日糧纖維組成對(duì)生長(zhǎng)豬凈能和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率的影響

呂知謙，黃冰冰，李藏蘭，賴長(zhǎng)華

（中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，北京 100193）

日糧纖維組成對(duì)生長(zhǎng)豬凈能和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率的影響

呂知謙，黃冰冰，李藏蘭，賴長(zhǎng)華*

（中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，北京 100193）

本試驗(yàn)旨在研究相同總膳食纖維水平下，不同含量的可溶性和不可溶性纖維日糧對(duì)生長(zhǎng)豬凈能值和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率的影響。試驗(yàn)選用18頭（36.12 ± 3.06）kg杜×長(zhǎng)×大三元雜交去勢(shì)公豬，隨機(jī)分為玉米-豆粕基礎(chǔ)日糧、甜菜渣日糧和大豆皮日糧3個(gè)處理組，每組6頭豬。其中甜菜渣日糧和大豆皮日糧是甜菜渣和大豆皮分別替代基礎(chǔ)日糧供能部分的22.49%和20.45%。試驗(yàn)共3期，每期28 d，包括22 d適應(yīng)期和6 d測(cè)熱期。結(jié)果表明：纖維日糧的有效能值及總能、粗蛋白質(zhì)和粗脂肪的消化率顯著低于基礎(chǔ)日糧（P＜0.01），甜菜渣日糧的總膳食纖維消化率顯著高于基礎(chǔ)日糧（P＜0.05）；纖維顯著增加了糞氮的排出（P＜0.01）；甜菜渣和大豆皮的凈能值分別為8.52、6.48 MJ/ kg。表明纖維會(huì)降低日糧營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率和有效能值，但是可溶性纖維含量高的日糧其纖維本身的消化程度更高。

纖維；凈能；消化率；生長(zhǎng)豬

相比于消化代謝能體系，凈能體系能更準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)日糧和原料的有效能值，尤其對(duì)于高纖維原料來(lái)說(shuō)，采用消化代謝能體系會(huì)高估其有效能值。因此，采用凈能體系測(cè)定纖維原料的有效能值是最合適的[1]。雖然高纖維會(huì)降低日糧營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率，但是纖維在豬的后腸道可以被微生物發(fā)酵，產(chǎn)生短鏈脂肪酸（SCFA），對(duì)于生長(zhǎng)豬來(lái)說(shuō)，這可以提供10.7%～24.2%的總可消化能量[2]。正確利用纖維原料可以在不影響豬生長(zhǎng)性能的情況下節(jié)約飼料成本，改善豬的健康狀況，減少氮的排放，從而帶來(lái)更好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。所以，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)纖維原料的利用價(jià)值對(duì)養(yǎng)豬生產(chǎn)意義重大。一般認(rèn)為，可溶性纖維更容易快速完全地發(fā)酵，而不可溶性纖維發(fā)酵緩慢[3]，所以相同總膳食纖維的日糧也有可能因?yàn)榭扇苄岳w維成分含量的不同而具有不同的有效能值。本試驗(yàn)旨在采用替代法評(píng)價(jià)2種纖維原料的凈能值，探討可溶性和不可溶性纖維含量對(duì)生長(zhǎng)豬原料有效能值、氮利用和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率等方面的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物和日糧 試驗(yàn)選用18頭平均體重（36.12 ± 3.06 ）kg的杜×長(zhǎng)×大三元雜交去勢(shì)公豬。試驗(yàn)分為3個(gè)處理，處理1為玉米-豆粕基礎(chǔ)日糧，處理2和處理3分別以甜菜渣和大豆皮替代基礎(chǔ)日糧供能部分的22.49%和20.45%（套算法）。盡管甜菜渣日糧和大豆皮日糧的替代比例不同，但是2種日糧是按總膳食纖維（TDF）水平25%配制的（實(shí)測(cè)值有所偏差，見(jiàn)表1）。所有日糧的玉米與豆粕的比值一致?？紤]到氨基酸水平對(duì)凈能值的測(cè)定可能產(chǎn)生影響，本試驗(yàn)中保持必需氨基酸的平衡，其余營(yíng)養(yǎng)成分均參照NRC（2012）[4]生長(zhǎng)豬營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)需要量。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于國(guó)家工程技術(shù)研究中心/農(nóng)業(yè)部飼料工業(yè)中心動(dòng)物試驗(yàn)基地（河北承德）進(jìn)行。本試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，18頭生長(zhǎng)豬被分為3個(gè)處理，每個(gè)處理6個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)1頭豬。試驗(yàn)總共進(jìn)行3期，每期28 d，每期包括22 d預(yù)試期和6 d的測(cè)熱期。在預(yù)試期前7 d，豬被單獨(dú)地飼養(yǎng)在代謝籠中，之后轉(zhuǎn)入呼吸代謝室適應(yīng)15 d。豬籠規(guī)格1.4 m× 0.7 m× 0.6 m，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)大小。按照分組情況飼喂相應(yīng)的日糧，并且逐漸增加采食量，預(yù)試期的前7 d達(dá)到2.3 MJ ME/（kg BW0.6·d）的飼喂水平。每天08∶30 和15∶30分等量的2次飼喂。測(cè)熱期在呼吸測(cè)熱室中進(jìn)行，測(cè)熱期的前5 d全收糞尿，第6天絕食只收尿。絕食期只計(jì)算22∶30 到第2天06∶ 30的氣體交換量。試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)稱重，以便計(jì)算預(yù)試期的采食量，第8天到進(jìn)入呼吸室的時(shí)間，每5 d稱一次重，以便計(jì)算采食量，絕食前后也要稱重，以便計(jì)算絕食產(chǎn)熱量。試驗(yàn)期間通過(guò)低壓水嘴保證動(dòng)物自由飲水?？偣灿?臺(tái)呼吸測(cè)熱室可以使用，所以每期每個(gè)日糧可以進(jìn)行2個(gè)重復(fù)，并且每個(gè)呼吸測(cè)熱室的豬只飼喂同一日糧一次，每期結(jié)束后要更換另一批豬。

