1· 纤维定义及分类
T r o w e l l (1976) 定义纤维是“不能被哺乳动物消化酶所消化的所有饲料成分”,包括与细胞壁集合的多糖( 纤维素、半纤维素、果胶等)、结构性非多糖( 木质素)及非结构性多糖( 树胶类、植物粘胶、藻类多糖等)。按水溶性不同,日粮纤维可分为可溶性纤维和非可溶性纤维两大类。按来源不同,可分为植物性来源( 如纤维素原)、动物性来源( 如壳聚糖)、微生物多糖( 如黄原胶等)、海藻多糖( 如琼脂等) 以及合成类( 如羧甲基纤维素) 等( 冯冬冬和贾维生,2012)。衡量日粮中纤维含量的指标很多,普遍采用的有粗纤维(CF)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF) 或非淀粉多糖(NSP)。但能准确地反映饲料原料中纤维含量多少的指标存在很大争议,不同原料纤维结构组成相差很大( 见表1)。国外学者研究发现,日粮中纤维的不同组分含量差别很大,而中性洗涤纤维和非淀粉性多糖能较好地反映日粮中纤维质量。
2· 理化特性及营养功能
日粮纤维的理化特性决定其对动物胃肠道结构和功能的影响。日粮纤维具有如下特点:①较高持水性,纤维的持水性反映了其对水分的结合能力。②容积大,具有较高的膨胀率,易引起饱腹感,对胃位动物消化道发育和控制怀孕母畜的体重具有重要作用。③粘性,纤维中含有果胶、树胶、海藻多糖等,可形成高粘度溶液。④可发酵性,可被动物体内大量微生物发酵所利用。⑤阳离子交换和结合能力,日粮纤维化学结构中包含一些羧基和羟基类侧链集团,呈现一个弱酸性阳离子交换树脂的作用,可与阳离子,特别是有机阳离子进行可逆地交换。⑥表面活性。⑦吸附螯合作用,日粮纤维表面有很多活性基团,可以螯合吸附胆固醇和胆汁酸之类的有机分子,同时也能吸附肠道内的有毒物质。
日粮纤维的营养性功能主要体现在:a . 提供能量;b. 改善肠道功能,防治肠道疾病;c. 降低血浆胆固醇;d . 维持矿物质平衡;e . 控制动物采食量,防止动物异食癖;f. 改善肉品质。非营养性功能主要有:a. 不易被消化,降低营养物质利用率;b . 影响微量元素的吸收;c. 增加食糜粘性,阻碍养分吸收等( 曹向阳,2010)。
3· 在畜禽生产中的应用研究
3.1 猪
仔猪的营养是当前猪营养研究中最活跃的领域,目前主要集中在通过营养调控来防治仔猪断奶应激综合征,尤其是仔猪的腹泻问题。日粮纤维的营养功效也逐渐在仔猪腹泻研究中受到关注。杨玉芬(2002) 研究结果表明,使用甜菜渣和苜蓿草粉提高仔猪日粮中纤维含量可以有效地防止仔猪腹泻、促进消化道发育,且对生产性能没有不利影响。说明仔猪利用纤维的能力较强,在仔猪日粮中添加合适的纤维源将有助于提高养猪生产效率。如使用苜蓿草粉作为纤维源,将仔猪日粮中粗纤维含量从2.8% 提高到5.3%,对仔猪的日增重、日采食量和饲料转化率没有产生不利影响,且能有效防止仔猪腹泻,极显著提高仔猪增重(P <0.01)( 李雁冰,2006)。
