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日粮纤维在母猪营养中的应用(一)

作者:来源:时间:2008-06-10 15:02点击:

 
    摘要 本文主要介绍了日粮纤维的定义、理化特性及其对母猪的繁殖性能、行为和健康水平的有益作用、母猪的刻板行为及NDF摄入量和来源对母猪生产性能的影响。
    关键词 日粮纤维 理化特性 母猪 繁殖性能 刻板行为 NDF
    20世纪60年代,英国科学家就推测,日粮(或膳食)中纤维含量不足或缺乏是导致发达国家“现代文明症”(肥胖症、高血脂、糖尿病、冠心病、恶性肿瘤等)的主要原因之一。自此,日粮纤维(dietary fiber,DF)的研究和开发利用,受到了各国研究者的高度重视,医学界、营养学界、食品工业界都对此进行了深入研究,并取得了一定的成效。其中DF在妊娠母猪营养中的应用研究在现代养猪生产中具有重要的理论意义和实践意义,并可提高养猪生产的经济效益(Howie,1999)。
    通常,为保证最佳的经济性状和健康水平,对繁殖母猪要限制饲养以保持其体况在整个繁殖周期中相对恒定(Dourmad et al.,1994;1996)。限饲所提供的饲料水平仅占随意采食量的约0.40~0.60(Pettigrew and Blackshaw,1989;Brouns et al.,1995),显然不能满足其行为,尤其是采食动机的需要。饥饿和采食动机无法得到满足,从而导致刻板行为的发生,并增加群饲时的攻击性和争食现象(Appleby and Lawrence,1987;Terlouw et al.,1991;Edwards,1992;Terlouw and Lawrence,1993;Spooler,1995);妊娠期严重限饲会降低仔猪初生重和成活率,母猪分娩和断奶时体脂沉积过少,还会延迟断奶后的发情,并降低受孕率,导致母猪的繁殖性能下降(Meunier-Salaün et al.,2001)。在不改变日DE供给量的条件下,添加纤维以增加日粮的体积,可适当降低刻板行为的发生率(Meunier-Salaün et al.,2001),并在一定程度上提高母猪的繁殖性能(Reese,1997)和经济效益(Howie,1999),在养猪生产中具有重要的意义。本文旨在阐述DF的定义、理化性质及其对母猪繁殖性能、行为和健康水平的有益作用、母猪的刻板行为及NDF摄入量和来源对母猪性能的影响,并对DF的应用前景及注意事项进行了探讨。
    1. 日粮纤维的定义
    日粮纤维(dietary fiber,DF)是由碳水化合物聚合物组成并与其它非碳水化合物组分相联系的复杂的混合物。DF主要在植物细胞壁中被发现,由非淀粉多糖(NSP)及木质素、蛋白质、脂肪酸、蜡等组成(McDougall et al.,1996)。尽管20世纪后半叶人们对DF进行了广泛的研究,但DF的定义至今依然存有争议,且未达成共识(Cummings et al.,1997;DeVries et al.,1999)。
    历史上,Hipsley(1953)首次用DF来作为不可消化成分的术语,即现在所谓的组成植物细胞壁的物质。Trowell,Walker,Painter及其同事将此术语应用于一些正发展着的与健康有关的假说,即所谓的“日粮纤维假说”。DF首次被定义为“食物中不能被人的各种消化酶水解的植物细胞的结构物质”(Trowell,1974)。这不包括作为食品添加剂所添加的多糖(如树胶、变性纤维素)。此定义后来被扩展为包括“不被人消化道的内源分泌物消化的所有多糖和木质素”(Trowell et al.,1976)。依据其生理定义,DF是“抵抗哺乳动物酶降解的日粮成分”,而化学定义为“非淀粉多糖(NSP)和木质素的总和”(Theander et al.,1994)。
    另据卢德勋(1998)报道,认为日粮纤维的定义起码应包括以下含义:①日粮纤维是日粮内的一种具有特殊营养生理作用的复合成分,而不是一种化学组成相当一致的饲料或日粮成分;日粮内组成纤维的单个成分的营养作用并不等于是日粮纤维的整体营养生理作用;②日粮纤维组成应包括结构性和非结构性成分两部分;③日粮纤维的分析方法应全面反映日粮纤维定义的上述两层含义为原则,并具有操作简便、易行、重复性强的特点。
    2. 日粮纤维的理化特性
    从营养学的角度讲,DF的主要理化特性是阳离子交换能力、水合作用特性、粘性、吸附作用和可发酵性。而其理化性质与组成细胞壁的聚合物的类型及其分子间相互作用有关(McDougall et al.,1996)。
    2.1 阳离子交换能力
