膳食纖維特征及豆皮膳食纖維對母豬生產性能的影響

羅存敏

（山東省平度市動物衛生與農產品質量監督所，山東青島 266700）

我國作為世界主要的大豆生產國，黑大豆、綠豆等豆類的產量均居世界前列[1]。豆皮和豆渣作為豆類產品加工過程中常見的副產品，富含大量膳食纖維、黃酮類化合物、多糖、色素等多種活性物質。一方面膳食纖維因能量水平低、口感差、難烘干、易霉變等特點，難以被廣泛利用，導致資源浪費現象非常嚴重。另一方面膳食纖維具有良好的吸水性、吸油性、分散性及乳化性，有“第七大營養元素” 的美稱。雖然膳食纖維不能被單胃動物直接利用，但可被大腸及后半段腸道中微生物分解，并生成包括短鏈脂肪酸在內的一系列發酵產物的非淀粉型碳水化合物和木質素，進一步調節腸道內有益菌數量和分布，最終起到調節腸道微生態平衡的作用；此外，豆皮中還含有豐富的鐵元素，使二價鐵和能夠纖維結合在一起，促使膳食纖維更容易被機體吸收利用[2]。我國是一個農業大國，生豬養殖業規模居世界第一，其中母豬生產性能的高低與規模化養殖場的經濟效益息息相關。因此，改善飼料配方，從營養角度提高生豬生產性能及健康水平具有重要意義。例如，通過調控母豬飼糧中膳食纖維含量，可以顯著改善妊娠母豬生產性能。此外，有研究報道，豆皮膳食纖維特有的化學結構能與腸道中的金屬陽離子結合，吸附腸道內的膽酸鹽、膽固醇及有害物質，對動物健康具有重要作用[2]。但與國外相比，我國豆皮利用率較低，通常會被作為廢棄物遺棄，這無疑是一種浪費。因此，本文主要從豆皮的理化特性、營養價值及在母豬生產中的應用展開介紹，以期為大豆皮資源的開發利用提供理論依據。

1 膳食纖維的分類

根據溶解性不同，可將其分為可溶性和不溶性兩種。其中能被大腸中微生物發酵分解的稱為可溶性膳食纖維，常見的有果膠、樹膠、黏液等，可溶性纖維可溶于水，能與腸道中的金屬陽離子結合，減少對汞離子、鉛離子等重金屬的吸收，同時還能有效降低血糖、血脂，有預防高血壓、糖尿病、冠心病等心血管疾病。殼聚糖、植物細胞壁的纖維素、半纖維素、不溶性果膠、莼菜膠和木質素、抗性淀粉等是不溶性膳食纖維的典型代表，該種膳食纖維不溶于水，不能進入血液循環，吸水后會發生膨脹，能促使機體產生飽腹感，刺激腸道蠕動，從而縮短糞便在腸道內的停留時間，達到潤腸排便的作用。

根據發酵程度的不同，膳食纖維可分為兩大類：第一類是不完全發酵類纖維，這類纖維木質化程度高，可發酵性低，如木質素、半纖維素、角質和植物蠟等。第二類完全發酵纖維，多見于不溶性膳食纖維，包括β-葡聚糖、阿拉伯膠、瓜爾豆膠、菊芬和海藻膠等，該種纖維因含有可溶性多糖，易發酵降解。

根據來源不同，膳食纖維又可分為三大類：第一類是天然存在于可食用食物中，這種膳食纖維大多是植物性的。第二類是借助物理、酶或化學方法從天然食物原料中人工提取的；研究發現，植物、動物、微生物、海藻中均可以提取出大量的膳食纖維。第三類是化學合成的合成類膳食纖維，如羧甲基纖維等。

