斷奶仔豬纖維營養應用研究進展

代發文， 林 濤， 蘇保元， 霍小東， 尕爾讓拉么， 楊瑤君

（1.樂山師范學院，四川樂山614000；2.竹類病蟲防控與資源開發四川省重點實驗室，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

仔豬剛斷奶時面臨著環境和飼料的巨大變化，斷奶應激帶來的腹瀉死淘和生長緩慢是養豬生產中的主要難題之一，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，近年來有關纖維營養在改善仔豬生產性能和腸道健康方面的研究引起了行業高度關注，然而纖維組成復雜，不同纖維原料研究報道之間的可比性較差。

纖維可根據其初始來源、化學結構、溶水性、黏性和可發酵性等進行分類（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、半纖維素和木質素等。統計近年關于斷奶仔豬纖維應用研究報道（表1），共涉及21種纖維原料，其中SDF原料10種。17篇SDF原料應用報道中發揮顯著正向效益的有13篇，3篇報告無明顯效果，1篇有負面效果。17篇IDF原料應用報道中發揮顯著正向效益的有10篇，3篇報告無明顯效果，4篇有負面效果。這表明斷奶仔豬日糧中添加SDF或IDF原料應用效果不一致，具體哪一類纖維更好尚無定論。

表1 斷奶仔豬纖維營養研究中常用纖維原料

2 斷奶仔豬纖維營養應用效果的影響因素

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，結果發現與對照組相比，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，在體外發酵動力學參數和發酵后菌群等方面表現出顯著的纖維來源差異（Mou等，2020）。但也有研究報道，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%麩皮對生長性能無負面影響，斷奶后第一周1%麩皮組平均日增重顯著高于對照組（劉燕等，2019）。添加4%麩皮可顯著降低斷奶仔豬有機質、粗蛋白質和能量消化率（Koo等，2017）。另一研究也發現，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用效果，研究發現與短鏈菊粉組相比，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量更高，直腸pH更低，盲腸和結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、發酵性（可發酵性和發酵調控性）和吸附性（膽固醇、霉菌毒素和重金屬等）等物理特性，對斷奶仔豬而言，發酵性相對較重要。通過九種纖維原料酶解分離的SDF和IDF體外發酵試驗發現，所有原料SDF發酵產生的SCAF、支鏈脂肪酸（BCAF）和氨（NH3）均顯著高于IDF，SDF發酵產物中副桿菌科和普氏菌科含量較高，這表明SDF可發酵性可能高于IDF（Mou等，2020）。然而另一體外發酵試驗發現，與對照組相比，添加竹筍IDF和SDF組SCAF分別提高1.28倍和0.71倍，IDF發酵調控性可能高于SDF（Wu等，2020）。上述研究表明，纖維自身可發酵性和調控底物發酵可能同等重要，這可能是SDF和IDF對斷奶仔豬均有正向調控效果的重要因素。

2.5 仔豬的生理狀態 仔豬的品種、日齡和飼養環境等也會影響纖維營養應用效果。研究發現麩皮降低斷奶仔豬能量和ADF消化率幅度表現出品種差異，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物質表觀消化率，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，對能量、粗蛋白質和干物質消化率無顯著影響（Zhao等，2018）。兩種不同衛生條件環境中飼喂斷奶仔豬兩種不同纖維水平日糧，結果發現衛生條件較差組仔豬糞便丁酸比例高于衛生條件較好組，同時日糧纖維水平對丁酸比例無顯著影響（Montagne等，2010）。

2.6 日糧的纖維水平 基礎日糧纖維和可發酵纖維水平影響纖維營養應用效果。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酵碳水化合物水平日糧，結果發現中等可發酵碳水化合物不會改變斷奶仔豬日采食量、日增重和料肉比，而高可發酵碳水化合物會降低日采食量、日增重和糞便硬度（Wang等，2018）。

上述研究報道表明，影響斷奶仔豬纖維營養應用效果的因素較多，且可能存在互作效應。不同來源纖維原料在纖維組成和纖維特性方面存在差異，在仔豬生理狀態和日糧可發酵纖維水平不確定情況下，這種差異可能進一步導致應用效果差異增加，這可能也是不同應用研究報道效果不一致的原因。

3 斷奶仔豬纖維營養調控作用機制

綜合國內外研究報道，認為斷奶仔豬纖維營養調控作用機制主要有以下幾點。有的與纖維特性有關，有的與纖維組成有關，有的尚不清楚其機理，但其協同作用可以改善斷奶仔豬生產性能和腸道健康。

