng)用研究進(jìn)展

代發(fā)文 ， 楊瑤君 ， 江 奕 ， 林 濤

（1.樂山師范學(xué)院，四川樂山，614000；2.竹類病蟲防控與資源開發(fā)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川樂山，614000；3.廣安市飼料工業(yè)管理站，四川廣安 638000）

1 纖維原料在豬料中的應(yīng)用及其作用機(jī)制

膳食纖維被稱為第七大營(yíng)養(yǎng)素，近年來國(guó)內(nèi)外開展了大量有關(guān)豬日糧纖維營(yíng)養(yǎng)的研究應(yīng)用，應(yīng)用效果見表1所示。從不同來源纖維原料的應(yīng)用研究報(bào)道來看，提高日糧纖維水平有利于提高母豬繁殖性能和仔豬生產(chǎn)性能，推斷妊娠母豬的適宜粗纖維≥7.5%，但不同試驗(yàn)的適宜纖維水平不同或有的試驗(yàn)未見顯著正向調(diào)控作用，這可能與動(dòng)物生理階段、原料纖維組成和纖維特性有關(guān)。

近年來，針對(duì)日糧纖維組成對(duì)動(dòng)物的生理調(diào)控及應(yīng)用效果開展了大量研究，見表2所示，進(jìn)一步豐富了纖維營(yíng)養(yǎng)應(yīng)用方案。可以看出，增加妊娠母豬日糧可溶性纖維水平有利于提高新生仔豬生產(chǎn)性能，推斷妊娠母豬適宜纖維組成為可溶性纖維（SF）≥3.0%，不可溶性纖維（ISF）/可溶性纖維（SF）≤6.5。不同研究報(bào)道中關(guān)于不同來源可溶性纖維在調(diào)控產(chǎn)仔性能、養(yǎng)分消化率、妊娠母豬飽感、哺乳母豬采食量和新生仔豬發(fā)育等方面的應(yīng)用效果差異可能與母豬飼喂管理程序和纖維理化特性有關(guān)。

纖維理化特性包括持水性、吸水膨脹性、可發(fā)酵性、黏性、吸附性、陽離子交換能力等，并可能與纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)和分子大小有關(guān)。Chenquan等（2016）以魔芋粉（KF）、預(yù)糊化玉米淀粉加瓜爾膠（PG）、預(yù)糊化玉米淀粉加黃原膠（PX）配制出不同持水性和吸水膨脹性日糧飼喂小鼠，結(jié)果發(fā)現(xiàn)具有高持水性、吸水膨脹性和可發(fā)酵性的KF和PG組飽感增加，采食行為減少，采食量和增重降低。Chenquan等（2017）以不同持水性和吸水膨脹性的可溶性纖維進(jìn)一步開展小鼠飼喂試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)高持水性和吸水膨脹性的可溶性纖維組胃食糜的持水性和吸水膨脹性顯著增加，盲腸食糜重量增加，進(jìn)而平均采食量顯著降低。上述研究報(bào)道表明，纖維原料調(diào)控效果可能受纖維理化特性影響，而不僅僅取決于纖維水平和纖維原料組成。

綜上所述，增加母豬纖維水平可能有助于改善母豬繁殖性能和仔豬生產(chǎn)性能，調(diào)控效果受纖維原料來源、纖維組成和纖維理化特性等多因素影響。這也揭示在開發(fā)新型纖維飼料資源時(shí)，需進(jìn)一步關(guān)注其纖維組成和纖維理化特性，尤其是持水性、吸水膨脹性、可發(fā)酵性和養(yǎng)分可利用性。

表1 纖維營(yíng)養(yǎng)在豬料中的應(yīng)用效果

2 國(guó)內(nèi)竹纖維飼料資源開發(fā)研究進(jìn)展

我國(guó)是世界上竹類資源最豐富的國(guó)家，共有竹類植物40余屬，500余種，面積、蓄積量、竹制品產(chǎn)量和出口額均居世界第一，素有“竹子王國(guó)”之譽(yù)。目前國(guó)內(nèi)關(guān)于竹纖維飼料的開發(fā)和應(yīng)用研究報(bào)道較少。Liu等（2000）在氨化稻草日糧基礎(chǔ)上添加新鮮和蒸煮竹筍殼飼喂肉牛，結(jié)果發(fā)現(xiàn)竹筍殼干物質(zhì)基礎(chǔ)中性洗滌纖維（NDF）73.8%，蒸煮后下降，而蛋白水平增加，添加竹筍殼可顯著提高日增重和改善料肉比，分析可能與其粗蛋白質(zhì)和瘤胃降解率較高有關(guān)，這表明開發(fā)竹筍殼作為反芻飼料是安全可行的，同時(shí)也可解決廢物污染問題。陳杰（2012）通過研究?jī)?yōu)化提取、濃縮工藝獲得的竹葉和竹粉提取物均表現(xiàn)較好抑菌效果，制備成天然添加劑用于肉雞具有明顯抗冷應(yīng)激作用，降低死亡率；韋峰（2015）研究發(fā)現(xiàn)，不同品種竹葉提取物對(duì)大腸桿菌抑菌效果存在顯著差異，對(duì)提取物進(jìn)行分離純化40%～60%抑菌物質(zhì)保留在乙醇流份中，白腐真菌處理竹屑對(duì)纖維素和木質(zhì)素的降解明顯高于自然發(fā)酵；Quan等（2019）研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)溶劑提取100 kg干毛竹竹葉可獲得2.65 kg提取物，以10 g/L竹提取物處理蚜蟲，殺死率達(dá)到53.22%，竹葉石油醚提取物殺死率達(dá)到82.76%，與化學(xué)殺蟲劑合用具有協(xié)同增效作用。

