斷奶仔豬纖維營養(yǎng)應(yīng)用研究進(jìn)展

代發(fā)文， 林 濤， 蘇保元， 霍小東， 尕爾讓拉么， 楊瑤君

（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.廣安市飼料管理工作站，四川廣安638000；4.北京大偉嘉生物技術(shù)股份有限公司，北京100085）

1 斷奶仔豬常用纖維原料

仔豬剛斷奶時(shí)面臨著環(huán)境和飼料的巨大變化，斷奶應(yīng)激帶來的腹瀉死淘和生長緩慢是養(yǎng)豬生產(chǎn)中的主要難題之一，在過去幾十年主要通過飼料中添加抗生素來解決這些問題。隨著飼用抗生素添加劑的禁用，近年來有關(guān)纖維營養(yǎng)在改善仔豬生產(chǎn)性能和腸道健康方面的研究引起了行業(yè)高度關(guān)注，然而纖維組成復(fù)雜，不同纖維原料研究報(bào)道之間的可比性較差。

纖維可根據(jù)其初始來源、化學(xué)結(jié)構(gòu)、溶水性、黏性和可發(fā)酵性等進(jìn)行分類（Makki等，2018），溶水性好的稱為可溶性纖維（SDF），如寡聚糖、抗性淀粉和果膠等；不易溶水的為不可溶性纖維（IDF），如纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等。統(tǒng)計(jì)近年關(guān)于斷奶仔豬纖維應(yīng)用研究報(bào)道（表1），共涉及21種纖維原料，其中SDF原料10種。17篇SDF原料應(yīng)用報(bào)道中發(fā)揮顯著正向效益的有13篇，3篇報(bào)告無明顯效果，1篇有負(fù)面效果。17篇IDF原料應(yīng)用報(bào)道中發(fā)揮顯著正向效益的有10篇，3篇報(bào)告無明顯效果，4篇有負(fù)面效果。這表明斷奶仔豬日糧中添加SDF或IDF原料應(yīng)用效果不一致，具體哪一類纖維更好尚無定論。

表1 斷奶仔豬纖維營養(yǎng)研究中常用纖維原料

2 斷奶仔豬纖維營養(yǎng)應(yīng)用效果的影響因素

2.1 纖維原料的來源 斷奶仔豬日糧中分別添加5%玉米纖維、小麥纖維、大豆纖維，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，玉米纖維、小麥纖維組料肉比分別下降8.5%、7.9%，而大豆纖維與對(duì)照組無顯著差異（董宏偉等，2019）。從九種纖維原料酶解分離出的SDF和IDF，在體外發(fā)酵動(dòng)力學(xué)參數(shù)和發(fā)酵后菌群等方面表現(xiàn)出顯著的纖維來源差異（Mou等，2020）。但也有研究報(bào)道，斷奶仔豬飼喂柑橘果膠（SDF）或大麥殼（IDF）日糧，食糜和糞便中短鏈脂肪酸（SCAF）濃度無顯著差異（Laerke等，2007）。

2.2 纖維原料的添加水平 斷奶仔豬日糧中添加0.5%和1%麩皮對(duì)生長性能無負(fù)面影響，斷奶后第一周1%麩皮組平均日增重顯著高于對(duì)照組（劉燕等，2019）。添加4%麩皮可顯著降低斷奶仔豬有機(jī)質(zhì)、粗蛋白質(zhì)和能量消化率（Koo等，2017）。另一研究也發(fā)現(xiàn)，添加15%麩皮可顯著降低斷奶仔豬能量、脂肪和酸性洗滌纖維（ADF）表觀消化率（Freire，1998）。

2.3 纖維原料的纖維組成5%木聚糖組斷奶仔豬日糧能量、灰分和粗纖維消化率顯著高于5%葡聚糖組和5%純纖維素組，而在生產(chǎn)性能方面葡聚糖組平均日增重和采食量較低（Wu等，2018）。纖維原料的聚合度也影響應(yīng)用效果，研究發(fā)現(xiàn)與短鏈菊粉組相比，添加長鏈菊粉組斷奶仔豬食糜中果聚糖濃度更高，回腸食糜中腸球菌、雙歧桿菌和黏膜乳桿菌數(shù)量更高，直腸pH更低，盲腸和結(jié)腸食糜中丙酸比例增加（Pa lack等，2012）。