研究表明,猪大肠微生物区系中存在高活性的瘤胃纤维分解菌和半纤维分解菌,其中成年猪的纤维分解菌的数量是生长猪的6 ~ 7 倍;高水平纤维日粮可诱导大肠纤维分解菌数量增高,且对成年猪尤其是母猪的生产性能影响不大( 高巍和刘晨黎,2000)。尹佳(2012) 为研究不同纤维源对猪生长性能、养分消化率、胴体组成和肉品质的影响,分别在对照组日粮中添加玉米纤维、大豆纤维、小麦麸纤维和豌豆纤维,在仔猪阶段(8 ~ 20kg)、生长阶段(20 ~ 50kg) 和育肥阶段(50 ~ 100kg) 日粮纤维添加量为10%、20% 和30%,结果表明,玉米纤维和小麦麸纤维对猪的生长性能、养分消化率、胴体组成和肉品质无明显改善作用;大豆纤维能提高养分消化率,但降低了猪的生长性能;豌豆纤维则可以提高养分消化率,降低猪的背膘厚和滴水损失, 提高背最长肌的p H24和粗蛋白质含量。提示日粮中不同纤维来源对育肥猪的生长性能、胴体组成和肉品质影响存在差异。因此,在猪日粮中选择合适的纤维源也很有必要,并且要注意纤维添加水平。
杨玉芬等(2002) 以甜菜渣和苜蓿草粉作为日粮主要纤维源,粗纤维水平分别为3%、6% 和8%,研究粗纤维含量对育肥猪生长性能和血清指标的影响,结果表明,日粮中粗纤维含量为6% 时可获得最佳生产效益,当达到8% 时显著降低猪日增重和饲料转化率(P <0.05);日粮纤维显著影响血液中谷草转氨酶的活性,且能显著提高生长激素和三碘甲腺原氨酸的水平(P <0.05)。
另外,谭新等(2008) 也研究发现,6% 纤维组日粮( 粗蛋白12.5% ) 经济效益最佳,且能极显著减少肥育猪尿氮(P <0.05)、粪氮和总氮(P <0.01) 排泄量。而张秋华(2013) 研究结果显示,7.5% 纤维组饲喂育肥猪(51.45±7.98k g ) 效果最佳,不仅不会影响生产性能和肉品质的变化,同时还有改善胴体品质的趋势。杨小婷(2013) 探讨了不同粗纤维水平对生长期和育肥期圩猪生长性能、肉质和血清生活指标的影响,研究结果显示,圩猪生长期日粮粗纤维水平以5.8% 为宜,育肥期日粮粗纤维水平以6.72% 为宜。
冯冬冬(2010) 研究日粮纤维水平( 中性洗涤纤维分别为10.8%、15.8% 和20.8% ) 对妊娠母猪一胎及二胎繁殖性能、血浆代谢激素及仔猪器官发育的影响,结果表明,日粮纤维水平显著影响妊娠母猪一胎、二胎繁殖性能,一胎母猪摄入222g / d 中性洗涤纤维,二胎母猪摄入365g / d 中性洗涤纤维可显著提高总产仔数和活产仔数;日粮纤维水平的提高可显著降低妊娠母猪血浆雌二醇浓度,可显著增加仔猪肝脏、心脏和肾脏的脏器指数。研究显示妊娠前期粗纤维含量为5.27%,妊娠后期和哺乳期粗纤维含量为5.22% 的日粮有提高采食量、平均窝产仔数、平均窝产活仔数、窝断奶仔猪数,降低返情率的趋势,并有提高乳糖的作用(P < 0.05)( 葛德军,2009)。
日粮纤维对母猪具有重要的生理学意义,日粮中保持一定量的纤维对母猪消化机能、繁殖性能和异常行为都有改善作用。张虎(2012) 报道,日粮中添加适宜比例的粗纤维能够降低繁殖母猪背膘厚度的损失,减少哺乳期间母猪体重的流失,增加母猪的产仔数及断奶仔猪数,缩短断奶再发情时间,提高母猪的繁殖性能。其中,粗纤维含量为9% 时效果明显,且对母猪的一般行为和规避行为影响显著,当超过9% 时则有负面影响。具体的影响机制可能是妊娠母猪摄入一定量的日粮纤维,通过调控血清中尿素氮、总蛋白、胆固醇、胰岛素和胰岛素样生长因子及甲状腺浓度、雌激素、孕酮和催乳素含量,从而改善母猪繁殖性能( 赵金波,2013)。
日粮纤维类型在猪上的应用效果也不同。王继强(2013) 译文中评价了可溶性纤维和非可溶性纤维对怀孕母猪胚胎成活率及母猪生产性能的影响,结果显示,饲喂含高水平的非可溶性纤维日粮可能会降低整体胚胎的存活率,不影响排卵速度;且母猪怀孕期日粮中可溶性纤维和非可溶性纤维的水平不影响产仔数,但饲喂高水平的可溶性纤维和非可溶性纤维可提高母猪日采食量,降低泌乳失重(P <0.01)。而这可能是因为纤维源提高了日粮在消化道后段的发酵性,发酵产生的短链脂肪酸提高了血浆中短链脂肪酸的浓度,降低了游离脂肪酸浓度,改善了妊娠后期及泌乳前期母猪的胰岛素敏感性,从而提高了母猪泌乳期采食量( 孙海清,2013)。
