断奶仔猪纤维营养应用研究进展

代发文， 林 涛， 苏保元， 霍小东， 尕尔让拉么， 杨瑶君

（1.乐山师范学院，四川乐山614000；2.竹类病虫防控与资源开发四川省重点实验室，四川乐山614000；3.广安市饲料管理工作站，四川广安638000；4.北京大伟嘉生物技术股份有限公司，北京100085）

1 断奶仔猪常用纤维原料

仔猪刚断奶时面临着环境和饲料的巨大变化，断奶应激带来的腹泻死淘和生长缓慢是养猪生产中的主要难题之一，在过去几十年主要通过饲料中添加抗生素来解决这些问题。随着饲用抗生素添加剂的禁用，近年来有关纤维营养在改善仔猪生产性能和肠道健康方面的研究引起了行业高度关注，然而纤维组成复杂，不同纤维原料研究报道之间的可比性较差。

纤维可根据其初始来源、化学结构、溶水性、黏性和可发酵性等进行分类（Makki等，2018），溶水性好的称为可溶性纤维（SDF），如寡聚糖、抗性淀粉和果胶等；不易溶水的为不可溶性纤维（IDF），如纤维素、半纤维素和木质素等。统计近年关于断奶仔猪纤维应用研究报道（表1），共涉及21种纤维原料，其中SDF原料10种。17篇SDF原料应用报道中发挥显著正向效益的有13篇，3篇报告无明显效果，1篇有负面效果。17篇IDF原料应用报道中发挥显著正向效益的有10篇，3篇报告无明显效果，4篇有负面效果。这表明断奶仔猪日粮中添加SDF或IDF原料应用效果不一致，具体哪一类纤维更好尚无定论。

表1 断奶仔猪纤维营养研究中常用纤维原料

2 断奶仔猪纤维营养应用效果的影响因素

2.1 纤维原料的来源 断奶仔猪日粮中分别添加5%玉米纤维、小麦纤维、大豆纤维，结果发现与对照组相比，玉米纤维、小麦纤维组料肉比分别下降8.5%、7.9%，而大豆纤维与对照组无显著差异（董宏伟等，2019）。从九种纤维原料酶解分离出的SDF和IDF，在体外发酵动力学参数和发酵后菌群等方面表现出显著的纤维来源差异（Mou等，2020）。但也有研究报道，断奶仔猪饲喂柑橘果胶（SDF）或大麦壳（IDF）日粮，食糜和粪便中短链脂肪酸（SCAF）浓度无显著差异（Laerke等，2007）。

2.2 纤维原料的添加水平 断奶仔猪日粮中添加0.5%和1%麸皮对生长性能无负面影响，断奶后第一周1%麸皮组平均日增重显著高于对照组（刘燕等，2019）。添加4%麸皮可显著降低断奶仔猪有机质、粗蛋白质和能量消化率（Koo等，2017）。另一研究也发现，添加15%麸皮可显著降低断奶仔猪能量、脂肪和酸性洗涤纤维（ADF）表观消化率（Freire，1998）。

2.3 纤维原料的纤维组成5%木聚糖组断奶仔猪日粮能量、灰分和粗纤维消化率显著高于5%葡聚糖组和5%纯纤维素组，而在生产性能方面葡聚糖组平均日增重和采食量较低（Wu等，2018）。纤维原料的聚合度也影响应用效果，研究发现与短链菊粉组相比，添加长链菊粉组断奶仔猪食糜中果聚糖浓度更高，回肠食糜中肠球菌、双歧杆菌和黏膜乳杆菌数量更高，直肠pH更低，盲肠和结肠食糜中丙酸比例增加（Pa lack等，2012）。

2.4 纤维原料的纤维特性 纤维特性指纤维原料的持水性、吸水膨胀性、发酵性（可发酵性和发酵调控性）和吸附性（胆固醇、霉菌毒素和重金属等）等物理特性，对断奶仔猪而言，发酵性相对较重要。通过九种纤维原料酶解分离的SDF和IDF体外发酵试验发现，所有原料SDF发酵产生的SCAF、支链脂肪酸（BCAF）和氨（NH3）均显著高于IDF，SDF发酵产物中副杆菌科和普氏菌科含量较高，这表明SDF可发酵性可能高于IDF（Mou等，2020）。然而另一体外发酵试验发现，与对照组相比，添加竹笋IDF和SDF组SCAF分别提高1.28倍和0.71倍，IDF发酵调控性可能高于SDF（Wu等，2020）。上述研究表明，纤维自身可发酵性和调控底物发酵可能同等重要，这可能是SDF和IDF对断奶仔猪均有正向调控效果的重要因素。

