不同纤维源替代部分基础日粮对生长猪生产性能、养分消化率及肠道生理的影响

赵 瑶，张 玲，何 俊，陈代文，余 冰，何 军，黄志清，毛湘冰，郑 萍，虞 洁，罗钧秋，罗玉衡

（四川农业大学动物营养研究所/动物抗病营养教育部重点实验室，成都 611130）

“膳食纤维（日粮纤维）”最初由Hipsley 提出，它作为植物细胞壁组分不能被胃肠道消化，且一直被认为是人类食品或动物饲料中的抗营养成分[1]。传统动物营养学认为，摄入纤维可能导致饲粮中其他营养成分的消化率降低[2]，然而在猪饲粮中添加适量的纤维却有助于提高其生产性能。原因有二：一方面纤维可通过调控肠道运动节律、促进肠道排空等作用维持正常的肠道生理活动；另一方面某些纤维可被猪后肠微生物发酵产生大量的短链脂肪酸（SCFAs）[3-4]，调节肠道稳态[5]，直接或间接参与调节机体能量代谢和免疫功能[6-7]。因此纤维在已被认为是动物日粮中除能量、蛋白、脂肪、维生素、水和无机盐之外的第七大营养素[8]。

目前我国猪饲料行业的配方结构仍以玉米-豆粕型为主，但豆粕、玉米等大宗原料对外依存度越来越高，受国际市场影响愈来愈大[9]，在不影响动物生长性能的情况下，在配方中合理使用较高水平的纤维原料可能是缓解此问题的思路之一。但根据以往研究结果，日粮中添加不同种类的纤维原料对猪的生长性能、养分消化率、肠道生理等方面的影响并不一致[10]，在猪饲粮中如何选择适宜的纤维源是生产上亟待解决的问题。对糖尿病人的研究表明，多种膳食纤维的组合较单一纤维源更易发挥益生作用[11]，而在猪的饲粮中，纤维的来源通常不止一种，因而对单一纤维源和混合纤维源生理效应的比较研究具有重要意义。

综上，本试验选取小麦麸和豌豆纤维这两种常见的日粮纤维源，将其单一或混合替代部分生长猪的基础饲粮，比较分析不同的替代方式对生长猪生产性能、养分消化率及肠道生理的影响，为合理制定生长猪的含纤维饲粮配方提供参考。

1 材料与方法

1.1 纤维原料

小麦麸和豌豆纤维均购自陕西慈缘生物技术有限公司，纤维源营养成分见表1，均为实测值。

表1 纤维原料营养成分表Table 1 The content of nutrients in the raw fibrous materials %

1.2 试验动物及日粮组成

选取24 头健康的去势杜洛克×长白×约克夏（DLY）生长猪[（32.46 ± 0.35）kg]，采用单因子试验设计， 按照体重无差异原则随机分为4 个处理组，每组 6 个重复，每个重复 1 头猪。对照组（CON）饲喂基础日粮， 处理组各添加15%小麦麸（WB）、15%豌豆纤维（PF）以及两种纤维源混合物（7.5%小麦麸+7.5%豌豆纤维，MIX）。参照 NRC （2012）标准配制玉米-豆粕型饲粮，日粮组成及营养水平见表2。

1.3 饲养管理

试验在四川农业大学教学科研基地进行，试验期56 d，所有试猪单笼饲养，自由采食和饮水。保持圈内通风、整洁、卫生。每天观察猪只精神状态及腹泻情况，做好记录。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 生长性能

每天结算余料并做好采食量记录，试验结束后计算试验猪的平均日采食量（ADFI），试验初、末清晨将猪空腹称重，计算平均日增重（ADG）以及料肉比（F：G）。

1.4.2 胴体和肉品质指标测定

胴体组成指标测量及计算方法参照NY/T 825-2004。试验结束后屠宰所有试猪，立即解剖，剥皮、去头、蹄、尾，除内脏（保留板油和肾脏）后，测量胴体重，胴体长，眼肌高和宽，胴体肩部最厚处、胸腰椎结合处和腰荐椎结合处3 点背膘厚，并计算屠宰率、眼肌面积及平均背膘厚。