3.2 禽
近年来,关于日粮纤维在禽生产中的研究较多,但由于纤维源不同,粗纤维水平以及动物种类和生长阶段不同,从而引起不同的饲养效果。毛宗林(2007) 研究发现,不同粗纤维水平日粮显著影响雏鹅生产性能,粗纤维水平小于4.30% 时生产性能较好,大于6.20% 时起负面影响;而高纤维日粮中添加酶制剂则显著提高平均日增重和饲料转化率,且能显著提高十二指肠和空肠绒毛高度、降低回肠隐窝深度(P <0.05)。胡明强和胡敏华(2010) 为研究不同纤维水平日粮对鹅生产性能的影响,分别在日粮中添加5.0%、12.6%、21.0% 和28.0% 的皇竹草草粉,分为A、B、C、D 4 组,纤维含量分别为5.03%、6.97%、8.98% 和10.98%。结果表明,鹅日增重A、B 组高于D 组(P <0.05),与C 组差异不显著;日采食量A、B 组高于D 组(P <0.01) ;料重比组间差异不显著;日粮不同纤维水平对屠宰性能的影响不大。因此,当日粮代谢能为11MJ/kg、粗蛋白为16.8% 时,仔鹅日粮粗纤维水平建议为5.6% ~ 6.8% 为宜( 张亚俊,2008)。这就提示,日粮中适宜的纤维水平(5% ~ 7%)有助于提高鹅日采食量、日增重和饲料转化率,过高纤维水平( 大于11% ) 则阻碍营养物质的消化吸收,不利于生产;而这可能是通过调节血清中血糖(GLU)、碱性磷酸酶(ALP)、生长激素(GH) 和IGF-1 含量等来发挥作用( 刘长忠等,2007)。水便是家禽生产中的一个重要问题,研究发现,粗纤维浓缩物不仅可以提高生长性能,而且可以改善粪便质量( 刘一鸣和高业雷,2010)。不同的纤维源在溶解度、持水能力、粘度、容量、可发酵性和结合胆汁酸的能力存在差异,可能通过不同的途径影响非反刍动物胃肠道的发育和营养物质的消化(Montagne 等,2003)。E.Jiménez-Moreno 等(2013a和2013b ) 研究了燕麦壳和甜菜渣对肉鸡生长性能、养分消化率以及对胃肠道发育和空肠黏膜结构的影响,研究结果发现,日粮中燕麦壳和甜菜粕添加量达到50g /kg 时有益于所有营养物质的全消化道表观保留率,且燕麦壳的作用效果更好,但添加量达到75g / k g 则降低了营养物质的存留。燕麦壳作为一个额外添加的纤维源,配制低纤维日粮饲喂肉仔鸡,在提高营养物质消化率方面可能比甜菜粕效果更好。另外,在肉仔鸡日粮中添加25 ~ 75g / k g 的纤维源可以促进胃肠道器官的发育。在相同添加水平下,燕麦壳比甜菜粕更有益于肌胃的发育。日粮中添加75g / k g 甜菜粕对早期仔鸡肠黏膜形态发育有负面作用。因此,肉鸡日粮中添加纤维量则取决于日龄和所用纤维源的理化特性。
4 ·小结
日粮纤维在畜禽生产中有着重要作用,能够改善动物肠道环境、刺激胃肠道发育,从而提高动物生产性能,且能改善粪便质量,减少氮排放,改善环境。在日粮中添加一定量的纤维,可以减少蛋白等原料的使用,在一定程度上缓解饲料原料供应紧缺的压力,同时也能节约成本,提高生产效益。由于纤维源理化特性不同,因此在使用过程中应根据不同的动物种类和生长阶段,选择合适的纤维源,按照一定的比例添加才能发挥更有益的作用。

