高纖維日糧對豬營養和代謝的影響：簡介和定性分析方法

韓浩月

摘? 要：人們將大量低成本的纖維副產物納入到豬日糧中以降低養豬成本。但是，富含纖維的日糧其營養價值通常較低，因為豬無法降解日糧纖維。另外，高纖維日糧會降低豬的養分利用率和生產性能。最近的報道通常相互矛盾，高纖維日糧的負面效應受纖維來源、類型和水平的影響。此外，日糧纖維對豬生長和生理效應的影響常常被檢測日糧纖維及其組分的分析方法的多樣性混淆。人們采取了多種策略來緩解高纖維日糧對豬的負面影響，并力求改善這種日糧的營養價值。外源性纖維降解酶應用廣泛，主要用于提高養分利用率和豬的生產性能。然而，相關研究報道的結果并不一致，因此有必要闡明外源酶對飼喂高纖維日糧豬的代謝和生理反應的作用方式。另一方面，人們也越來越多地將日糧纖維用作提高豬腸道健康和妊娠母豬福利的手段。本綜述將探討日糧纖維對豬營養、腸道生理和母豬福利的影響。此外，在需要進一步研究的領域中，我們建議更深入地探究日糧纖維以及外源酶提高豬對高纖維日糧利用率的具體機制。

關鍵詞：腸道生理;高纖維日糧;營養利用;豬;母豬福利

中圖分類號：S816 文獻標志碼：C 文章編號：1001-0769（2019）02-0001-03

常規豬日糧中含有大量谷物（如玉米和小麥）和蛋白質（如豆粕）原料，這些成分可提供豬生長所需的能量和營養物質。最近傳統飼料的需求和供應趨勢要求全球養豬生產者尋求低成本替代品（如生物燃料和磨坊業的谷物副產品）來飼喂豬，以降低飼料成本。這些副產物大多含有較高的能量和營養物質，但其本質為纖維。當我們將纖維副產物添加到豬日糧時，日糧中的碳水化合物組成就不可避免地使高淀粉日糧變為低淀粉、高非淀粉多糖的日糧，其中非淀粉多糖是日糧纖維的主要成分。

一般來說，富含日糧纖維的日糧對包括豬在內的單胃動物來說營養價值較低，因為這些動物消化道內的消化酶不適合降解非淀粉多糖。攝入高纖維日糧也有可能對能量和營養物質的利用產生不利影響，從而導致豬的生產性能下降。因此，豬日糧中的纖維水平通常維持在最低水平。近年來日糧纖維贏得了人們的廣泛關注，因為某些纖維組分在腸道發酵時會對豬產生有益影響，并且還會影響動物的飽腹感和行為。

本篇綜述將對日糧纖維、日糧纖維對豬營養的影響以及作用機制進行探討。此外，我們還會就日糧纖維對豬腸道健康和母豬福利的影響進行討論。文章最后將概述需要進一步研究以擴展纖維認知的領域以及可用于提高豬纖維利用率的一些策略。

1? 日糧纖維的定義及分類

植物性碳水化合物可分為單糖類、二糖類、低聚糖類或多糖類（即淀粉和非淀粉多糖）。單糖、低聚糖和淀粉都位于植物細胞內部，而非淀粉多糖和木質素則是植物細胞壁的主要成分，被稱為日糧纖維。“日糧纖維”的定義有很多種，但任何一種定義都具有一定的局限性，因為植物細胞壁組分的化學和物理組成以及它們的代謝作用是可變且復雜的。Trowell首先提出了膳食纖維的定義：“對人體消化系統中酶的水解具有抗性的木質素和細胞壁多糖的總和。”盡管這一定義最初用于人類醫學領域，但這種提法也適用于其他單胃動物，如豬。食品法典委員會最終將膳食纖維的定義確定為“具有10個或更多單體單元的碳水化合物聚合物，且無法被人類小腸中的內源酶水解。”膳食（日糧）纖維還包括到達后腸的任何多糖，例如抗性淀粉和低聚糖，其構成包括低聚果糖在內的植物細胞內容物。植物細胞壁多糖的主要成分是纖維素、半纖維素和果膠。

纖維素是葡萄糖單體由β-（1→4）糖苷鍵連接而成的線性聚合物，而果膠主要是由葡糖醛酸單體通過α-（1→4）糖苷鍵連接而成。纖維素是地球上最豐富的有機物質，是植物細胞壁的主要結構組分。半纖維素是一種復雜的多糖混合物，包括木糖、阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖、葡糖醛酸和β-葡聚糖。木質素是一種酚類聚合物，它可固定細胞壁多糖，使其不被豬腸道中的酶消化，或被細菌發酵。

非淀粉多糖可根據其在水或弱堿中的溶解度分為不溶性或可溶性。不溶性非淀粉多糖包括纖維素和一些半纖維素，可溶性非淀粉多糖包括果膠、樹膠和β-葡聚糖。與不溶性非淀粉多糖相比，可溶性非淀粉多糖在豬胃腸道中的發酵更快。不溶性非淀粉多糖在豬前腸中很少發酵或不發酵;同樣的，其在豬后腸中的發酵程度也很低。