    DF化学结构中所包含的羧基、羟基和氨基等侧链基团,可产生类似弱酸性阳离子交换树脂的作用,可与阳离子,尤其是有机阳离子进行可逆的交换。这种可逆的交换作用并不是单纯的结合而减少机体对离子的吸收,而是改变离子的瞬间浓度,一般是起稀释作用并延长它们的转换时间,而影响消化道的pH、渗透压及氧化还原电位等,并出现一更缓冲的环境以利于消化吸收。当然,DF对阳离子的交换能力也会影响机体对矿物元素的吸收,其中也有不利影响。
    2.2 水合作用特性
    水合作用特性包括膨胀能力、水溶性、持水性(WHC)和水合能力(WBC)。聚合物溶解过程的第一步是遇水膨胀,直至溶胀(Thibault et al.,1992)。
    DF化学结构中有很多亲水基团,具有很强的持水性。不同品种的DF,其化学组成、结构及物理特性不同,持水性也不同。纤维的持水性可从根本上改变食糜的物理特性,并从而影响肠道的生理活动。
    DF的溶解性、粘性对其生理功能也有重要影响。大部分多糖溶于水即产生粘性物质(Morris,1992),粘性主要取决于聚合物的分子量及其浓度。其中,水溶性纤维更易被肠道内的细菌所发酵,粘性纤维有利于延缓和降低消化道中其它养分的消化吸收。
    2.3 吸附作用
    在某种意义上,DF还具有解毒功能(周安国,1998)。DF分子表面带有很多活性基团,可吸附螯合胆固醇、胆汁酸及肠道内的有毒物质(内源性毒素)、化学药品和有毒医药品(外源性毒素)等有机化合物,此作用与其生理功能密切相关。
    2.4 可发酵性
    DF不能被高等动物酶解,而通过微生物发酵降解,生成挥发性脂肪酸(VFA)。其降解程度和速度与DF的水溶性、化学结构、颗粒大小等多种因素有关,其中多糖分子中单糖和糖醛酸的种类、数量及成键方式等结构特性在很大程度上决定了该纤维在肠道内的发酵情况。所产生的VFA可被结肠细胞吸收利用为能量物质,据估测,提供给猪的能量占维持能量需要的5~28%,并因饲喂水平和次数及日粮纤维水平而异(NRC,1998);还可影响肝脏中葡萄糖和脂质的代谢。
    3. 日粮纤维对妊娠母猪的有益作用
    研究表明,妊娠母猪在现代养猪生产体系中有效利用日粮纤维的能力最强,比生长猪能更好地利用高纤维、低能量日粮,限饲的妊娠母猪比自由采食的生长猪能从纤维性饲料中获取更多的能量(Fernandel et al.,1986;Nobelt and Shi,1993)。由于母猪采食量低、食糜流通速度慢,从而导致母猪肠道后段有很强的发酵能力,成猪体内纤维分解菌的数量约为生长猪的6.7倍;且母猪的采食潜力很大,远大于其妊娠所需的量。人们便利用这一特性在妊娠母猪中应用低能高纤维饲料。猪日粮中添加高纤维物质还可增进动物健康,提高食糜通过胃肠的速度或降低胃溃疡的发生(Low,1985),并可防止便秘,降低刻板行为的发生率,提高母猪的生产性能。
     日粮纤维对妊娠母猪主要有四大有益作用:
    3.1 防止便秘
    纤维可提高食糜通过胃肠道的速度(Calvert,1991),因而可作为缓泻剂(Etienne,1987)。Jφrgensen et al.(1996)报道,饲喂高纤维日粮的猪,其回肠末端食糜的流通速度提高了5~6倍。妊娠期饲喂母猪高纤维日粮可显著降低便秘的发生率,提高肠道蠕动速度约40%。控制便秘可增加母猪的舒适感,但这一有益作用难以证实。
    3.2 增加饱感、延缓饥饿、降低刻板行为的发生率
    日粮纤维还能降低日粮能量浓度和容积密度,因为与常规能量和蛋白质饲料资源相比,纤维类饲料中可利用的能量浓度相对较低(NRC,1998)。这一能量稀释作用使得限制能量摄入量从而可控制体增重而又不会严重限制采食量成为可能。让母猪食入较大量的饲料可降低刻板行为的发生率(Lawrence and Terlouw,1993),DF尤其是可溶性DF(SDF)可降低胃的排空速度(Mcintyre et al.,1997),从而增加胃的膨胀和饱感(Day et al.,1996;Phillips and Powley,1996;Brouns et al.,1997;Lepionka et al.,1997);还可延缓养分如葡萄糖和氨基酸的吸收(van den Brand et al.,1998;Ramonet et al.,2000),减少饥饿的时间(Haber et al.,1977;Vestergaard,1997;Howarth et al.,2001),这可能会改善母猪的福利(Robert et al.,1993)。而且,整个妊娠期饲喂母猪较大量的大容积日粮可提高其随后泌乳期的随意采食量(Farmer et al.,1996;Vestergaard and Danielsen,1998)。研究者们已推测,妊娠期间肠道已习惯于大量饲料,则在躯体方面就做好了增加泌乳期采食量的准备(Reese,1996)。
