提高豬日糧纖維消化利用率的研究進展

程法真 石放雄

（南京農業大學動物科技學院，江蘇南京 210095)

提高豬日糧纖維消化利用率的研究進展

程法真 石放雄*

（南京農業大學動物科技學院，江蘇南京 210095)

近幾十年來，人們通過改進飼料的加工方式以及使用外源性飼料添加劑，提高了豬對植物性飼料的利用率。本文闡述了纖維的特征及其對豬日糧纖維利用率的影響、日糧纖維對豬胃腸道生理狀態、能量及營養利用率的影響、機械加工對飼料纖維、能量利用率的影響以及日糧中添加外源性酶類對育肥豬的影響，以期為研發降低纖維含量、提高能量利用率或采食量的加工技術，探索相關酶類，提高豬養殖行業的經濟效益提供借鑒和參考。

日糧；纖維；豬；消化利用率；研究進展

植物性碳水化合物可分為三種類型：①單糖及其軛合物（葡萄糖，果糖等）；②儲能化合物（淀粉）；③結構碳水化合物（纖維素，半纖維素等）。其中前兩類碳水化合物主要在豬的上消化道被消化吸收，而第三類只能被盲腸和大腸的微生物群部分降解。由于豬在保育和育肥階段在一定程度上能夠利用纖維，因此探討如何提高豬對日糧纖維的消化利用率是很有意義和必要的。

纖維是植物性飼料中復雜多變的成分，也是目前豬日糧中了解最不充分的成分。非淀粉多糖（NSP）是纖維中較易消化的類型，它不能被哺乳動物體內的酶降解，但能被后腸的細菌發酵。NSP在植物細胞壁成分的占比超過90%，主要包括纖維素、半纖維素和果膠類，其中含糖側鏈的半纖維素和果膠類更易被降解。木質素是高分子聚合物，很難被豬消化，通常被認為是日糧中不具有營養價值的成分。采用常見分析法測量高纖維日糧的碳水化合物時，檢測項目通常包括：粗纖維、酸性洗滌纖維（ADF）、中性洗滌纖維（NDF）、可溶性和不溶性總膳食纖維（TDF）及NSP。

1 纖維的能量價值

豬對日糧中纖維的利用率取決于纖維的來源、加工方法及其在日糧中的含量。許多NSP能夠在后腸被部分發酵，產生乙酸鹽、丙酸鹽、丁酸鹽等揮發性脂肪酸（VFA）。這些VFA能夠被腸道快速吸收利用，可為豬提供5%～28%的能量。但甲烷、氫能源、發酵熱的損失會降低豬對纖維發酵能的利用，從而降低能量利用率。

2 日糧纖維對豬胃腸道的影響

2.1 高纖維日糧對豬胃腸道重量和結構的影響

一般情況下，飼喂高纖維日糧會增加全空狀態胃腸道的重量并促進腸道分泌物分泌。Orgensen研究表明，飼喂高纖維日糧（NSP+木質素）（268g/kg DM）的生長肥育豬與飼喂低纖維日糧（59g/kg DM）的豬相比，其胃、盲腸、結腸的重量明顯增加，結腸的長度也更長。

2.2 高纖維日糧能刺激腸上皮細胞增殖

飼喂高水平NSP的日糧會刺激豬的腸上皮細胞增殖，提高細胞更新率。如用含小麥稈10%的日糧飼喂生長豬時，其空腸和結腸的細胞增殖率會升高33%，細胞凋亡率則升高65%。

2.3 高纖維日糧能使內源性液體分泌物量增加

當給豬飼喂高纖維日糧時，其內源性液體分泌物量也會增加。例如，體重為50 kg的豬在日糧纖維含量從50g/kg上升到180g/kg時，其體內唾液、胃液和胰液等分泌物量會加倍增加。

2.4 高纖維日糧使豬的維持能量需求升高

飼喂高纖維日糧后，豬的胃腸道特征會發生許多變化，內臟器官的營養需求會使額外代謝能上升，從而導致豬對維持能量的需求升高。因此，纖維利用率的提高可降低纖維對動物新陳代謝的不利影響。

2.5 高纖維日糧能降低胃的排空速度，增強飽腹感

添加NSP會降低胃的排空速度。瓜爾膠和果膠能增加消化物的粘滯性和保水性。生長豬在進食含40～60g/kg瓜爾膠的高能量日糧（含淀粉、酪蛋白、大豆油和動物脂）后，其胃的排空速率會降低33%～52%，此外消化物中的DM含量也會下降27%。高纖維日糧會刺激胃壁，使胃壁延伸產生胃信號，從而產生飽腹感。同時,飲食中膳食纖維量的增加可導致胃中消化物體積增大，消化物通行時間降低，飽腹感增加。這點對于懷孕母豬非常重要，這樣可以滿足其身體和營養上的需求，從而使懷孕母豬胃的壓力下降，活動量也降低。