2.5 仔猪的生理状态 仔猪的品种、日龄和饲养环境等也会影响纤维营养应用效果。研究发现麸皮降低断奶仔猪能量和ADF消化率幅度表现出品种差异，消化酶活性较高的地方品种下降幅度较低（Freire，1998）。生长猪日粮中添加5%、15%、25%和35%麸皮可显著降低消化能和主要营养物质表观消化率，而保育猪添加5%麸皮可显著降低料肉比以及增加粪便中丁酸含量和菌群多样性，对能量、粗蛋白质和干物质消化率无显著影响（Zhao等，2018）。两种不同卫生条件环境中饲喂断奶仔猪两种不同纤维水平日粮，结果发现卫生条件较差组仔猪粪便丁酸比例高于卫生条件较好组，同时日粮纤维水平对丁酸比例无显著影响（Montagne等，2010）。

2.6 日粮的纤维水平 基础日粮纤维和可发酵纤维水平影响纤维营养应用效果。与6.7%中性洗涤纤维（NDF）日粮组相比，7.7%NDF组、8.7%NDF组和9.7%NDF组断奶仔猪平均日增重分别提 高 了1.78%（P＞0.05）、6.80%（P＞0.05）和8.28%（P＜0.05）；9.7%NDF组平均日采食量较7.7%NDF组显著提高（陈瑾等，2016）。以去皮大麦和硬红小麦配制不同可发酵碳水化合物水平日粮，结果发现中等可发酵碳水化合物不会改变断奶仔猪日采食量、日增重和料肉比，而高可发酵碳水化合物会降低日采食量、日增重和粪便硬度（Wang等，2018）。

上述研究报道表明，影响断奶仔猪纤维营养应用效果的因素较多，且可能存在互作效应。不同来源纤维原料在纤维组成和纤维特性方面存在差异，在仔猪生理状态和日粮可发酵纤维水平不确定情况下，这种差异可能进一步导致应用效果差异增加，这可能也是不同应用研究报道效果不一致的原因。

3 断奶仔猪纤维营养调控作用机制

综合国内外研究报道，认为断奶仔猪纤维营养调控作用机制主要有以下几点。有的与纤维特性有关，有的与纤维组成有关，有的尚不清楚其机理，但其协同作用可以改善断奶仔猪生产性能和肠道健康。

3.1 发酵产生短链脂肪酸 断奶仔猪日粮中添加4%麸皮显著提高粪便中乙酸、丁酸和总挥发性脂肪酸（VFA）含量，并有提高回肠食糜中乙酸、丁酸和VFA趋势作用（Koo等，2017）。短链脂肪酸可为肠道供能促进肠细胞发育，可在后肠形成酸性环境以抑制病原微生物并选择性促进有益菌生长（Regassa和Nyachoti，2018）。

3.2 改善肠道菌群平衡 有的纤维可促进有益微生物增加。Wu等（2018）研究表明，木聚糖组断奶仔猪回肠和盲肠双歧杆菌数量高于纯纤维素组和对照组。有的纤维还能选择性降低有害菌数量，小鼠日粮中添加SDF菊粉，粪便中细菌总数增加，而XI梭状芽孢杆菌降低到无法检测的水平（Zheng等，2018）。本课题组发现，断奶仔猪日粮中添加1%超微竹粉可显著降低粪便大肠杆菌数量。

3.3 增加肠道黏膜屏障功能 运用猪肠上皮细胞（IPEC-J2）体外培养研究发现，与空白对照组和菊粉消化物组相比，菊粉发酵上清液组紧密结合蛋白基因表达增加，这表明发挥调控肠道屏障功能作用的主要是发酵过程产生的代谢物（Uerlings等，2020）。

3.4 降低肠道黏膜应激反应 在致肠毒素大肠杆菌攻击仔猪日粮中添加阿拉伯木聚糖寡糖（AXOS），结果发现AXOS通过上调空肠黏膜胰腺炎相关抗菌蛋白（PAP）表达，下调上皮细胞标志物脂肪酸结合蛋白（IFABP）表达，降低大肠杆菌诱导的黏膜应激反应（Niewold等，2012）。

3.5 增加肠道营养转运载体Wu等（2018）研究表明，木聚糖组和葡聚糖组断奶仔猪肠道葡萄糖转运载体SGLT1和GLUT2显著高于对照组，这有助于提高葡萄糖吸收利用率。

3.6 促进消化道组织发育 适当水平IDF可增加肉鸡肌胃重量，降低肌胃pH，提高营养物质消化率（Jimenez-Moreno等，2019）。另一研究发现，木聚糖能显著提高断奶仔猪十二指肠和回肠绒毛高度与隐窝深度比（Wu等，2018）。上述研究表明，纤维组成可能对肠道组成有重要影响。

3.7 促进脂肪代谢 研究发现竹笋纤维可使小鼠血清总胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇分别降低31.53%、21.35%和31.53%，而高密度脂蛋白胆固醇升高37.6%（Luo等，2017）。