    另外,DF还可影响调控回肠抑动器的胃肠激素,如胰高血糖素样肽-1(glucagon-like peptide-1,GLP-1)、肽YY和神经牵张素(neurotensin)的分泌(Bonfield et al.,1995)。GLP-1是消化道在受到葡萄糖、脂肪、可发酵纤维物质和其它刺激物刺激时L-细胞分泌的一种胰高血糖素前体物,对葡萄糖代谢有重要影响(Holst,1994),外源添加时可降低胃的排空速度,延缓饥饿,促进肥胖病人的减肥(Guterzwiller et al.,1999)。动物试验表明,可发酵纤维的摄入可促进GLP-1的分泌(Gee et al.,1996;Reimer et al.,1996)。
    同时,与饲喂精料相比,饲喂添加了麦麸、燕麦壳或甜菜渣(SBP)的纤维日粮的母猪,给料后其血液中代谢物质和激素水平下降,且葡萄糖、胰岛素和乙酸的水平更稳定(Brouns et al.,1994;Rushen et al.,1999;Ramonet et al.,1999),表明养分的吸收更稳定,肠道内微生物的发酵作用更强,这些均可延缓饥饿(Houpt,1982;Houpt et al.,1983)、增加饱感(Meunier-Salaün et al.,2001)。Rushen等(1999)研究表明,高纤维日粮有延缓葡萄糖峰和胰岛素对采食的反应的趋势,并指出,通过饲喂高纤维日粮来降低采食动机的机制不同于通过提高能量摄入来增加饱感的机制。
    3.3 对母猪繁殖性能的影响
    30多年来,有关妊娠日粮中添加纤维对母猪和仔猪性能的影响人们进行了大量研究。结果表明,在妊娠母猪日粮中添加适量的纤维成分可在一定程度上提高母猪的繁殖性能,但由于母猪繁殖性能的研究本身比较复杂,影响因素又多,使得不同研究者的结果不尽相同。
    3.3.1对妊娠期增重的影响
    大量研究结果表明,饲喂纤维性饲料的母猪平均每天少消耗0.1 Mcal ME,且日粮中NDF的比例大于对照组;母猪妊娠期增重比对照组少6 lb(1 lb=0.454 kg),这部分是由于ME摄入量有轻微的降低所致,还因为即使对照组和纤维日粮组的母猪摄入等量的ME,其能量利用效率也不同,纤维性饲料的能量利用效率较低,从而影响增重(Reese,1997)。
    Danielsen et al.(2001)对妊娠母猪分别饲喂三种日粮:基础日粮(C)主要含有大麦和豆粕(176g DF/kg)、甜菜渣(500g SBP/kg,446g DF/kg),连续试验3个繁殖周期,各组母猪妊娠期NE摄入量一致,泌乳期让母猪半自由采食标准日粮。结果表明,SBP和MFS组母猪妊娠期增重和分娩时的体重损失显著高于对照组,但对泌乳期失重、窝产仔数、活产仔数和断奶仔猪数无显著影响。
    3.3.2对母猪围产期行为和产程的影响
    Papp(1990)指出,DF对产程的影响与体况有关。处于正常体况时,与饲喂60g CF/kg的母猪相比,饲喂120g CF/kg日粮的母猪的产程缩短,但对中度或显著肥胖的母猪无影响。Farmer et al.(1995)报道,与饲喂玉米-豆粕日粮或燕麦壳和燕麦的母猪相比,整个妊娠期饲喂麦麸和玉米芯日粮的母猪,分娩前12h催乳素的浓度升高,分娩过程中的躺卧时间较长。
    3.3.3对泌乳期采食量和泌乳失重的影响
    妊娠期给母猪饲喂纤维性日粮的另一个潜在的好处是提高了泌乳期的采食量(Everts,1991;Matte et al.,1994;Yan et al.,1995;Farmer et al.,1996;Verstergaard and Danielsen,1998;Danienlsen et al.,2001)。通过在妊娠期饲喂母猪含高水平苜蓿干草(Holzgraefe等,1986)及麦秸(Yan等,1995;Ewan等,1996)的日粮,可提高母猪泌乳期的采食量,这可能是由于纤维饲料加入母猪日粮后,能量利用率降低而引起妊娠体增重降低(Etienne,1987)、妊娠期背膘沉积减少(Pollmann等,1979;Holzgraefe等,1986)或由于消化道容积的增加而使母猪在泌乳期食欲增加(Kuan等,1983)。而泌乳期采食量与泌乳量密切相关(Cole,1990),因此,DF对仔猪生长速度有正效应。泌乳期采食量的增加还可提高母猪泌乳期的营养状况及随后的断奶时的体储水平,这对母猪和仔猪均有利。Reese(1997)指出,妊娠期饲喂纤维的母猪泌乳期失重较少(3 lb),且每日消耗更多的饲料(0.6 lb)。这与Weldon et al.(1994)的研究结果一致,即妊娠期增重少的母猪,泌乳期耗料增多、失重减少。另外,妊娠期饲喂纤维的母猪,其利用年限比对照组长,淘汰率较低。(未完待续)
 

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