肉色采用色差仪（CR300，日本，美能达公司）测定背最长肌肉的亮度（L*）、红度（a*）、黄度（b*）值；肌肉pH 测定参考NY/T 821 2004 规定的方法；大理石纹参考美国肉品协会制定的标准图（1998）目测评分；剪切力采用质构仪（TA XTPlus，英国，Stable Micro System 公司）测定，值表示单位为牛顿或千克；蒸煮损失和滴水损失参照《猪肌肉品质测定技术规范》（NY/T 821-2004）进行测定。

1.4.3 饲粮及粪便营养成分，养分消化率的测定

采用酸不溶灰分法分析养分消化率。在试验第53～56 天的 08∶00 至 20∶00， 收集每头猪的全部粪便，加入1/10 盐酸、数滴甲苯混合均匀，65 ℃烘干至恒重后回潮24 h，饲粮与粪样均粉碎过40 目筛，根据四分法取样约200 g， 制得风干样品。纤维原料、饲粮与粪样总能（GE），干物质（DM），粗蛋白质（CP），粗脂肪（EE），粗纤维（CF），中性洗涤纤维（NDF），酸性洗涤纤维（ADF）及粗灰分（Ash）按照常规方法测定；可溶性纤维（SDF）、不可溶性纤维（IDF）参考食品安全国家标准GB 5009.88-2014 的酶-重量法测定；盐酸不溶灰分含量参照GB/T-23743-2009 的灼烧处理法测定。其中营养物质表观消化率计算公式如下：

某营养物质表观消化率（%）=[1-a/b×（c/d）]×100

式中：a 为粪样中某营养物质含量；b 为饲粮中某营养物质含量；c 为饲粮中酸不溶灰分含量；d 为粪样中酸不溶灰分含量。

1.4.4 各肠段食糜pH 的测定

屠宰后迅速打开腹腔，分离、结扎各肠段，无菌采集回肠末端和结肠中段食糜，分别装入3 个5 mL冻存管，液氮速冻，-80 ℃冻存，用于测定微生物组成及SCFAs 浓度。将剩余的十二指肠、空肠、回肠、盲肠和结肠食糜挤入对应的已标记纸杯中混匀，PHS-3C 型酸度计（上海，佑科仪器仪表有限公司）校正后，探头深入食糜中读数，记录食糜pH 值。

1.4.5 结肠食糜SCFAs 的测定

屠宰后取结肠中段食糜内容物于2 mL 冻存管中， 液氮速冻，-80 ℃保存。气相色谱法测定主要SCFA 含量，试验步骤如下：称取1 g 结肠中段内容物装入5 mL 的离心管内，加入2 mL 的ddH2O 稀释， 充分振荡混匀直至呈无明显结块的悬浮状为止，静置30 min，然后放入离心机，5 000 r/min 离心10 min；转移1 mL 上清液到2 mL 离心管内，并加入0.2 mL 25%的偏磷酸，充分混匀后，4 ℃孵育30 min。取1.2 mL 上清溶液加入23.3 μL 210 mmol/L 巴豆酸溶液，涡旋混匀，12 000 r/min 离心 10 min；取 100 μL上清液加入 900 μl 甲醇，漩涡震荡，12 000 r/min 离心 10 min，用 0.22 μm 滤膜过滤备用。用注射针吸取1 μL 上清液， 注射入气相色谱仪 （美国，VARIAN，CP-3800）进行分析测定，最终浓度=机测峰值*4*1.24（mmol/L），最后转换为 μmol/g。

表2 日粮组成及营养水平（风干基础）Table 2 Composition of experimental diets（air-dry basis）%

1.5 数据分析

采用SPSS 17.0 软件进行单因素方差分析，最小显著性差异法（LSD）进行多重比较，数据结果以平均数±标准误表示， 以P＜0.05 表示差异具有统计学意义，0.05＜P＜0.10 表示差异具有显著性趋势，P＞0.05 表示差异不具有统计学意义。

2 结果

2.1 不同纤维源添加组对猪生长性能的影响

如表3 所示，各组猪初始体重无显著差异（P＞0.05）。与 CON 组相比，PF 组猪末重、ADG、ADFI 显著降低（P＜0.05）；MIX 组猪 ADFI 显著降低（P＜0.05），ADG 有降低趋势（P=0.078）。与 PF 组相比，WB、MIX 组 F：G 显著降低（P＜0.05）。