上述研究表明，竹原料纖維含量高，具有抗應(yīng)激、抑菌和殺蟲的有益成分。近年來市場(chǎng)上也出現(xiàn)了一些竹粉纖維飼料產(chǎn)品在豬料中的推廣應(yīng)用。通過測(cè)定不同生產(chǎn)廠家竹粉理化性質(zhì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)竹粉纖維含量明顯高于麩皮，持水性和吸水膨脹性略高于麩皮，未檢出赤霉烯酮和嘔吐毒素，見表3所示。竹粉1和竹粉2粗纖維含量和纖維持水性相近，但纖維組成NDF和ADF含量差異較大；與竹粉1相比，竹粉2具有較多明顯彎曲的纖維管束且纖維管束較長(zhǎng)。兩種竹粉產(chǎn)品在纖維組成和形態(tài)上的差異，可能與竹粉來源品種和加工工藝差異有關(guān)，有必要建立飼用竹粉行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)一步研究纖維組成和理化特性，以更好地指導(dǎo)竹粉應(yīng)用方案。

表2 日糧纖維組成對(duì)動(dòng)物的生理調(diào)控及應(yīng)用效果

表3 竹粉纖維飼料理化指標(biāo)

近年來國(guó)內(nèi)研究者在竹材生物質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)和纖維改性方面開展了大量研究，有望為定向改性竹纖維，提高其利用價(jià)值提供參考。謝九龍（2014）研究發(fā)現(xiàn)，微波加熱液化能提高竹材液化率，與竹青部位相比，竹黃具有較低的纖維素和木質(zhì)素，且含有較高的薄壁組織和輸導(dǎo)組織，相同條件下，竹黃液化效率高于竹青。周儒森（2017）在生物質(zhì)多元醇竹材液化中引入等離子體輔助，等離子體放電過程產(chǎn)生了大量具有強(qiáng)氧化性的OH自由基，能夠迅速氧化糖苷鍵和其他大分子物質(zhì)，促進(jìn)纖維素等快速降解，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)常壓快速液化。孫豐澤等（2011）采用輻照處理竹材，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著輻照劑量升高，竹材纖維素結(jié)晶度呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，半纖維素發(fā)生降解，木質(zhì)素由非酚型向酚型轉(zhuǎn)變。Huanhuan等（2018）采用100℃膨化擠壓處理蓮藕，結(jié)果發(fā)現(xiàn)膨化處理可改變蓮藕粉和蓮藕可溶性纖維的顯微結(jié)構(gòu)，降解纖維和半纖維，膨化蓮藕組提取的可溶性纖維持水性、吸水膨脹性和乳化性顯著高于未膨化組。上述研究表明，通過物理加工處理可以改變纖維結(jié)晶度和顯微結(jié)構(gòu)，促進(jìn)纖維分解，調(diào)控纖維理化特性，利用竹黃進(jìn)行加工可能比竹青更適于纖維特性改造。

纖維素是由葡萄糖通過β-1，4-糖苷鍵連接而成的大分子，半纖維素是由多種不同類型單糖構(gòu)成的異質(zhì)多聚體，其聚合度普遍低于纖維素，通過定向生物處理技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)纖維素的有效降解。張群（2015）利用纖維素酶和木聚糖酶酶解毛竹竹粉，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種酶共浴處理2 h的還原糖產(chǎn)量明顯高于單一酶作用效果。李寒等（2015）研究發(fā)現(xiàn)，竹屑木聚糖在25 U/g內(nèi)切木聚糖酶定向水解下，低聚木糖得率為39.49%，竹屑木聚糖抽提剩余物在25 U/g纖維素酶和4 U/g β-葡萄糖苷酶條件下水解72 h，纖維素水解得率64.05%。上述研究表明，竹粉纖維結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要利用多種酶進(jìn)行協(xié)同降解，這就需要考慮不同酶的最適溫度和pH條件以便協(xié)同作用減少生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)。