表 1 日糧組成及營(yíng)養(yǎng)成分（飼喂基礎(chǔ)）

1.3 樣品采集 測(cè)熱期開(kāi)始當(dāng)天稱重喂料后放置糞盤和塑料尿盆。尿盆中放置50 mL的6 mol/L的HCl以減少氮的損失。采用全收糞尿法，測(cè)熱期前5 d，全收糞尿，最后1 d只收尿。試驗(yàn)結(jié)束后將前5 d糞便稱總重，混合均勻，取總糞的20%于65℃烘箱內(nèi)干燥72 h，自然回潮24 h后稱重，粉碎后過(guò)1 mm篩保存在-20℃冰箱待測(cè)。收集尿液用4層紗布過(guò)濾，按固定比例10%收集到離心管中，之后置于-20℃保存。試驗(yàn)結(jié)束后，將5 d尿液混合均勻，取50 mL作為分析用樣品保存在-20℃冰箱待測(cè)。絕食期的尿液?jiǎn)为?dú)取50 mL保存。

1.4 測(cè)定指標(biāo)和方法 原料、日糧和糞中干物質(zhì)、氮、粗脂肪、粗灰分和中性洗滌纖維測(cè)定分別參照中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6435-2006、GB/ T 6432-1994、GB/T 6433-2006、GB/T 6438-2007、GB/T 20806-2006，原料和日糧中鈣、總磷和氨基酸的測(cè)定參考GB/T 6436-2002、GB/ T 6437-2002和GB/T 18246-2000推薦的方法。酸性洗滌纖維按照中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1459-2007測(cè)定。原料和日糧的總膳食纖維和可溶性纖維參照AOAC（985.29）推薦的方法測(cè)定。總能的測(cè)定按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ISO9831∶1998推薦的方法，使用氧彈式測(cè)熱儀（Parr Instruments, Moline, IL）測(cè)定。呼吸室氣體交換使用中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)部飼料工業(yè)中心自主研制的6臺(tái)呼吸測(cè)熱室進(jìn)行測(cè)定，每臺(tái)呼吸室氣體氣體5 min測(cè)定一次。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析 采用SAS統(tǒng)計(jì)軟件中的MIXED模型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，Tukey’s進(jìn)行多重比較。P＜0.05為差異顯著。結(jié)果以平均值形式表示。

2 結(jié) 果

2.1 纖維日糧的有效能和養(yǎng)分消化率 由表2可見(jiàn)，基礎(chǔ)日糧的消化能（DE）、代謝能（ME）、凈能（NE）以及沉積凈能值均顯著高于其他2組日糧對(duì)應(yīng)的能值（P＜0.05）。大豆皮日糧的甲烷能值顯著高于基礎(chǔ)日糧的（P＜0.01）。而各日糧的尿能值以及能量利用效率均沒(méi)有顯著性差異。大豆皮日糧的干物質(zhì)和有機(jī)物質(zhì)的全腸道表觀營(yíng)養(yǎng)消化率顯著低于其他兩組（P＜0.01），而甜菜渣日糧的總膳食纖維和酸性洗滌纖維的消化率顯著高于基礎(chǔ)日糧組（P＜0.01)。