2.4 纖維原料的纖維特性 纖維特性指纖維原料的持水性、吸水膨脹性、發(fā)酵性（可發(fā)酵性和發(fā)酵調(diào)控性）和吸附性（膽固醇、霉菌毒素和重金屬等）等物理特性，對(duì)斷奶仔豬而言，發(fā)酵性相對(duì)較重要。通過九種纖維原料酶解分離的SDF和IDF體外發(fā)酵試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，所有原料SDF發(fā)酵產(chǎn)生的SCAF、支鏈脂肪酸（BCAF）和氨（NH3）均顯著高于IDF，SDF發(fā)酵產(chǎn)物中副桿菌科和普氏菌科含量較高，這表明SDF可發(fā)酵性可能高于IDF（Mou等，2020）。然而另一體外發(fā)酵試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，添加竹筍IDF和SDF組SCAF分別提高1.28倍和0.71倍，IDF發(fā)酵調(diào)控性可能高于SDF（Wu等，2020）。上述研究表明，纖維自身可發(fā)酵性和調(diào)控底物發(fā)酵可能同等重要，這可能是SDF和IDF對(duì)斷奶仔豬均有正向調(diào)控效果的重要因素。

2.5 仔豬的生理狀態(tài) 仔豬的品種、日齡和飼養(yǎng)環(huán)境等也會(huì)影響纖維營養(yǎng)應(yīng)用效果。研究發(fā)現(xiàn)麩皮降低斷奶仔豬能量和ADF消化率幅度表現(xiàn)出品種差異，消化酶活性較高的地方品種下降幅度較低（Freire，1998）。生長豬日糧中添加5%、15%、25%和35%麩皮可顯著降低消化能和主要營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率，而保育豬添加5%麩皮可顯著降低料肉比以及增加糞便中丁酸含量和菌群多樣性，對(duì)能量、粗蛋白質(zhì)和干物質(zhì)消化率無顯著影響（Zhao等，2018）。兩種不同衛(wèi)生條件環(huán)境中飼喂斷奶仔豬兩種不同纖維水平日糧，結(jié)果發(fā)現(xiàn)衛(wèi)生條件較差組仔豬糞便丁酸比例高于衛(wèi)生條件較好組，同時(shí)日糧纖維水平對(duì)丁酸比例無顯著影響（Montagne等，2010）。

2.6 日糧的纖維水平 基礎(chǔ)日糧纖維和可發(fā)酵纖維水平影響纖維營養(yǎng)應(yīng)用效果。與6.7%中性洗滌纖維（NDF）日糧組相比，7.7%NDF組、8.7%NDF組和9.7%NDF組斷奶仔豬平均日增重分別提 高 了1.78%（P＞0.05）、6.80%（P＞0.05）和8.28%（P＜0.05）；9.7%NDF組平均日采食量較7.7%NDF組顯著提高（陳瑾等，2016）。以去皮大麥和硬紅小麥配制不同可發(fā)酵碳水化合物水平日糧，結(jié)果發(fā)現(xiàn)中等可發(fā)酵碳水化合物不會(huì)改變斷奶仔豬日采食量、日增重和料肉比，而高可發(fā)酵碳水化合物會(huì)降低日采食量、日增重和糞便硬度（Wang等，2018）。

上述研究報(bào)道表明，影響斷奶仔豬纖維營養(yǎng)應(yīng)用效果的因素較多，且可能存在互作效應(yīng)。不同來源纖維原料在纖維組成和纖維特性方面存在差異，在仔豬生理狀態(tài)和日糧可發(fā)酵纖維水平不確定情況下，這種差異可能進(jìn)一步導(dǎo)致應(yīng)用效果差異增加，這可能也是不同應(yīng)用研究報(bào)道效果不一致的原因。

3 斷奶仔豬纖維營養(yǎng)調(diào)控作用機(jī)制

綜合國內(nèi)外研究報(bào)道，認(rèn)為斷奶仔豬纖維營養(yǎng)調(diào)控作用機(jī)制主要有以下幾點(diǎn)。有的與纖維特性有關(guān)，有的與纖維組成有關(guān)，有的尚不清楚其機(jī)理，但其協(xié)同作用可以改善斷奶仔豬生產(chǎn)性能和腸道健康。

3.1 發(fā)酵產(chǎn)生短鏈脂肪酸 斷奶仔豬日糧中添加4%麩皮顯著提高糞便中乙酸、丁酸和總揮發(fā)性脂肪酸（VFA）含量，并有提高回腸食糜中乙酸、丁酸和VFA趨勢(shì)作用（Koo等，2017）。短鏈脂肪酸可為腸道供能促進(jìn)腸細(xì)胞發(fā)育，可在后腸形成酸性環(huán)境以抑制病原微生物并選擇性促進(jìn)有益菌生長（Regassa和Nyachoti，2018）。