綜上所述，雖然關(guān)于竹纖維飼料原料開發(fā)應(yīng)用研究報(bào)道較少，但其具有很大開發(fā)價(jià)值，而且目前市場(chǎng)已有少量竹粉纖維飼料原料產(chǎn)品應(yīng)用。從纖維營(yíng)養(yǎng)理論體系來看，研究建立竹類纖維飼料原料標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步開展物理加工處理或定向生物處理研究對(duì)纖維結(jié)構(gòu)進(jìn)行改性或降解纖維素，對(duì)提升竹類纖維飼料原料應(yīng)用價(jià)值具有非常重要的意義。

3 國(guó)外竹纖維飼料資源開發(fā)研究進(jìn)展

國(guó)外有關(guān)竹纖維飼料的應(yīng)用研究主要集中在有機(jī)養(yǎng)殖和反芻動(dòng)物應(yīng)用方面，并表現(xiàn)出良好的應(yīng)用效果。Carmelita（2015）以新鮮竹葉替代有機(jī)發(fā)酵飼料，結(jié)果發(fā)現(xiàn)竹葉纖維可增加肉雞腸道長(zhǎng)度，提高采食量和增重。Kanji Okano等（2009）以白腐真菌32℃發(fā)酵處理竹粉，可顯著降低NDF殘?jiān)曳趾湍举|(zhì)素含量，發(fā)酵處理15周組顯著低于處理10周組。Michimasa等（2013）以白腐真菌32℃發(fā)酵處理3年生毛竹全竹粉替代苜蓿草用于飼喂羊，結(jié)果發(fā)現(xiàn)發(fā)酵處理組干物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)和酸性洗滌纖維消化率及總可消化養(yǎng)分顯著高于未發(fā)酵處理竹粉組。上述研究表明，開發(fā)竹纖維飼料原料用于動(dòng)物是安全的，采用微生物發(fā)酵處理可以提高其養(yǎng)分利用價(jià)值。Mária等（2017）研究發(fā)現(xiàn)，品種、竹齡、竹材部位可顯著影響竹粉營(yíng)養(yǎng)成分，不同來源竹粉含糖量0.94%～13.4%，淀粉1.75%～16.89%，灰分0.87%～2.77%，粗蛋白質(zhì)1.31%～2.03%，不可溶纖維62.54% ～89.79%，并指出嫩竹桿（3年）有望作為纖維和淀粉食物來源。

此外還開展了竹醋液、竹碳等開發(fā)應(yīng)用研究，并取得較好應(yīng)用效果。Kook等（2005）研究報(bào)道，在育肥豬料中添加2%竹醋液可顯著改善豬生產(chǎn)性能和肉品質(zhì)，日增重顯著增加，背膘厚度顯著下降，不飽和脂肪酸顯著增加，腥味降低，口感明顯改善。Do Thi Thanh等（2006）通過兩個(gè)山羊試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，添加0.5 g/kg體重竹碳可顯著提高有機(jī)質(zhì)和粗蛋白質(zhì)消化率及日增重，但對(duì)NDF和ADF消化率無顯著影響。Quaiyum等（2014）研究表明，在鯰魚料中添加2%竹碳可顯著提高小腸絨毛高度，降低水中氨氮濃度，增加增重和成活率，降低料肉比，該竹碳采用竹切成小塊后置于密封鐵罐中高溫過火1 h以上，灰分含量6.5%，鉀含量2.1%，pH 8.5。 Yamauchi等（2010）在蛋雞日糧中添加含竹醋的竹炭，發(fā)現(xiàn)其可以顯著改善蛋雞腸絨毛結(jié)構(gòu)，提高蛋產(chǎn)量，對(duì)糞便氨氣和蛋黃多元酚含量有一定改善作用，添加劑量以1.0%為宜，添加1.5%有下降趨勢(shì)。

綜上所述，開發(fā)竹纖維飼料是可行的，竹材中含有的有益成分有利于腸道發(fā)育，通過生物發(fā)酵處理可提高其利用價(jià)值。

4 展望

竹原料具有資源豐富、纖維含量高、含活性成分等優(yōu)點(diǎn)，隨著物理加工和生物處理技術(shù)的發(fā)展，未來竹纖維飼料原料的發(fā)展將有可能在以下幾個(gè)方面開展研究和應(yīng)用：（1）專用竹纖維飼料原料竹品種的種植；（2）竹纖維飼料原料定向改性加工工藝；（3）竹纖維飼料原料的營(yíng)養(yǎng)和功能特性評(píng)估；（4）竹纖維飼料原料在不同動(dòng)物中的應(yīng)用方案；（5）功能性竹纖維飼料原料開發(fā)。