3.8 增加机体抗氧化能力 木聚糖可显著提高断奶仔猪血清超氧化物歧化酶活性，葡聚糖可显著提高仔猪血清谷胱甘肽（GSH）活性（Wu等，2018）。

3.9 缓解机体炎症反应 断奶仔猪日粮中添加IDF浓缩物，应用后第一周纤维组外周血淋巴细胞急性期蛋白pig-MAP和促炎细胞因子IL-6 mRNA表达水平显著低于对照组，随后两组无显著差异（Superchi等，2017）。纤维调控机体炎症反应可能与机体生理状态有关，因为断奶后第一周仔猪应激较大。

3.10 参与生长轴激素分泌调控 断奶仔猪日粮中添加IDF浓缩物，应用后第一周纤维组血清生长激素（GH）和胰岛素样生长因子-1（IGF-1）水平显著高于对照组，随后两组GH和IGF-1水平无显著性差异（Superchi等，2017）。

3.11 减少霉菌毒素蓄积 受赭曲霉毒素污染日粮中添加微粉小麦纤维，仔猪血清、肾脏和肝脏赭曲霉毒素含量显著降低，这表明微粉小麦纤维能有效降低日粮赭曲霉毒素在体内蓄积（Aoudia等，2009）。

全面禁止饲用抗生素使用后，断奶仔猪阶段主要面临的问题是腹泻死淘和生长缓慢问题，尤其是在生产中习惯在断奶阶段使用高蛋白高淀粉精细日粮，使这些问题更加突出。为更好地发挥纤维营养在断奶仔猪阶段的应用效果，根据上述调控机制的总结梳理，认为应重点关注纤维对仔猪后肠道发酵和消化道发育的调控。

4 新型纤维原料开发研究

纤维原料的改性指通过物理、生物或化学方法使常规纤维原料的纤维组成或纤维特性发生明显改变，获得更加满足动物需求的新型纤维原料，原料营养性或功能性价值可得到进一步提升。随着交叉学科技术的发展，许多新技术应用于纤维原料的改性研究，主要有以下几种。

4.1 超微化改性技术 利用特定设备超微粉碎橄榄渣，在2 mm筛中分离获得F1（＞2 mm）和F2（＜2 mm），F2组可溶性纤维含量高于F1组，木质素含量低于F1组，F2组持水、持油能力、溶解度和阳离子交换能力均高于F1组，微粉化使纤维组分由不溶性向可溶性再分配，降低木质素含量（Speroni等，2020）。

4.2 高温膨化改性技术 通过双螺杆挤压膨化处理制得的膨化壳聚糖与未膨化处理壳聚糖相比，酸溶解性能显著增强，堆积密度显著变小，表面凹凸不平、结构蓬松、空隙增多，对致病性大肠杆菌ATCC25922和金黄色葡萄球菌ATCC6538具有较强杀灭作用（魏攀鹏，2019）。

4.3 辐照处理改性技术 米糠纤维经辐照处理后纤维素、木质素和半纤维素热稳定性降低，纤维素结晶区断裂，木质素和半纤维素之间的键断裂，在250 kGy辐照剂量下，纤维酶解葡萄糖产率增加，达到34.99%（Li等，2020）。代发文等（2020）等研究表明，辐照改性竹粉吸水膨胀性和持水性分别比普通竹粉提高了25.6倍和14.1倍，调控断奶仔猪料发酵重量损失增加。

4.4 生物处理改性技术 通过半纤维素降解酶体系体外协同处理麸皮，木糖、甘露糖和还原糖释放增加（谢建华，2020）。竹粉经稀硫酸和纤维素酶处理，竹粉水解率达到57.99%，半纤维素水解率达到70.18%（廖荣俊等，2011）。

4.5 化学处理改性技术 柠檬酸改性竹粉在催化剂作用下，纤维素羟基与柠檬酸羧基发生酯化反应，改性后对重金属Ni2+吸附性显著提升（向文英等，2016）。竹粉与不同改性剂进行改性处理后，对腐殖酸吸附效率表现出较大差异（谢妤等，2017）。

5 断奶仔猪纤维营养应用研究展望

综上所述，影响纤维营养在断奶仔猪中应用效果的因素较多，从纤维调控作用机制来看，纤维组成和纤维特性是关键。纤维改性是一种可改善纤维组成和纤维特性的新技术，有望提升纤维营养应用效果。将来断奶仔猪纤维营养研究可以从以下几个方面开展：（1）纤维发酵性定向改性技术；（2）纤维原料发酵性评估手段；（3）断奶仔猪常用原料可发酵性纤维数据库；（4）断奶仔猪可发酵性纤维营养标准；（5）不同来源纤维改性产品开发。