表3 各组猪生长性能指标Table 3 The growth performances of pigs in different groups

2.2 不同纤维源添加组对生长猪胴体组成及肉品质的影响

由表4 可知，与 CON 组相比，PF 和 MIX 组猪胴体重、屠宰率、眼肌面积均显著降低（P＜0.05），WB 组猪眼肌面积显著降低（P＜0.05）。此外，与 CON 和WB组相比，PF 组猪宰后背最长肌pH45min、pH24h显著提高（P＜0.05）；与 MIX 相比，PF 组猪宰后 pH45min显著提高（P＜0.05）。

表4 各组猪胴体组成及肉品质指标Table 4 The carcass traits and meat quality of pigs in different groups

2.3 不同纤维源添加组对生长猪养分消化率的影响

由表 5 可知， 与 CON 组相比，WB 组猪 DE、DM、CP、NDF 消化率显著降低（P＜0.05）；PF 组猪DE、CP、NDF 消化率显著降低（P＜0.05），EE 和 CF消化率显著提高（P＜0.05）；MIX 组猪 EE 和 CF 消化率显著提高（P＜0.05）。与 PF 组相比，WB 和 MIX 组CF 消化率显著降低（P＜0.05），CP 消化率显著提高（P＜0.05）。

表5 各组猪养分消化率Table 5 The nutrients digestibility of pigs in different groups %

2.4 不同纤维源添加组对生长猪肠道生理的影响

2.4.1 不同纤维源添加组对生长猪肠道食糜pH 的影响

如表6 所示，各组猪十二指肠、空肠、回肠、盲肠食糜 pH 值均无显著差异（P＞0.05）。与 CON 组相比，PF 组猪结肠食糜 pH 值显著降低（P＜0.05），MIX组猪结肠食糜pH 值有降低趋势（P=0.068）。

2.4.2 不同纤维源添加组对生长猪结肠食糜SCFAs 的影响

由表7 可知，各组猪结肠食糜乙酸、丙酸、丁酸及总酸浓度无显著差异（P＞0.05）。与 CON 组相比，WB 和MIX 组猪结肠食糜中的丙酸百分比显著提高（P＜0.05），乙酸：丙酸有降低趋势（P=0.057，P=0.059）。与PF 组相比，WB 组猪结肠乙酸比例有降低趋势（P=0.092）。

表6 各组猪不同肠段食糜pH 值Table 6 The pH values of different intestinal segments of pigs in different groups

表7 各组猪结肠食糜SCFAs 浓度和组成Table 7 The concentration and composition of SCFAs in the colonic digesta of pigs in different groups

3 讨论

3.1 不同纤维源替代部分基础日粮对日粮营养组成和饲喂效果的影响

本试验中，考虑饲粮配方时我们尽可能保持各组饲粮的主要营养水平计算值一致，但由于缺乏豌豆纤维的营养价值参考标准，采用与前人研究[12-14]类似的方法，直接以豌豆纤维替代WB 组中的小麦麸配制PF 组饲粮。对营养水平进行实测后发现这种豌豆纤维的添加方式造成了各组日粮营养成分组成差异较大，主要体现在能量水平和氨基酸含量的增加。研究表明，日粮能量水平增加，对猪的生长有一定的促进作用[15]，且赖氨酸含量适当提高对蛋白质的利用率、猪生长性能和胴体瘦肉率的提高均有一定改善作用[16]。因此本试验中以纤维源替代部分基础日粮后猪的生长性能应该有一定程度的提高，但我们并未观察到类似结果，尤其是豌豆纤维替代部分基础日粮后，猪的生长性能反而较对照组有较大幅度的下降。其原因之一可能是由于替代后的饲粮配方中 CF、ADF、SDF、IDF 等含量的增加所致。一般认为，饲粮中添加适宜水平的日粮纤维可能有益于猪肠道发育，改善肠道形态，从而增加营养物质的吸收[17]，但高水平的日粮纤维可能产生抗营养作用而不利于动物生长[18]。然而小麦麸和混合纤维源替代部分基础饲粮后并未表现出对猪生长性能的明显影响，很可能与纤维多糖本身的理化结构有关，暗示有必要进一步分析单糖组分的营养效应及肠道微生物的作用。