表 2 不同日糧的能量代謝和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)全腸道表觀消化率

表3 不同日糧組成對(duì)能量代謝和氮平衡的影響

2.2 纖維日糧的能量平衡和氮平衡 由表3可見(jiàn)，基礎(chǔ)日糧組的脂肪沉積能和總沉積能顯著高于甜菜渣日糧組（P＜0.05）。甜菜渣日糧組和大豆皮日糧組的糞氮排出量顯著高于基礎(chǔ)日糧（P＜0.01）。不同日糧之間，豬的總產(chǎn)熱、絕食產(chǎn)熱和蛋白沉積能均沒(méi)有顯著差異且尿氮排出以及氮沉積也沒(méi)有顯著性差異。

2.3 纖維原料的有效能值 由表4可見(jiàn)，甜菜渣的DE、ME和NE值均高于大豆皮的對(duì)應(yīng)能值。本試驗(yàn)測(cè)定的甜菜渣的NE值（8.52 MJ/kg）和NRC（2012）的推薦值接近，而大豆皮的凈能值（6.48 MJ/kg）要高于NRC（2012）的推薦值。

表 4 日糧組成及營(yíng)養(yǎng)成分（飼喂基礎(chǔ)）

3 討 論

3.1 纖維日糧對(duì)有效能和消化率的影響 高纖維日糧對(duì)能量、干物質(zhì)、粗蛋白和粗脂肪的消化率有消極的影響。但是，對(duì)于可溶性纖維和不可溶性纖維含量不同的日糧來(lái)說(shuō)，二者的作用機(jī)理不一樣。本試驗(yàn)中，甜菜渣日糧含有更多的可溶性纖維，這會(huì)導(dǎo)致食糜的黏度增加，增加的食糜黏度一方面會(huì)限制營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和酶的結(jié)合，另一方面會(huì)在小腸表面形成靜止水層，進(jìn)而形成了物理屏障，限制了養(yǎng)分的吸收。然而，不可溶性纖維豐富的日糧對(duì)微生物的消化有抵抗作用，并且不可溶性纖維增加了食糜的流通速度，這會(huì)導(dǎo)致糞便干物質(zhì)增加，從而導(dǎo)致其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率的降低[5]。而營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率的降低導(dǎo)致了纖維日糧的有效能值低于基礎(chǔ)日糧的有效能值。需要注意的一點(diǎn)是，可溶性纖維可以在后腸道發(fā)酵產(chǎn)生短鏈脂肪酸，可以為微生物和動(dòng)物提供能量，這促進(jìn)了相關(guān)微生物的生長(zhǎng)，而相關(guān)微生物的生長(zhǎng)又會(huì)加快纖維的分解消化[2]，所以甜菜渣日糧組的總膳食纖維和酸性洗滌纖維的消化率顯著高于基礎(chǔ)日糧組。本試驗(yàn)中，盡管甜菜渣日糧的總膳食纖維含量更高，但是兩種纖維日糧凈能值是接近的，這可能是由于甜菜渣日糧的比大豆皮日糧高的那一部分纖維成分是可溶性纖維，可溶性纖維的高度可消化性彌補(bǔ)了纖維對(duì)有效能的消極影響。甜菜渣日糧組的甲烷產(chǎn)量同基礎(chǔ)日糧組相比有增加的趨勢(shì)，這是由于甜菜渣含有更多的可溶性纖維，可溶性纖維的發(fā)酵過(guò)程會(huì)產(chǎn)生甲烷。豬采食大豆皮日糧產(chǎn)生更多的甲烷，這可能是因?yàn)榇蠖蛊と占Z組的豬采食量更高，導(dǎo)致更多的可溶性纖維的總攝入量最多。