2 豆皮膳食纖維常見的提取方式

研究發現，廢棄的豆皮、豆渣中有50%的成分是膳食纖維，天然的膳食纖維具有明顯的生理活性。如何在提取過程中保留或提高其生理活性，是目前科學研究的重點之一。目前，膳食纖維常見的提取方式主要包括化學法、生物法及物理法。化學法以酸法和堿法為主；生物法主要指酶法；高壓蒸汽法和微波輔助法則是物理提取方法的代表。酶法提取過程中反應條件溫和，專一性強、純度和轉化率高，成本相對較低。酸法、堿法萃取豆皮可溶性膳食纖維具有成本低廉，操作簡便，不會在體系中引入新離子的優點，但容易受到反應條件的限制，轉化率相對較低。馮子倩通過改良傳統提取方法，利用堿性過氧化氫法顯著提升黑豆皮中水溶性膳食纖維的產率，并發現改性后的水溶性膳食纖維膽酸結合能力顯著增強[3]。物理改性方法指的是利用機械降解手段萃取膳食纖維等營養物質的方法，該方法可有效縮短提取時間，但通常需要專業設備的輔助，在工廠化生產中容易實現，常見的物理方法包括高壓蒸汽法、微波輔助法、超微粉碎技術、超聲-微波協同等。其中超聲-微波協同法可以有效地破壞細胞壁，使細胞壁中的膳食纖維盡可能地被提取出來。研究發現，使用超聲-微波協同法提取黑豆皮中的水溶性膳食纖維，產率高達15.72%[4]。超微粉碎技術是通過細化粉體顆粒，增加顆粒孔隙率和比表面積，顯著改善了膳食纖維的物化特性。羅磊等研究表明，借助超微粉碎輔助酶法能提高綠豆皮中水溶性膳食纖維的產率，改善其物理特性，同時該研究證實，綠豆皮中的水溶性膳食纖維可提高機體清除自由基的能力[2]。

3 膳食纖維的理化性質

膳食纖維結構組成復雜，如D-葡萄糖經β-1,4 糖苷鍵連接形成纖維素，阿拉伯糖、木糖和半乳糖、甘露糖、半乳糖醛酸等組成半纖維素。α-1,4-D-聚半乳糖醛酸經甲酯化后形成果膠。膳食纖維的組成成分不同，其理化性質也有所差異，常見的理化特性包括水合特性、黏性、離子交換作用、吸附特性和可發酵性[5]。其中水合特性和黏性主要在消化道前段發揮功能，發酵性主要在消化道后段完成調控作用。

3.1 水合特性

膳食纖維的水合特性指的是與水結合后發生膨脹特性，因為膳食纖維化學結構中含有多個親水基團，能與水分子結合，增加腸道內容物的含水量，提高糞便潤滑度，加速糞便排出，降低直腸壓力，減少有害物質對腸道的刺激。

3.2 黏性

膳食纖維黏性的高低與其化學結構密切相關，膳食纖維中的多糖分子吸水后會相互纏繞形成網狀結構，一般多糖分子量越大、濃度越高、黏性越強。因此，與短鏈膳食纖維相比，長鏈膳食纖維黏性更強。膳食纖維這種特有的生理特性會使腸道內的食糜形成膠狀層，降低胃排空速度，延緩營養物質消化吸收的同時還能使動物產生飽腹感，抑制食欲。

3.3 陽離子結合特性

膳食纖維特有的羥基、羧基側鏈基團會使整個分子呈弱酸陰性狀態，在胃腸道中可與鈣、錳、銅等陽離子進行可逆交換，一方面，改變離子的瞬間濃度，影響腸道內滲透壓、電位及pH；另一方面，阻礙礦物質的吸收，促進陽離子在糞尿中的排泄，降低血液中鉀等陽離子水平。

3.4 吸附特性

膳食纖維分子表面的化學活性基團，能吸附諸如膽固醇、膽汁酸及霉素等有機物，促使這些有機物隨糞便排出體外，降低血液中膽固醇濃度，預防動脈粥樣硬化及心血管疾病的發生。

3.5 可發酵性

膳食纖維經腸道微生物發酵后，產生乙酸、丙酸、丁酸等短鏈脂肪酸。研究表明，膳食纖維的發酵性越強，其生理功能越強；反之，其生理效應越弱。

4 豆皮膳食纖維對母豬生產性能的影響

4.1 豆皮膳食纖維對母豬腸道微生物區系及采食量的影響

小腸作為動物消化吸收的主要場所，腸道中的絨毛高度及隱窩深度都是反映腸道消化吸收功能和健康狀態的重要指標。因此，飼糧營養對腸內微生物區系穩定的維持意義重大[6]。膳食纖維在腸道中經微生物發酵后，一方面可以增加腸道絨毛高度，促進黏膜上皮細胞增殖，提高腸道吸收營養物質的能力。另一方面，發酵后產生的乙酸、丙酸、丁酸等短鏈脂肪酸可有效降低腸內pH，維持腸道內酸性環境，促進腸道有益菌群增殖，防止有害菌群定植入侵，維持腸道健康[6]。研究表明，菊粉型膳食纖維可顯著增加腸道中雙歧桿菌的數量，降低梭狀芽孢桿菌、梭桿菌和擬桿菌等其他細菌的數量。此外，有研究報道，在適當范圍內，日糧中膳食纖維的添加量增加1%，采食量可提高3%，但若總添加量超過10%時，反而對豬采食量有負面影響。

