膳食纖維特征及豆皮膳食纖維對(duì)母豬生產(chǎn)性能的影響

羅存敏

（山東省平度市動(dòng)物衛(wèi)生與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督所，山東青島 266700）

我國作為世界主要的大豆生產(chǎn)國，黑大豆、綠豆等豆類的產(chǎn)量均居世界前列[1]。豆皮和豆渣作為豆類產(chǎn)品加工過程中常見的副產(chǎn)品，富含大量膳食纖維、黃酮類化合物、多糖、色素等多種活性物質(zhì)。一方面膳食纖維因能量水平低、口感差、難烘干、易霉變等特點(diǎn)，難以被廣泛利用，導(dǎo)致資源浪費(fèi)現(xiàn)象非常嚴(yán)重。另一方面膳食纖維具有良好的吸水性、吸油性、分散性及乳化性，有“第七大營養(yǎng)元素” 的美稱。雖然膳食纖維不能被單胃動(dòng)物直接利用，但可被大腸及后半段腸道中微生物分解，并生成包括短鏈脂肪酸在內(nèi)的一系列發(fā)酵產(chǎn)物的非淀粉型碳水化合物和木質(zhì)素，進(jìn)一步調(diào)節(jié)腸道內(nèi)有益菌數(shù)量和分布，最終起到調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡的作用；此外，豆皮中還含有豐富的鐵元素，使二價(jià)鐵和能夠纖維結(jié)合在一起，促使膳食纖維更容易被機(jī)體吸收利用[2]。我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，生豬養(yǎng)殖業(yè)規(guī)模居世界第一，其中母豬生產(chǎn)性能的高低與規(guī)模化養(yǎng)殖場的經(jīng)濟(jì)效益息息相關(guān)。因此，改善飼料配方，從營養(yǎng)角度提高生豬生產(chǎn)性能及健康水平具有重要意義。例如，通過調(diào)控母豬飼糧中膳食纖維含量，可以顯著改善妊娠母豬生產(chǎn)性能。此外，有研究報(bào)道，豆皮膳食纖維特有的化學(xué)結(jié)構(gòu)能與腸道中的金屬陽離子結(jié)合，吸附腸道內(nèi)的膽酸鹽、膽固醇及有害物質(zhì)，對(duì)動(dòng)物健康具有重要作用[2]。但與國外相比，我國豆皮利用率較低，通常會(huì)被作為廢棄物遺棄，這無疑是一種浪費(fèi)。因此，本文主要從豆皮的理化特性、營養(yǎng)價(jià)值及在母豬生產(chǎn)中的應(yīng)用展開介紹，以期為大豆皮資源的開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 膳食纖維的分類

根據(jù)溶解性不同，可將其分為可溶性和不溶性兩種。其中能被大腸中微生物發(fā)酵分解的稱為可溶性膳食纖維，常見的有果膠、樹膠、黏液等，可溶性纖維可溶于水，能與腸道中的金屬陽離子結(jié)合，減少對(duì)汞離子、鉛離子等重金屬的吸收，同時(shí)還能有效降低血糖、血脂，有預(yù)防高血壓、糖尿病、冠心病等心血管疾病。殼聚糖、植物細(xì)胞壁的纖維素、半纖維素、不溶性果膠、莼菜膠和木質(zhì)素、抗性淀粉等是不溶性膳食纖維的典型代表，該種膳食纖維不溶于水，不能進(jìn)入血液循環(huán)，吸水后會(huì)發(fā)生膨脹，能促使機(jī)體產(chǎn)生飽腹感，刺激腸道蠕動(dòng)，從而縮短糞便在腸道內(nèi)的停留時(shí)間，達(dá)到潤腸排便的作用。

根據(jù)發(fā)酵程度的不同，膳食纖維可分為兩大類：第一類是不完全發(fā)酵類纖維，這類纖維木質(zhì)化程度高，可發(fā)酵性低，如木質(zhì)素、半纖維素、角質(zhì)和植物蠟等。第二類完全發(fā)酵纖維，多見于不溶性膳食纖維，包括β-葡聚糖、阿拉伯膠、瓜爾豆膠、菊芬和海藻膠等，該種纖維因含有可溶性多糖，易發(fā)酵降解。

根據(jù)來源不同，膳食纖維又可分為三大類：第一類是天然存在于可食用食物中，這種膳食纖維大多是植物性的。第二類是借助物理、酶或化學(xué)方法從天然食物原料中人工提取的；研究發(fā)現(xiàn)，植物、動(dòng)物、微生物、海藻中均可以提取出大量的膳食纖維。第三類是化學(xué)合成的合成類膳食纖維，如羧甲基纖維等。