3.1 發酵產生短鏈脂肪酸 斷奶仔豬日糧中添加4%麩皮顯著提高糞便中乙酸、丁酸和總揮發性脂肪酸（VFA）含量，并有提高回腸食糜中乙酸、丁酸和VFA趨勢作用（Koo等，2017）。短鏈脂肪酸可為腸道供能促進腸細胞發育，可在后腸形成酸性環境以抑制病原微生物并選擇性促進有益菌生長（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量高于純纖維素組和對照組。有的纖維還能選擇性降低有害菌數量，小鼠日糧中添加SDF菊粉，糞便中細菌總數增加，而XI梭狀芽孢桿菌降低到無法檢測的水平（Zheng等，2018）。本課題組發現，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量。

3.3 增加腸道黏膜屏障功能 運用豬腸上皮細胞（IPEC-J2）體外培養研究發現，與空白對照組和菊粉消化物組相比，菊粉發酵上清液組緊密結合蛋白基因表達增加，這表明發揮調控腸道屏障功能作用的主要是發酵過程產生的代謝物（Uerlings等，2020）。

3.4 降低腸道黏膜應激反應 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），結果發現AXOS通過上調空腸黏膜胰腺炎相關抗菌蛋白（PAP）表達，下調上皮細胞標志物脂肪酸結合蛋白（IFABP）表達，降低大腸桿菌誘導的黏膜應激反應（Niewold等，2012）。

3.5 增加腸道營養轉運載體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運載體SGLT1和GLUT2顯著高于對照組，這有助于提高葡萄糖吸收利用率。

3.6 促進消化道組織發育 適當水平IDF可增加肉雞肌胃重量，降低肌胃pH，提高營養物質消化率（Jimenez-Moreno等，2019）。另一研究發現，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，纖維組成可能對腸道組成有重要影響。

3.7 促進脂肪代謝 研究發現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 緩解機體炎癥反應 斷奶仔豬日糧中添加IDF濃縮物，應用后第一周纖維組外周血淋巴細胞急性期蛋白pig-MAP和促炎細胞因子IL-6 mRNA表達水平顯著低于對照組，隨后兩組無顯著差異（Superchi等，2017）。纖維調控機體炎癥反應可能與機體生理狀態有關，因為斷奶后第一周仔豬應激較大。

3.10 參與生長軸激素分泌調控 斷奶仔豬日糧中添加IDF濃縮物，應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，尤其是在生產中習慣在斷奶階段使用高蛋白高淀粉精細日糧，使這些問題更加突出。為更好地發揮纖維營養在斷奶仔豬階段的應用效果，根據上述調控機制的總結梳理，認為應重點關注纖維對仔豬后腸道發酵和消化道發育的調控。

4 新型纖維原料開發研究

纖維原料的改性指通過物理、生物或化學方法使常規纖維原料的纖維組成或纖維特性發生明顯改變，獲得更加滿足動物需求的新型纖維原料，原料營養性或功能性價值可得到進一步提升。隨著交叉學科技術的發展，許多新技術應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 利用特定設備超微粉碎橄欖渣，在2 mm篩中分離獲得F1（＞2 mm）和F2（＜2 mm），F2組可溶性纖維含量高于F1組，木質素含量低于F1組，F2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，降低木質素含量（Speroni等，2020）。

4.2 高溫膨化改性技術 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，堆積密度顯著變小，表面凹凸不平、結構蓬松、空隙增多，對致病性大腸桿菌ATCC25922和金黃色葡萄球菌ATCC6538具有較強殺滅作用（魏攀鵬，2019）。

4.3 輻照處理改性技術 米糠纖維經輻照處理后纖維素、木質素和半纖維素熱穩定性降低，纖維素結晶區斷裂，木質素和半纖維素之間的鍵斷裂，在250 kGy輻照劑量下，纖維酶解葡萄糖產率增加，達到34.99%（Li等，2020）。代發文等（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，調控斷奶仔豬料發酵重量損失增加。

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

4.5 化學處理改性技術 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生酯化反應，改性后對重金屬Ni2+吸附性顯著提升（向文英等，2016）。竹粉與不同改性劑進行改性處理后，對腐殖酸吸附效率表現出較大差異（謝妤等，2017）。

5 斷奶仔豬纖維營養應用研究展望

綜上所述，影響纖維營養在斷奶仔豬中應用效果的因素較多，從纖維調控作用機制來看，纖維組成和纖維特性是關鍵。纖維改性是一種可改善纖維組成和纖維特性的新技術，有望提升纖維營養應用效果。將來斷奶仔豬纖維營養研究可以從以下幾個方面開展：（1）纖維發酵性定向改性技術；（2）纖維原料發酵性評估手段；（3）斷奶仔豬常用原料可發酵性纖維數據庫；（4）斷奶仔豬可發酵性纖維營養標準；（5）不同來源纖維改性產品開發。