目前基于物理化學性質對日糧纖維（或非淀粉多糖部分）進行分類，以便提供關于其代謝和生理活性的更多信息。日糧纖維與豬營養相關的物理化學性質包括黏度、水合作用和發酵性。黏度是指非淀粉多糖在胃腸道中解離并形成高分子量的黏性聚集體。豬攝入可溶性纖維（如β-葡聚糖、樹膠或果膠）時，食糜黏度會增大。發酵性是指非淀粉多糖被腸道內微生物發酵的能力。可溶性纖維的發酵性通常強于不溶性纖維。水合作用是指溶脹力、溶解度、持水力和水結合力。纖維的持水力會影響其發酵性。因此，如果在豬飼料配方中將日糧纖維的物理化學參數考慮進去，營養師就能更好地控制豬腸道中的發酵過程，并且預測日糧或飼料的能量值和益生元效應。

2 日糧纖維的定性分析方法

目前分析飼料和日糧中纖維組成的方法有多種，分析方法的選擇取決于研究者的目的。基于如何分離和檢測纖維殘余物，可將日糧纖維的分析方法分為三組：即化學-重量法、酶-重量法和酶-化學法。纖維分析方法的多樣性以及這些方法間和檢測結果間的變異性使得對不同研究數據進行比較十分困難。然而，將日糧纖維分為可溶性和不溶性成分的方法似乎提供了對研究結果最準確的解釋途徑。下文將簡要論述日糧纖維最常用的檢測方法。

2.1 粗纖維法

粗纖維分析采用化學-重量分析法，這是用于飼料成分分析的Weende近似法的一部分。引入這種檢測方法是為了區分消化過程中“可用”碳水化合物和“不可用”碳水化合物。粗纖維分析的目的是通過稀酸和稀堿溶液蒸煮飼料來模擬胃和胰腺分泌物的消化作用。粗纖維分析法在實驗室內和不同實驗室間的穩定性和可重復性良好，但是其對纖維素、半纖維素和木質素的回收不完全。因此，用該方法獲得的粗纖維不是人們可接受的日糧纖維，并且不適合用來代表豬飼料中的纖維成分。然而，許多監管機構出于質量控制的目的使用了粗纖維法，并以此作為調節飼料中允許的最小纖維含量的指標。

2.2 洗滌（Van Soest）檢測法

洗滌檢測法是一種化學-重量分析方法，由Van Soest在20世紀60年代提出。該方法使用洗滌劑逐步提取出中性洗滌纖維（Neutral Detergent Fiber，NDF）、酸性洗滌纖維（Acid Detergent Fiber ，ADF）和酸性洗滌木質素（Acid Detergent Lignin，ADL）。在中性pH溶液中消化飼料或原料后，NDF程序會回收日糧纖維中的不溶性纖維組分（即纖維素、半纖維素和木質素）。因此，NDF程序的營養優勢在于它能夠估算飼料中的不溶性日糧纖維部分，并且其結果是可重復的。ADF程序通過酸性pH溶液來溶解日糧或飼料，主要回收纖維素和木質素，而ADL程序則使用硫酸來回收木質素。當相同的樣品依照NDF、ADF和ADL的順序測定時，半纖維素和纖維素的估計值會更準確。

洗滌檢測方法雖然是粗纖維檢測方法的改進，但仍無法回收可溶性日糧纖維（例如果膠、樹膠和β-葡聚糖）。因此，該檢測方法可能會低估總日糧纖維的含量，特別是淀粉類的飼料或原料。這些方法可能不適用于不溶性纖維含量較高的谷物副產品。

2.3 總日糧纖維檢測法

總日糧纖維檢測法的引入是為了克服洗滌檢測法的一些缺陷。總日糧纖維檢測法對用于單胃動物（包括豬，其具有后腸發酵作用）的原料來說很重要。該檢測方法使用酶來模擬消化道內發生的過程，并可將日糧纖維分離成可溶性和不溶性纖維。總日糧纖維定義中包含的碳水化合物包括纖維素、半纖維素、低聚糖、木質素、果膠和樹膠。因此，總日糧纖維與非淀粉多糖不同，總日糧纖維的定義中包含木質素。總日糧纖維法比NDF法回收的纖維組分更多，但其無法回收可溶于含水乙醇的低聚糖。

該檢測方法中包括兩種主要方法：酶-重量法和酶-化學法。酶-重量法可用于檢測日糧纖維中的不溶性和可溶性部分，美國公職分析化學協會（Association of Official Analytical Chemists，AOAC）公布的官方方法985.29是這些檢測方法的最終版本。該方法包括用酶處理樣品以去除淀粉和蛋白質，用含水乙醇沉淀可溶性纖維，分離并稱重殘留物，最后校正殘留物中的蛋白質和灰分。酶-化學方法同樣使用酶去除淀粉，然后用含水乙醇沉淀可溶性非淀粉多糖。此后，通過氣液色譜或高效液相色譜對中性糖進行定量，并通過比色法定量糖醛酸。

Uppsala法和Englyst法是兩種最常用的酶-化學檢測方法。Uppsala法將非淀粉多糖定量為淀粉酶抗性多糖、糖醛酸和木質素的總和，而Englyst法的最終檢測值不包括木質素和抗性淀粉。雖然總日糧纖維檢測法是對洗滌檢測法的改進，但其仍然是耗時、費力且相對昂貴的。