2 豆皮膳食纖維常見的提取方式

研究發(fā)現(xiàn)，廢棄的豆皮、豆渣中有50%的成分是膳食纖維，天然的膳食纖維具有明顯的生理活性。如何在提取過程中保留或提高其生理活性，是目前科學(xué)研究的重點(diǎn)之一。目前，膳食纖維常見的提取方式主要包括化學(xué)法、生物法及物理法?；瘜W(xué)法以酸法和堿法為主；生物法主要指酶法；高壓蒸汽法和微波輔助法則是物理提取方法的代表。酶法提取過程中反應(yīng)條件溫和，專一性強(qiáng)、純度和轉(zhuǎn)化率高，成本相對(duì)較低。酸法、堿法萃取豆皮可溶性膳食纖維具有成本低廉，操作簡便，不會(huì)在體系中引入新離子的優(yōu)點(diǎn)，但容易受到反應(yīng)條件的限制，轉(zhuǎn)化率相對(duì)較低。馮子倩通過改良傳統(tǒng)提取方法，利用堿性過氧化氫法顯著提升黑豆皮中水溶性膳食纖維的產(chǎn)率，并發(fā)現(xiàn)改性后的水溶性膳食纖維膽酸結(jié)合能力顯著增強(qiáng)[3]。物理改性方法指的是利用機(jī)械降解手段萃取膳食纖維等營養(yǎng)物質(zhì)的方法，該方法可有效縮短提取時(shí)間，但通常需要專業(yè)設(shè)備的輔助，在工廠化生產(chǎn)中容易實(shí)現(xiàn)，常見的物理方法包括高壓蒸汽法、微波輔助法、超微粉碎技術(shù)、超聲-微波協(xié)同等。其中超聲-微波協(xié)同法可以有效地破壞細(xì)胞壁，使細(xì)胞壁中的膳食纖維盡可能地被提取出來。研究發(fā)現(xiàn)，使用超聲-微波協(xié)同法提取黑豆皮中的水溶性膳食纖維，產(chǎn)率高達(dá)15.72%[4]。超微粉碎技術(shù)是通過細(xì)化粉體顆粒，增加顆?？紫堵屎捅缺砻娣e，顯著改善了膳食纖維的物化特性。羅磊等研究表明，借助超微粉碎輔助酶法能提高綠豆皮中水溶性膳食纖維的產(chǎn)率，改善其物理特性，同時(shí)該研究證實(shí)，綠豆皮中的水溶性膳食纖維可提高機(jī)體清除自由基的能力[2]。

3 膳食纖維的理化性質(zhì)

膳食纖維結(jié)構(gòu)組成復(fù)雜，如D-葡萄糖經(jīng)β-1,4 糖苷鍵連接形成纖維素，阿拉伯糖、木糖和半乳糖、甘露糖、半乳糖醛酸等組成半纖維素。α-1,4-D-聚半乳糖醛酸經(jīng)甲酯化后形成果膠。膳食纖維的組成成分不同，其理化性質(zhì)也有所差異，常見的理化特性包括水合特性、黏性、離子交換作用、吸附特性和可發(fā)酵性[5]。其中水合特性和黏性主要在消化道前段發(fā)揮功能，發(fā)酵性主要在消化道后段完成調(diào)控作用。

3.1 水合特性

膳食纖維的水合特性指的是與水結(jié)合后發(fā)生膨脹特性，因?yàn)樯攀忱w維化學(xué)結(jié)構(gòu)中含有多個(gè)親水基團(tuán)，能與水分子結(jié)合，增加腸道內(nèi)容物的含水量，提高糞便潤滑度，加速糞便排出，降低直腸壓力，減少有害物質(zhì)對(duì)腸道的刺激。

3.2 黏性

膳食纖維黏性的高低與其化學(xué)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，膳食纖維中的多糖分子吸水后會(huì)相互纏繞形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，一般多糖分子量越大、濃度越高、黏性越強(qiáng)。因此，與短鏈膳食纖維相比，長鏈膳食纖維黏性更強(qiáng)。膳食纖維這種特有的生理特性會(huì)使腸道內(nèi)的食糜形成膠狀層，降低胃排空速度，延緩營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收的同時(shí)還能使動(dòng)物產(chǎn)生飽腹感，抑制食欲。