3.2 不同纤维源替代部分基础日粮对猪生产性能、胴体组成及肉品质的影响

纤维源替代部分基础日粮后不同程度降低生长猪采食量，这与前人研究一致[14]。过高的纤维水平会增加物理饱感，抑制采食欲望[19]。由于豌豆纤维和混合纤维组饲粮的 CF、NDF、ADF、IDF 和 SDF 实测值均高于小麦麸组和对照组，可能是豌豆纤维和混合纤维组ADG 较差，而小麦麸组ADG 无明显变化的原因。纤维在猪后肠被发酵的程度与其溶解性（或可发酵性）有关，通常认为SDF 比IDF 具有更高的发酵程度[20]。豌豆纤维原料中CF（44.24%）与NDF（59.66%）的含量均明显高于小麦麸（分别为8.53%和38.37%），豌豆纤维组饲粮中CF（9.86%）和IDF（25.88%）含量也高于小麦麸组（分别为3.52%和16.53%）， 这可能导致小麦麸组后肠微生物发酵程度高于豌豆纤维组， 从而获得更多的额外能量，但结肠SCFAs 的结果无法对此解释提供支撑，尚需进一步研究。有趣的是，饲粮中添加15%小麦麸虽然在对照组饲粮的基础上小幅度提高了CF 和ADF 含量，但对SDF 和IDF 含量并无明显影响，原因不明。相比于豌豆纤维组，小麦麸和混合纤维组猪料肉比降低，说明饲料转化率提高，提示在生产中使用多种来源的日粮纤维可能削弱某些单一纤维源对动物生长产生的不利影响，其原因有待进一步探明。

在猪的肥育后期适当提高饲粮中的纤维含量，可减少脂肪沉积，提高胴体瘦肉率，被认为具有改善胴体品质的作用[21]，然而过高水平纤维含量的添加往往会导致屠宰率的降低[22]。本试验发现，与对照组相比，15%豌豆纤维日粮或混合纤维日粮均不同程度降低猪的大部分胴体组成指标（胴体重、屠宰率、眼肌面积），可能与纤维水平较高有关；同时我们发现15%小麦麸日粮虽不影响猪的胴体重和屠宰率，但降低了猪的眼肌面积，提示小麦麸的添加也一定程度上影响了猪的产肉率。随着纤维检测方法和定义的逐渐完善，越来越多的研究证实，不同来源的日粮纤维因其化学结构和物理特性的多样性，其对人和动物机体的生理作用也存在差异[23]。此外，各组猪肉品质指标的差异主要体现在背最长肌的宰后pH 值。我们发现且仅豌豆纤维日粮明显提高了背肌宰后pH45min和pH24h，这与本课题组前期研究结果一致[14]。肌肉的宰后pH 值在一定程度上反映其糖酵解能力，pH 下降过快说明肌肉蛋白质变性，持水力下降，营养流失，在一定范围内，适当提高肌肉的宰后pH 值有利于改善肉品质[24]。就此而言，本添加水平的豌豆纤维可能对生长猪的肉品质有一定改善作用。