2.6 高纖維日糧能影響腸內食糜通過率和營養利用率

飼喂高纖維日糧會影響食糜通過率。研究表明，當日糧中的NDF水平增加時，回腸末端日常DM的流動量也會增加。還有研究表明，當日糧中分別加入75～300g的麩皮或燕麥副產品時，食糜通過率會分別上升14%和23%。結果表明，食糜在總消化道上通過率的差異可能是由于其在大腸上通過率的不同引起的，因為纖維來源對胃排空和食糜在小腸上的通過率均無影響。此外，顆粒狀的纖維有助于食糜通過。有研究表明，與小顆粒麩皮相比，大顆粒麩皮會降低食糜的通行時間。

食糜在大腸上停留大量時間也會影響發酵能力。盲腸和結腸上的纖維發酵會產生VFA（主要是乙酸、丙酸和丁酸），VFA是能量的有效來源。然而，當添加NSP后，日糧的能量密度和利用率會降低。NSP會部分抑制脂肪分解和腸脂肪的吸收，從而降低脂質吸收率。此外，NSP能夠增加內源性氮的分泌，從而導致日糧中氮的利用率下降，細菌氮排泄增多。盡管礦物質不能直接作為日糧中的能量物質，但NSP量的多少仍會對礦物質的吸收利用造成影響。

3 機械化加工對豬纖維利用率的影響

有關飼料加工后（機械的或化學的）是否能夠改變非反芻動物對纖維利用的研究還不充分。在飼喂體重為80 kg的豬時，以大麥為基礎的日糧經過造粒處理后能提高淀粉在回腸前段的表觀消化率，但不能明顯改變回腸對DM、生長能（GE）、粗蛋白（CP）、脂肪和纖維（NSP+木質素）的表觀消化率。然而，Graham等人證實，當日糧中添加β-葡聚糖酶后，顆粒型日糧的利用率并不能被提高。

Poel等報道，經蒸汽處理的豆類子葉不能夠提高CP的回腸消化率，可能是因為當前豆類中胰蛋白酶抑制劑的活性較低，也可能是用于此實驗的胰蛋白酶抑制劑對高于100℃的溫度比較敏感。同樣，Thacker、Campbell和Nyachoti等研究表明，飼料微粉化對營養消化率的影響很小。對含有高水平玉米纖維的日糧進行造粒處理，由于增加了色氨酸的可利用性而明顯地改善了日糧氮平衡。擠壓是對飼料的一種熱加工方式，通常用于商業飼料工業。然而，關于擠壓玉米及玉米副產品對其營養價值的影響目前知道的還很少，只有Hancock、Benhnke和Stark發表過飼料加工對能量和營養利用率的影響的相關文章。

4 添加外源性酶制劑對豬日糧纖維利用的影響

目前有關豬的酶制劑的研究主要是在以玉米為基礎的日糧中添加酶類。研究表明：在含有大麥、小麥的日糧中添加一種多酶復合體，可以提高體重為10 kg的豬對可溶性NSP的利用率，但不影響豬的生長性能。同樣地，Nonn、Thacker、Campbell等人的研究也證實，在豬日糧中添加酶類會提高粗纖維和纖維素的利用率，但對豬的生長性能沒有影響。然而，也有一些研究結果與之相反。Cmogbenigun等人將某種酶制劑（纖維素酶、半乳糖苷酶、甘露聚糖酶和果膠酶的復合制劑）添加到以小麥為基礎的日糧中，用該日糧飼喂體重為6 kg的豬，38天后進行測定，結果發現豬的生長性能提高了。Yin等人則用添加了木聚糖酶且含小麥副產品的日糧（尤其是含有高水平不溶性NSP的日糧）飼喂體重為15 kg的豬，結果發現不僅營養利用率提高了，而且回腸和整個腸道對DM、CP和能量的利用率也顯著增加。而用添加了一種復合酶且含20%大豆殼的日糧飼喂體重為33～51 kg的豬時，發現其能提高豬對DM和能量的利用率，但對氮的利用率影響不大。相對其他NSP而言，大豆皮中含有大量纖維素，故以上數據表明了添加半纖維素和可溶性纖維對纖維消化率是有影響的。