3.3 陽離子結(jié)合特性

膳食纖維特有的羥基、羧基側(cè)鏈基團(tuán)會(huì)使整個(gè)分子呈弱酸陰性狀態(tài)，在胃腸道中可與鈣、錳、銅等陽離子進(jìn)行可逆交換，一方面，改變離子的瞬間濃度，影響腸道內(nèi)滲透壓、電位及pH；另一方面，阻礙礦物質(zhì)的吸收，促進(jìn)陽離子在糞尿中的排泄，降低血液中鉀等陽離子水平。

3.4 吸附特性

膳食纖維分子表面的化學(xué)活性基團(tuán)，能吸附諸如膽固醇、膽汁酸及霉素等有機(jī)物，促使這些有機(jī)物隨糞便排出體外，降低血液中膽固醇濃度，預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化及心血管疾病的發(fā)生。

3.5 可發(fā)酵性

膳食纖維經(jīng)腸道微生物發(fā)酵后，產(chǎn)生乙酸、丙酸、丁酸等短鏈脂肪酸。研究表明，膳食纖維的發(fā)酵性越強(qiáng)，其生理功能越強(qiáng)；反之，其生理效應(yīng)越弱。

4 豆皮膳食纖維對(duì)母豬生產(chǎn)性能的影響

4.1 豆皮膳食纖維對(duì)母豬腸道微生物區(qū)系及采食量的影響

小腸作為動(dòng)物消化吸收的主要場所，腸道中的絨毛高度及隱窩深度都是反映腸道消化吸收功能和健康狀態(tài)的重要指標(biāo)。因此，飼糧營養(yǎng)對(duì)腸內(nèi)微生物區(qū)系穩(wěn)定的維持意義重大[6]。膳食纖維在腸道中經(jīng)微生物發(fā)酵后，一方面可以增加腸道絨毛高度，促進(jìn)黏膜上皮細(xì)胞增殖，提高腸道吸收營養(yǎng)物質(zhì)的能力。另一方面，發(fā)酵后產(chǎn)生的乙酸、丙酸、丁酸等短鏈脂肪酸可有效降低腸內(nèi)pH，維持腸道內(nèi)酸性環(huán)境，促進(jìn)腸道有益菌群增殖，防止有害菌群定植入侵，維持腸道健康[6]。研究表明，菊粉型膳食纖維可顯著增加腸道中雙歧桿菌的數(shù)量，降低梭狀芽孢桿菌、梭桿菌和擬桿菌等其他細(xì)菌的數(shù)量。此外，有研究報(bào)道，在適當(dāng)范圍內(nèi)，日糧中膳食纖維的添加量增加1%，采食量可提高3%，但若總添加量超過10%時(shí)，反而對(duì)豬采食量有負(fù)面影響。

4.2 膳食纖維對(duì)妊娠母豬繁殖性能的影響

母豬繁殖性能嚴(yán)重影響?zhàn)B殖場的經(jīng)濟(jì)效益，因此，改良飼糧配方對(duì)改善母豬繁殖能力，提高新生活產(chǎn)仔數(shù)具有重要意義。研究表明，母豬日糧攝入量相對(duì)較少，胃腸道容積大，后腸內(nèi)微生物種類豐富、數(shù)量多，因此，膳食纖維對(duì)母豬具有更重要的生理意義[7]。在妊娠母豬飼喂過程中，為防止母豬過肥，養(yǎng)殖場通常會(huì)采用限飼的方式，防止妊娠母豬孕期過度肥胖，從而保證正常繁殖。然而，過度限飼會(huì)使母豬易餓易怒，產(chǎn)生無食咀嚼、咬欄、頻繁起伏等異常行為，并且具有攻擊性，反而會(huì)降低母豬的生產(chǎn)性能。但相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，提高妊娠母豬日糧中總膳食纖維含量能使母豬產(chǎn)生飽腹感，抑制食欲的同時(shí)減少能量攝入，從而有效降低妊娠期內(nèi)由于限飼導(dǎo)致的刻板行為，保證母豬正常的繁殖性能[8-9]。

此外，母豬特別是懷孕母豬生產(chǎn)過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)便秘的問題，進(jìn)而導(dǎo)致厭食、難產(chǎn)等負(fù)面結(jié)果。研究發(fā)現(xiàn)，膳食纖維進(jìn)入腸道后會(huì)吸收腸道內(nèi)的水分，食糜膨脹和黏度增加會(huì)促進(jìn)腸道蠕動(dòng)，從而縮短在腸道內(nèi)的停留時(shí)間，促進(jìn)糞便排出[7]。有效緩解由于妊娠后期胎兒快速增長對(duì)母豬胃腸道產(chǎn)生壓迫而引起的圍產(chǎn)期便秘。綜上所述，豆皮膳食纖維及其代謝產(chǎn)物對(duì)母豬妊娠期的生理代謝、腸道微生物區(qū)系變化及對(duì)胎兒生后生長發(fā)育都有及其重要的影響[6-10]。