4.2 膳食纖維對妊娠母豬繁殖性能的影響

母豬繁殖性能嚴重影響養殖場的經濟效益，因此，改良飼糧配方對改善母豬繁殖能力，提高新生活產仔數具有重要意義。研究表明，母豬日糧攝入量相對較少，胃腸道容積大，后腸內微生物種類豐富、數量多，因此，膳食纖維對母豬具有更重要的生理意義[7]。在妊娠母豬飼喂過程中，為防止母豬過肥，養殖場通常會采用限飼的方式，防止妊娠母豬孕期過度肥胖，從而保證正常繁殖。然而，過度限飼會使母豬易餓易怒，產生無食咀嚼、咬欄、頻繁起伏等異常行為，并且具有攻擊性，反而會降低母豬的生產性能。但相關研究發現，提高妊娠母豬日糧中總膳食纖維含量能使母豬產生飽腹感，抑制食欲的同時減少能量攝入，從而有效降低妊娠期內由于限飼導致的刻板行為，保證母豬正常的繁殖性能[8-9]。

此外，母豬特別是懷孕母豬生產過程中經常會出現便秘的問題，進而導致厭食、難產等負面結果。研究發現，膳食纖維進入腸道后會吸收腸道內的水分，食糜膨脹和黏度增加會促進腸道蠕動，從而縮短在腸道內的停留時間，促進糞便排出[7]。有效緩解由于妊娠后期胎兒快速增長對母豬胃腸道產生壓迫而引起的圍產期便秘。綜上所述，豆皮膳食纖維及其代謝產物對母豬妊娠期的生理代謝、腸道微生物區系變化及對胎兒生后生長發育都有及其重要的影響[6-10]。

4.3 膳食纖維對妊娠母豬產仔性能的影響

膳食纖維具有抗氧化能力，通過在妊娠母豬日糧中添加膳食纖維能有效較少母體、胎兒和胎盤的氧化應激反應，改善胎盤養分轉運功能，提高存活率；另一方面，膳食纖維還可減少臨產母豬分娩的持續時間及仔豬出生間隔，降低仔豬死亡率[8-10]。有研究表明，在妊娠后期母豬飼糧中添加2.5%的膳食纖維，可顯著降低弱仔數，提高窩健仔數[7,10]。

4.4 膳食纖維對妊娠母豬初乳產量的影響

研究發現，膳食纖維在后腸道中發酵可產生大量乙酸，這些乙酸會通過血液循環進入乳腺，促進乳脂合成。乳脂會增加初乳中的能量，仔豬從中攝入的能量也會隨之增加，從而提高產仔數、產活仔數，增加新生仔豬生長率[6-7]。綜上所述，富含膳食纖維的農作物或其副產物是取代泌乳母豬飼糧中谷類的一種經濟替代物；膳食纖維在后腸發酵的主要產物短鏈脂肪酸參與泌乳母豬乳脂的從頭合成，這為膳食纖維在泌乳母豬飼糧中應用提供了可能性[6-7]。

4.5 膳食纖維對泌乳母豬生產性能的影響

與妊娠母豬不同的是，泌乳母豬飼糧中添加膳食纖維可能會降低采食量，造成體重損失，并降低仔豬生產性能。研究發現，在泌乳母豬飼糧中添加適量的膳食纖維，可顯著提高生豬采食量，改善乳質。在妊娠期母豬日糧中添加適量膳食纖維，可顯著增加初乳攝入量，減少死亡率[8]。泌乳期間采食量不足會導致體重降低，間接導致妊娠斷奶期和發情間隔延長，母豬難以進入下一個繁殖周期，嚴重影響規模化養殖場的經濟效益[6-10]。此外，有研究表明，在妊娠后期母豬日糧中添加膳食纖維還可調控母豬腸道微生物區系，減少氧化應激現象的發生，提高母豬對胰島素的敏感性，從而增加母豬泌乳期的采食量[6-10]。

5 小結

豆皮作為豆制品加工過程中的廢棄物，產量大、容易獲得、價格低廉、膳食纖維含量豐富。因此，可借助現代技術提高豆皮中的膳食纖維獲得率，以添加劑等方式將其添加到生豬日糧中，為豬只生長發育提供能量的同時，還能調控腸道菌群數量和分布，維持腸道健康，改善母豬繁殖能力，提高新生仔豬存活率。但過去受研發技術的限制，再加上人們對豆皮、豆渣等加工廢棄物的重視程度不夠，導致我國對豆皮膳食纖維功能特性的了解和研發均處于初級階段。近年來，隨著市場對豆制品的需求不斷加大，提高豆皮利用效率成為亟待解決的科學問題。因此，全面深入研究在日糧中添加膳食纖維對生豬生產性能、腸道健康的影響，降低飼料成本的同時，提高生豬養殖效益，對廣大養殖戶具有重要意義。