3.3 不同纤维源替代部分基础日粮对生长猪养分利用率的影响

日粮纤维生理活性的多样化是植物细胞壁各种组分与动物消化道内环境共同作用的结果，因其来源众多，对猪养分吸收利用率的具体影响仍无定论。本试验中，与对照组相比，小麦麸组猪能量和DM 消化率明显下降，豌豆纤维组猪能量和CP 消化率降低，与本课题组前期生长猪试验结果一致[14]。而混合纤维的添加并未影响能量、DM 和CP 的消化率，暗示两种纤维的混合添加可能有助于改善单一纤维添加引起的养分消化率的降低。相比于豌豆纤维组， 小麦麸与混合纤维组猪CP 消化率提高，但CF 消化率反而降低。结合日粮主要营养水平，纤维添加组之间能量和DM 水平差异不大，豌豆纤维组日粮中CP 含量最低，而CF 水平最高，可能是导致三组间养分消化率差异的主要原因之一。有学者认为日粮中添加小麦麸、 大豆皮及米糠等纤维源，能增加回肠和全消化道脂肪利用率，可能与日粮纤维增加脂肪酶的分泌并提高其活性有关[25]。此外在配制饲粮时，各纤维源组日粮中均添加了3.5%豆油以平衡各组能量差异。因此本试验中发现的各纤维源组猪脂肪利用率的增加可能与日粮中脂肪水平的提高和纤维源本身的生理效应有关。NDF 包括了纤维素，半纤维素，木质素等难以被利用的成分[24]，而本试验四个处理组猪的NDF 消化率均较高。可能与其测定方法有关，NDF 测定方法受饲粮淀粉含量以及多糖成分影响较大[14]，一方面饲粮玉米淀粉含量较高，为20%，另一方面日粮中有15%纤维添加量，且不同类型纤维多糖成分复杂，可能导致NDF 消化率较高。相关试验证实不同类型纤维的添加对生长猪NDF 的利用研究结果并不一致，如纤维添加量为20%时，大豆纤维组和豌豆纤维组NDF 表观消化率极显著高于对照组，而玉米纤维组和小麦麸纤维组无显著差异，本试验中15%单一或混合纤维日粮一定程度上均降低了猪NDF 利用率，与以上试验结果不一致，可能与淀粉含量、纤维水平及纤维单糖含量较高有关。

3.4 不同纤维源替代部分基础日粮对生长猪后肠生理的影响

日粮中添加15%的豌豆纤维或混合纤维均降低猪结肠食糜pH 值， 可能与回肠末端至结肠的微生物发酵强度有关[26]，同时也暗示了在猪肠道中豌豆纤维的发酵程度可能大于小麦麸。肠道适宜的酸性环境有助于一些嗜酸性的有益微生物增殖以及微生物发酵的顺利进行[27]，可能也是这两组猪CF 利用率提高的原因之一。对结肠食糜中主要的纤维发酵产物分析发现，结肠中总SCFAs 含量以豌豆纤维组最高，混合纤维源组次之，小麦麸组最低且与对照组接近，符合以上食糜pH 值的变化规律，暗示纤维源组猪结肠食糜pH 的变化与SCFAs 含量密切相关。大量研究表明微生物发酵复杂碳水化合物产生的SCFAs 可直接或间接参与机体能量代谢、免疫调节等生理活动，进而影响动物生长。乙酸、丙酸可通过促进肠厌食激素的释放或激活下丘脑厌食信号降低食欲[28-29]，丁酸是结肠细胞的首选能量来源，可参与炎症反应的免疫应答过程[30]。本试验发现纤维的添加对猪结肠总SCFAs、乙酸、丙酸和丁酸浓度的影响均未达到显著水平， 但改变了SCFA 的组成模式。三个纤维组之间，小麦麸和混合纤维源的添加提高丙酸百分比，降低乙酸与丙酸比值，说明豌豆纤维的添加可能促进微生物发酵产生乙酸，而小麦麸和混合纤维源的添加则更利于猪后肠发酵产生丙酸，这种发酵模式的变化可能与本试验发现的各纤维添加组猪采食量降低有关。试验结果也说明猪后肠微生物的发酵与养分消化率及生长性能的变化密切相关，不同纤维源与猪后肠微生物发酵方式的具体联系可能是解释其影响动物采食量、能量摄入及养分消化率机制的关键一环。

4 结论

①15%豌豆纤维日粮降低了生长猪生长性能和胴体性状，但改善其宰后背肌pH 值；小麦麸及混合纤维源的添加不影响猪的生长性能，但降低猪的胴体性状，对肉品质无明显改善作用。

②15%小麦麸日粮降低了生长猪能量、DM、CP和NDF 消化率；添加15%豌豆纤维降低猪的能量、CP 和 NDF 消化率，提高EE 和 CF 消化率；混合纤维源的添加则提高猪EE 和CF 消化率。

③不同纤维源日粮可引起猪结肠发酵模式的变化。添加15%豌豆纤维促进结肠食糜中乙酸的产生， 添加15%小麦麸和混合纤维源则促进丙酸产生。

④在实际生产中配制高纤维日粮需要重视纤维来源，可尝试使用混合纤维来削弱单一纤维源对动物生长和生理产生的不利效应。