3.2 改善腸道菌群平衡 有的纖維可促進(jìn)有益微生物增加。Wu等（2018）研究表明，木聚糖組斷奶仔豬回腸和盲腸雙歧桿菌數(shù)量高于純纖維素組和對(duì)照組。有的纖維還能選擇性降低有害菌數(shù)量，小鼠日糧中添加SDF菊粉，糞便中細(xì)菌總數(shù)增加，而XI梭狀芽孢桿菌降低到無法檢測(cè)的水平（Zheng等，2018）。本課題組發(fā)現(xiàn)，斷奶仔豬日糧中添加1%超微竹粉可顯著降低糞便大腸桿菌數(shù)量。

3.3 增加腸道黏膜屏障功能 運(yùn)用豬腸上皮細(xì)胞（IPEC-J2）體外培養(yǎng)研究發(fā)現(xiàn)，與空白對(duì)照組和菊粉消化物組相比，菊粉發(fā)酵上清液組緊密結(jié)合蛋白基因表達(dá)增加，這表明發(fā)揮調(diào)控腸道屏障功能作用的主要是發(fā)酵過程產(chǎn)生的代謝物（Uerlings等，2020）。

3.4 降低腸道黏膜應(yīng)激反應(yīng) 在致腸毒素大腸桿菌攻擊仔豬日糧中添加阿拉伯木聚糖寡糖（AXOS），結(jié)果發(fā)現(xiàn)AXOS通過上調(diào)空腸黏膜胰腺炎相關(guān)抗菌蛋白（PAP）表達(dá)，下調(diào)上皮細(xì)胞標(biāo)志物脂肪酸結(jié)合蛋白（IFABP）表達(dá)，降低大腸桿菌誘導(dǎo)的黏膜應(yīng)激反應(yīng)（Niewold等，2012）。

3.5 增加腸道營養(yǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)載體Wu等（2018）研究表明，木聚糖組和葡聚糖組斷奶仔豬腸道葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)載體SGLT1和GLUT2顯著高于對(duì)照組，這有助于提高葡萄糖吸收利用率。

3.6 促進(jìn)消化道組織發(fā)育 適當(dāng)水平IDF可增加肉雞肌胃重量，降低肌胃pH，提高營養(yǎng)物質(zhì)消化率（Jimenez-Moreno等，2019）。另一研究發(fā)現(xiàn)，木聚糖能顯著提高斷奶仔豬十二指腸和回腸絨毛高度與隱窩深度比（Wu等，2018）。上述研究表明，纖維組成可能對(duì)腸道組成有重要影響。

3.7 促進(jìn)脂肪代謝 研究發(fā)現(xiàn)竹筍纖維可使小鼠血清總膽固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白膽固醇分別降低31.53%、21.35%和31.53%，而高密度脂蛋白膽固醇升高37.6%（Luo等，2017）。

3.8 增加機(jī)體抗氧化能力 木聚糖可顯著提高斷奶仔豬血清超氧化物歧化酶活性，葡聚糖可顯著提高仔豬血清谷胱甘肽（GSH）活性（Wu等，2018）。

3.9 緩解機(jī)體炎癥反應(yīng) 斷奶仔豬日糧中添加IDF濃縮物，應(yīng)用后第一周纖維組外周血淋巴細(xì)胞急性期蛋白pig-MAP和促炎細(xì)胞因子IL-6 mRNA表達(dá)水平顯著低于對(duì)照組，隨后兩組無顯著差異（Superchi等，2017）。纖維調(diào)控機(jī)體炎癥反應(yīng)可能與機(jī)體生理狀態(tài)有關(guān)，因?yàn)閿嗄毯蟮谝恢茏胸i應(yīng)激較大。

3.10 參與生長軸激素分泌調(diào)控 斷奶仔豬日糧中添加IDF濃縮物，應(yīng)用后第一周纖維組血清生長激素（GH）和胰島素樣生長因子-1（IGF-1）水平顯著高于對(duì)照組，隨后兩組GH和IGF-1水平無顯著性差異（Superchi等，2017）。

3.11 減少霉菌毒素蓄積 受赭曲霉毒素污染日糧中添加微粉小麥纖維，仔豬血清、腎臟和肝臟赭曲霉毒素含量顯著降低，這表明微粉小麥纖維能有效降低日糧赭曲霉毒素在體內(nèi)蓄積（Aoudia等，2009）。