4.3 膳食纖維對(duì)妊娠母豬產(chǎn)仔性能的影響

膳食纖維具有抗氧化能力，通過在妊娠母豬日糧中添加膳食纖維能有效較少母體、胎兒和胎盤的氧化應(yīng)激反應(yīng)，改善胎盤養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)功能，提高存活率；另一方面，膳食纖維還可減少臨產(chǎn)母豬分娩的持續(xù)時(shí)間及仔豬出生間隔，降低仔豬死亡率[8-10]。有研究表明，在妊娠后期母豬飼糧中添加2.5%的膳食纖維，可顯著降低弱仔數(shù)，提高窩健仔數(shù)[7,10]。

4.4 膳食纖維對(duì)妊娠母豬初乳產(chǎn)量的影響

研究發(fā)現(xiàn)，膳食纖維在后腸道中發(fā)酵可產(chǎn)生大量乙酸，這些乙酸會(huì)通過血液循環(huán)進(jìn)入乳腺，促進(jìn)乳脂合成。乳脂會(huì)增加初乳中的能量，仔豬從中攝入的能量也會(huì)隨之增加，從而提高產(chǎn)仔數(shù)、產(chǎn)活仔數(shù)，增加新生仔豬生長率[6-7]。綜上所述，富含膳食纖維的農(nóng)作物或其副產(chǎn)物是取代泌乳母豬飼糧中谷類的一種經(jīng)濟(jì)替代物；膳食纖維在后腸發(fā)酵的主要產(chǎn)物短鏈脂肪酸參與泌乳母豬乳脂的從頭合成，這為膳食纖維在泌乳母豬飼糧中應(yīng)用提供了可能性[6-7]。

4.5 膳食纖維對(duì)泌乳母豬生產(chǎn)性能的影響

與妊娠母豬不同的是，泌乳母豬飼糧中添加膳食纖維可能會(huì)降低采食量，造成體重?fù)p失，并降低仔豬生產(chǎn)性能。研究發(fā)現(xiàn)，在泌乳母豬飼糧中添加適量的膳食纖維，可顯著提高生豬采食量，改善乳質(zhì)。在妊娠期母豬日糧中添加適量膳食纖維，可顯著增加初乳攝入量，減少死亡率[8]。泌乳期間采食量不足會(huì)導(dǎo)致體重降低，間接導(dǎo)致妊娠斷奶期和發(fā)情間隔延長，母豬難以進(jìn)入下一個(gè)繁殖周期，嚴(yán)重影響規(guī)?；B(yǎng)殖場的經(jīng)濟(jì)效益[6-10]。此外，有研究表明，在妊娠后期母豬日糧中添加膳食纖維還可調(diào)控母豬腸道微生物區(qū)系，減少氧化應(yīng)激現(xiàn)象的發(fā)生，提高母豬對(duì)胰島素的敏感性，從而增加母豬泌乳期的采食量[6-10]。

5 小結(jié)

豆皮作為豆制品加工過程中的廢棄物，產(chǎn)量大、容易獲得、價(jià)格低廉、膳食纖維含量豐富。因此，可借助現(xiàn)代技術(shù)提高豆皮中的膳食纖維獲得率，以添加劑等方式將其添加到生豬日糧中，為豬只生長發(fā)育提供能量的同時(shí)，還能調(diào)控腸道菌群數(shù)量和分布，維持腸道健康，改善母豬繁殖能力，提高新生仔豬存活率。但過去受研發(fā)技術(shù)的限制，再加上人們對(duì)豆皮、豆渣等加工廢棄物的重視程度不夠，導(dǎo)致我國對(duì)豆皮膳食纖維功能特性的了解和研發(fā)均處于初級(jí)階段。近年來，隨著市場對(duì)豆制品的需求不斷加大，提高豆皮利用效率成為亟待解決的科學(xué)問題。因此，全面深入研究在日糧中添加膳食纖維對(duì)生豬生產(chǎn)性能、腸道健康的影響，降低飼料成本的同時(shí)，提高生豬養(yǎng)殖效益，對(duì)廣大養(yǎng)殖戶具有重要意義。