3.2 纖維對(duì)日糧能量平衡和氮平衡 本試驗(yàn)中，纖維并沒(méi)有對(duì)豬的產(chǎn)熱量造成影響。事實(shí)上，纖維對(duì)產(chǎn)熱的影響是有爭(zhēng)議的，因?yàn)槔w維在后腸道的發(fā)酵作用，所以纖維會(huì)增加食后體增熱。但是，纖維對(duì)活動(dòng)產(chǎn)熱量的影響是不確定的，纖維有可能會(huì)增加豬的活動(dòng)產(chǎn)熱量，也有可能降低活動(dòng)產(chǎn)熱量[6]，這導(dǎo)致了最后總產(chǎn)熱的變化是不確定的。本試驗(yàn)中，蛋白沉積能并沒(méi)有受到日糧纖維的影響，Bindelle等[7]也報(bào)道過(guò)纖維降低氮的消化率，但是并不影響氮的沉積。食入代謝能沉積能量時(shí)，有一個(gè)優(yōu)先原則，即能量首先被用來(lái)沉積蛋白，然后再被用來(lái)沉積脂肪，在蛋白未最大限度沉積的情況下，只有很少一部分能量會(huì)沉積為脂肪[8]。所以盡管蛋白的沉積并沒(méi)有受到影響，但是由于纖維原料的有效能更低，導(dǎo)致了更低的脂肪沉積能。此外，當(dāng)豬采食高纖維日糧時(shí)，更多的未消化蛋白和內(nèi)源蛋白被用來(lái)合成微生物蛋白，促進(jìn)了血液中尿素轉(zhuǎn)移到大腸[9]，結(jié)果導(dǎo)致豬采食高纖維日糧排出更多的糞氮?？扇苄岳w維增加食糜的黏度，可能造成腸道黏膜的脫落，也會(huì)導(dǎo)致糞氮的排出增加。不可溶性纖維提高食糜排出速度，增加干物質(zhì)排出量，也會(huì)導(dǎo)致糞氮的排出增多。

3.3 纖維原料的有效能值 由直接絕食法得到的絕食產(chǎn)熱量可能高于Noblet等[10]預(yù)測(cè)方程得到的絕食產(chǎn)熱量，并且不同品種不同產(chǎn)地的原料其營(yíng)養(yǎng)成分變異很大，所以本試驗(yàn)得到的凈能值和NRC（2012）的推薦值并不完全一致。甜菜渣日糧含有更多的可溶性纖維，而可溶性纖維在后腸道被微生物發(fā)酵產(chǎn)生SCFA，產(chǎn)生的SCFA可以提供能量，而大豆皮含有的纖維成分主要是不可溶性纖維，不能被內(nèi)源酶消化，也無(wú)法有效地被微生物發(fā)酵。這是甜菜渣比大豆皮具有更高凈能值的一個(gè)原因。

4 結(jié) 論

高纖維日糧對(duì)能量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用均有消極的影響。但是可溶性纖維較多的日糧，纖維本身的消化率會(huì)提高。纖維日糧會(huì)增加糞氮的排出，影響氮的代謝。甜菜渣的凈能值高于大豆皮的凈能值，這可能與可溶性纖維可以相對(duì)快速地在豬的后腸道發(fā)酵供能有關(guān)。

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E ff ects of Dietary Fiber on Net Energy Value and Total Tract Digestibility of Nutrients in Growing Pigs

LV Zhi-qian, HUANG Bing-bing, LI Zang-lan, LAI Chang-hua*
(College of Animal Science and Technology, China Agricultural University, Beijing 100193, China)

This study was conducted to determine the e ff ect of soluble and insoluble fi ber on net energy value and the total tract digestibility of nutrients in growing pigs using indirect calorimetry. 18 barrows (36.12 ± 3.06 kg BW) were allotted in a completely randomized design to 3 dietary treatments. The 3 experimental diets included a corn-soybean meal basal diet and 2 test diets. The 2 test diets were formulated to contain either 22% sugar beet pulp or 20% soybean hulls, which replaced 22.49% and 20.45% of the energy supplied by corn, soybean meal and amino acids, respectively. The experiment was conducted in consecutive three 28-d periods consisting of a 22-d preliminary period followed by a 6-d heat measurement period. Sugar beet pulp diet and soybean hulls diet had a negative e ff ect (P ＜ 0.01) on energy values and ATTD of GE, CP and ether extract. The ATTD of total dietary fi ber were greater (P ＜ 0.01) in pigs on the sugar beet pulp diet than those of pigs on basal diet. The greater fecal nitrogen output was observed in pig fed sugar beet pulp diet and soybean hulls diet. The NE contents of sugar beet pulp and soybean hulls were 8.52 and 6.48 MJ/kg, respectively. The results of the study showed high fi ber diets has a negative e ff ect on energy values and nutrients digestibility but a positive e ff ect on fi ber digestibility.

Fiber; Net energy; Digestibility; Growing pigs

S828.5

：A

：10.19556/j.0258-7033.2017-02-065

2016-11-10；

2016-12-24

國(guó)家自然科學(xué)基金（31630074）；111項(xiàng)目（B16044）

呂知謙（1992-），男，山東滕州人，博士生，研究方向?yàn)閯?dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料科學(xué)，E-mail: lzq2434390936@163. com；

* 通訊作者：賴長(zhǎng)華，副研究員，博士生導(dǎo)師，E-mail: laichang hua999@163.com