現有研究表明，當給豬飼喂以玉米為基礎的日糧時，外源性酶類對營養利用率或豬的生長性能有影響。給體重為6 kg的豬飼喂添加了β-葡聚糖酶的玉米-豆粕型日糧后，未能提高豬對DM、能量或CP的利用率。同樣，給體重為93 kg的閹豬飼喂添加了β-甘露聚糖酶的玉米-豆粕型日糧后，結果一致。然而，添加了β-甘露聚糖酶的玉米-豆粕型日糧在飼喂體重為6 kg（飼養期42天）和體重為14 kg的豬（飼養期21天）時，能夠增加豬的體重并提高飼料的轉化效率。當其飼喂體重為23 kg～110 kg的豬時，并不影響豬的胴體成分。Kim等用添加了糖酶混合物（α-1,6-半乳糖苷酶和β-1,4-甘露聚糖酶）的玉米-豆粕型日糧飼喂保育豬，結果顯示，在兩組試驗（試驗期35天，體重6.3～19.1 kg組；試驗期21天，體重8.0～15.2 kg組）中飼養效率和回腸對能量的利用率均有提高。證實了糖酶混合物能夠降低小腸近端水蘇糖和小腸末端水蘇糖及棉籽糖的含量，從而提高大豆粉中碳水化合物的利用率。而用添加了多酶制劑的玉米-豆粕型日糧飼喂體重為7 kg的豬28天后，發現豬回腸及總腸道內多種營養物質的消化率及其的生長性能均有提高。

近期，Ji等人評估了用添加了β-葡聚糖蛋白酶的玉米-豆粕型日糧飼喂體重為38 kg的豬的效果。結果表明，該日糧能提高豬總腸道對DM、能量、CP、TDE（真消化能）和磷（P）的利用率，提高豬回腸對NDF的利用率，但降低了豬回腸對CP的利用率。因此，在飼料中添加酶后，能夠提高回腸對NDF的利用率，改變某些營養物質的消化情況，但不影響糞便的排出率，故可避免發酵能的損失并增加纖維的能量效率。

Spencer等報道，將一種酶制劑添加到含30% DDGS的豬日糧中，飼喂保育豬，可提高豬的生長性能。然而，用添加了酶制劑的高水平玉米副產品日糧飼喂育肥豬，其生長性能如何仍然未知。

一般來說，酶類包括葡聚糖酶、半纖維素酶和木聚糖酶，有益菌種包括片球菌屬和芽孢桿菌屬，而酵母制品來自酵母菌屬。

添加植酸酶后的飼料是否影響能量利用率還未得到一致的結論。目前，關于植酸酶是否影響營養和能量利用率的數據還十分缺乏。Olukosi等在含玉米、小麥、大豆粉和蕓薹的日糧中添加植酸酶或酶制劑（木聚糖酶、淀粉酶和蛋白水解酶）或兩者的混合物，并用以飼喂體重為10～23 kg的豬，數據表明植酸酶確實提高了豬的攝食量和飼喂效率，但單獨使用酶制劑或酶制劑與植酸酶混合使用對豬的生長性能均沒有影響，對DM、能量和N的利用率的影響也不一致，但可提高P的利用率。在附加試驗中，當用小麥代替日糧中的玉米后再添加植酸酶或木聚糖酶（分別為500 U/kg和4 000 U/kg）進行飼喂，結果發現其不影響豬的生長性能和能量的利用率。植酸酶可使一種酶釋放磷酸鹽，從而提高磷的利用率，但是木聚糖酶沒有這種作用。

5 結論

近幾十年來，人們一直致力于通過將各種酶添加到植物性飼料中來改善豬和家禽對飼料營養的利用率。但由于植物性飼料的化學成分具有多樣性和濃縮性，且與日糧各個組分間具有相互作用，因此，要想通過改進飼料加工的方法以及使用外源性飼料添加劑來提高營養利用率、改善豬的生長性能，就必須對其相關的理論知識有所了解，譬如酶活性與底物的關系等。酶類在與目標底物結合時還需一種多酶混合物來有效地分解纖維碳水化合物，以便緩和化合物對營養利用率和采食量的負面影響。再者，纖維含量和能量利用率間的相反關系能夠用于判斷飼料的大致成分，因此可以通過研發一些酶類或改進加工技術的方法來降低纖維含量、提高能量利用率或采食量，從而提高豬養殖業的經濟效益。

S816.5

B

1673-4645(2014)03-0044-03

2014-02-10

項目資助：金華市科技富民強區專項項目（金東區生豬產業升級技術集成應用與示范）

程法真，女，碩士研究生，研究方向為動物繁殖與營養調控.E-mail:2243137767@qq.com

*通訊作者：石放雄，教授，博士生導師.E-mail:fxshi@na ju.edu.cn