日粮膳食纤维对猪肠道健康的调节作用

一直以来,日粮膳食纤维被认为是抗营养因子,干扰营养物质消化吸收,对动物健康有负面影响[1]。随着对日粮膳食纤维研究的不断深入,研究发现,日粮膳食纤维对动物的营养健康和生产性能有积极影响[2]。肠道是猪重要的消化和免疫器官。日粮膳食纤维可以改善母猪便秘及便秘所引起的肠道微生物紊乱,缓解仔猪腹泻且有一定的“替抗”作用,促进育肥猪消化吸收以提高其生长性能。日粮膳食纤维对猪肠道健康的调节作用至关重要。文章从日粮膳食纤维的定义和分类展开,综述了日粮膳食纤维在猪生产中对母猪便秘、仔猪腹泻和育肥猪生长性能、肉品质等方面的积极调节作用,旨在为日粮膳食纤维在猪生产中的应用提供参考。

1.1 日粮膳食纤维的定义

Hipsley[3]首次提出日粮膳食纤维（dietary fiber,DF）的定义,“膳食纤维是构成细胞壁且不被消化的部分”。Trowell[4]将日粮纤维定义为“植物细胞中能抵御人类消化酶降解作用的一类结构成分”。诸多学者对日粮纤维的定义不完全一致。国际食品法典委员会对日粮膳食纤维最新提出的定义为“不能被小肠内生酶水解,具有10 个或以上单体链节的碳水化合物和天然存在于食物中的可食碳水化合物多聚体”。

1.2 日粮膳食纤维的分类

日粮膳食纤维可以根据其溶解度、作用、纤维来源进行分类,其中以其溶解度分类的方式较常用。日粮膳食纤维根据溶解度不同可分为可溶性膳食纤维（SDF）和不溶性膳食纤维（IDF）。SDF 包括β-葡聚糖、可溶性阿拉伯木聚糖（SAOA）、果胶、低聚糖和多聚果糖等,这类纤维不溶于80%乙醇可溶于水,又可被大肠微生物分解；IDF 包括木质素、纤维素、半纤维素等,不溶于水但可以被大肠微生物酶分解。

2.1 猪日粮中常用SDF

猪日粮中常用SDF 主要包括β-葡聚糖、可溶性阿拉伯木聚糖（SAOA）、果胶、低聚果糖、半乳甘露聚糖等。SDF 对猪有抗炎、改善肠道形态、调节肠道菌群、增加免疫力等功能,具体功能和添加剂量见表1。

表1 猪日粮中常见SDF的功能及添加剂量

2.2 猪日粮中常用IDF

猪日粮中常用的IDF 主要包括纤维素、半纤维素、抗性淀粉、木质素等。但木质素和半纤维素提取难度较大,故应用较少,目前应用较多的是纤维素和抗性淀粉。IDF 具有改善猪肠道形态、增强猪免疫力、提高猪生长性能和改善猪繁殖性能等功能。具体功能和添加剂量见表2。

表2 猪日粮中常见IDF的功能及添加剂量

日粮膳食纤维对猪肠道健康具有积极的调节作用。IDF 不仅能促进肠道蠕动,还可以和SDF 一起作用减少肠道有害微生物,调节肠道健康来改善母猪便秘。SDF和IDF均可以调节仔猪肠道微生物及肠道形态,改善仔猪肠道屏障功能和提高仔猪肠道免疫功能,缓解仔猪腹泻。SDF 和IDF 均可以调节育肥猪肠道微生物及其短链脂肪酸（SCFAs）浓度,进而提高育肥猪生长性能。

3.1 日粮膳食纤维对母猪肠道健康的调节作用

IDF 可以刺激肠道蠕动,改善母猪便秘,相较于SDF,更利于减少肠道有害菌的产生。现代化生产中,母猪便秘频发,尤其是在妊娠后期[16]。便秘会导致母猪的采食量下降,还会导致肠道微生物菌群紊乱,进一步引起产后泌乳量下降等问题,严重影响母猪的健康和生产性能。Jiang等[17]研究表明,在日粮中添加7.5%和2.5%的IDF 可以刺激肠道蠕动,加快食糜通过肠道的时间,缓解母猪便秘。张婕[18]研究发现,纯化IDF 促进食糜通过肠道,降低食糜积聚的风险,从而减少潜在有害病原体的生长。研究表明,在泌乳第18 天时,添加10%苜蓿草粉饮食导致抗炎细菌的相对丰度显著增加,而相较于对照组的促炎细菌和幽门螺旋杆菌减少[19]。因此,母猪在怀孕期间添加IDF有利于改善肠道微生物群组成。聂立秀等[20]研究表明,哺乳母猪日粮中添加2%果寡糖可以降低肠道中厌氧菌等有害菌数量,并且增加母猪产仔数,以提高母猪繁殖性能。综上所述,日粮膳食纤维可通过减少肠道有害菌数量来调节母猪肠道菌群平衡,进而减少母猪便秘,并调节母猪繁殖性能,其中IDF 对减少条件性致病菌数量效果更佳。