全面禁止飼用抗生素使用后，斷奶仔豬階段主要面臨的問題是腹瀉死淘和生長緩慢問題，尤其是在生產(chǎn)中習(xí)慣在斷奶階段使用高蛋白高淀粉精細(xì)日糧，使這些問題更加突出。為更好地發(fā)揮纖維營養(yǎng)在斷奶仔豬階段的應(yīng)用效果，根據(jù)上述調(diào)控機(jī)制的總結(jié)梳理，認(rèn)為應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注纖維對(duì)仔豬后腸道發(fā)酵和消化道發(fā)育的調(diào)控。

4 新型纖維原料開發(fā)研究

纖維原料的改性指通過物理、生物或化學(xué)方法使常規(guī)纖維原料的纖維組成或纖維特性發(fā)生明顯改變，獲得更加滿足動(dòng)物需求的新型纖維原料，原料營養(yǎng)性或功能性價(jià)值可得到進(jìn)一步提升。隨著交叉學(xué)科技術(shù)的發(fā)展，許多新技術(shù)應(yīng)用于纖維原料的改性研究，主要有以下幾種。

4.1 超微化改性技術(shù) 利用特定設(shè)備超微粉碎橄欖渣，在2 mm篩中分離獲得F1（＞2 mm）和F2（＜2 mm），F(xiàn)2組可溶性纖維含量高于F1組，木質(zhì)素含量低于F1組，F(xiàn)2組持水、持油能力、溶解度和陽離子交換能力均高于F1組，微粉化使纖維組分由不溶性向可溶性再分配，降低木質(zhì)素含量（Speroni等，2020）。

4.2 高溫膨化改性技術(shù) 通過雙螺桿擠壓膨化處理制得的膨化殼聚糖與未膨化處理殼聚糖相比，酸溶解性能顯著增強(qiáng)，堆積密度顯著變小，表面凹凸不平、結(jié)構(gòu)蓬松、空隙增多，對(duì)致病性大腸桿菌ATCC25922和金黃色葡萄球菌ATCC6538具有較強(qiáng)殺滅作用（魏攀鵬，2019）。

4.3 輻照處理改性技術(shù) 米糠纖維經(jīng)輻照處理后纖維素、木質(zhì)素和半纖維素?zé)岱€(wěn)定性降低，纖維素結(jié)晶區(qū)斷裂，木質(zhì)素和半纖維素之間的鍵斷裂，在250 kGy輻照劑量下，纖維酶解葡萄糖產(chǎn)率增加，達(dá)到34.99%（Li等，2020）。代發(fā)文等（2020）等研究表明，輻照改性竹粉吸水膨脹性和持水性分別比普通竹粉提高了25.6倍和14.1倍，調(diào)控?cái)嗄套胸i料發(fā)酵重量損失增加。

4.4 生物處理改性技術(shù) 通過半纖維素降解酶體系體外協(xié)同處理麩皮，木糖、甘露糖和還原糖釋放增加（謝建華，2020）。竹粉經(jīng)稀硫酸和纖維素酶處理，竹粉水解率達(dá)到57.99%，半纖維素水解率達(dá)到70.18%（廖榮俊等，2011）。

4.5 化學(xué)處理改性技術(shù) 檸檬酸改性竹粉在催化劑作用下，纖維素羥基與檸檬酸羧基發(fā)生酯化反應(yīng)，改性后對(duì)重金屬Ni2+吸附性顯著提升（向文英等，2016）。竹粉與不同改性劑進(jìn)行改性處理后，對(duì)腐殖酸吸附效率表現(xiàn)出較大差異（謝妤等，2017）。

5 斷奶仔豬纖維營養(yǎng)應(yīng)用研究展望

綜上所述，影響纖維營養(yǎng)在斷奶仔豬中應(yīng)用效果的因素較多，從纖維調(diào)控作用機(jī)制來看，纖維組成和纖維特性是關(guān)鍵。纖維改性是一種可改善纖維組成和纖維特性的新技術(shù)，有望提升纖維營養(yǎng)應(yīng)用效果。將來斷奶仔豬纖維營養(yǎng)研究可以從以下幾個(gè)方面開展：（1）纖維發(fā)酵性定向改性技術(shù)；（2）纖維原料發(fā)酵性評(píng)估手段；（3）斷奶仔豬常用原料可發(fā)酵性纖維數(shù)據(jù)庫；（4）斷奶仔豬可發(fā)酵性纖維營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)；（5）不同來源纖維改性產(chǎn)品開發(fā)。