3.2 日粮膳食纤维对仔猪肠道健康的调节作用

IDF 可以抑制有害菌,SDF 可以增加有益菌并改善肠道形态,更利于肠道微生物代谢产物的产生。腹泻是仔猪生产中面临的一大难题,严重损害仔猪健康甚至致死,给仔猪生产造成巨大经济损失。研究发现,日粮中添加0.5%菊粉可以提高断奶仔猪回肠中乳酸菌等有益菌数量,进而改善其生长性能[21]。颜桂花[22]研究表明,日粮中添加4 g/kg 可溶性玉米纤维显著提高仔猪盲肠中乳酸菌科和乳酸菌属的相对丰度,其丰度提高以及乳酸含量增加,进而有益于肠道健康。王维康[23]研究表明,添加2.5 g/kg 菊粉可以著提高小肠绒毛高度和绒毛高度与隐窝深度之比,改善仔猪肠道形态。伍剑等[24]研究表明,添加1% SDF 与同时添加SDF 和IDF 时,前者使仔猪结肠黏膜紧密连接蛋白基因表达显著上调,后者于回肠起相似作用。日粮膳食纤维对断奶仔猪肠道物理屏障功能的改善作用可能与肠道位置有关,SDF 在改善结肠等后肠肠道物理屏障功能方面更有效。综上所述,DF 在仔猪肠道微生物、肠道形态和免疫功能等三方面发挥积极作用,主要依赖于SDF 增加有益菌及改善肠道形态和IDF 抑制有害菌,进一步提高仔猪肠道屏障功能,预防或减少仔猪腹泻。

3.3 日粮膳食纤维对生长育肥猪肠道健康的调节作用

SDF 可改善肠道微生物菌群多样性,IDF 对于肠道菌群结构具有重要调节作用,两者都可增加肠道中SCFAs 浓度,尤其是丙酸和丁酸浓度,对育肥猪肠道微生物平衡、肠道SCFAs浓度增加的积极作用。研究表明,育肥猪日粮中添加2.4% SDF提高了Ruminococcus、Lachnospiracea、Prevotella 和Bacteroides 等纤维酵解菌和乳酸杆菌等有益菌的丰度,减少Escherichia_Shigella 等有害菌的丰度,提高了日粮纤维在后肠的酵解率[25]。在饲粮中添加100 g/t 的木聚糖可以降低结肠微生物群落α 多样性、大肠杆菌等致病菌的相对丰度,并增加结肠中乳酸杆菌等有益菌的相对丰度[26]。徐运杰等[27]研究表明,给生长育肥猪饲喂抗性淀粉可增加有益菌群和减少有害菌大肠杆菌等。当大豆为主要纤维来源的IDF,Bacteroidota 和Turicibacter 在生长育肥猪的盲肠和空肠中增加[28]。徐洁[29]研究表明,添加果胶和抗性淀粉可显著改变生长猪结肠菌群结构,相较于抗性淀粉,添加8%果胶对结肠微生物结构造成更大程度的影响。IDF 对结肠的肠道菌群结构改善大于SDF。孔健达等[30]研究表明,SCFAs 主要由肠道菌群在肠道内产生,常见的SCFAs 包括乙酸、丙酸和丁酸等,SCFAs 不仅是肠道细胞的重要能量来源,进而改善肠道屏障功能,提高生长性能,还可促进乳酸代谢、增加糖原储存。李瑞琦[31]研究表明,含有15%麸皮的高纤维饲粮可以增加盲肠和结肠中短链脂肪酸乙酸、丙酸等的浓度,进而改善育肥猪肠道健康。综上所述,日粮膳食纤维增加肠道乙酸和丙酸等SCFAs 浓度,进而改善肉品质,如增加肌间脂肪沉积；SDF 增加肠道菌群菌群种类,IDF 更倾向于改善肠道微生物结构,进而调节肠道屏障功能和生长性能。

总而言之,SDF 和IDF 不仅对不同阶段猪只的肠道微生物、肠道形态有积极调节作用,通过缓解便秘和增强肠道屏障功能来增加母猪福利,增强仔猪的屏障功能来提高免疫和促进吸收,提高生长育肥猪的生长性能,还可以调节生长育肥猪肠道微生物代谢产物,增加肠道SCFAs 浓度进而改善肉品质,如增加肌间脂肪沉积。由于日粮膳食纤维饲料来源种类繁多,功能多样,结合SDF 和IDF 两者的生理特性和营养特性按比例配合使用,才可能达到日粮膳食纤维利用最大化。但目前学者依旧只能就一种或两种日粮膳食纤维展开研究,无法系统性地将日粮膳食纤维的所有特性完全开发利用。在母猪生产中,SDF 会增加母猪饱腹感,而IDF 利于食糜在肠道流动,探索添加不同比例的SDF 和IDF 对母猪的影响；在仔猪养殖过程中,IDF减少有害菌,SDF增加有益菌及肠道微生物代谢产物,如乳酸,探索日粮膳食纤维来替代抗生素的准确剂量及具体机制,能增强仔猪免疫力,缓解仔猪腹泻,进一步减少对抗生素及高铜高锌的依赖；SDF和IDF 可以调节肠道微生物及其代谢产物,增强育肥猪生长性能和改善肉品质,探索日粮膳食纤维最大添加剂量及最佳效果剂量,为非常规饲料的开发利用奠定基础,进一步缓解“料比肉贵”或“人畜争粮”的现象,这些问题的具体内容是我国生猪养殖过程中盈利的关键。

参考文献及更多内容详见：

饲料工业，2024，45（22）：47-50

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