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公司新闻
纤维对猪生产性能和肉品质影响的研究进展(上)
2022-12-20IP属地 火星199

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摘要: 饲粮纤维作为猪饲粮组成的重要成分之一, 对调控生猪生产性能、调节饲粮营养水平和改善肠道健康方面发挥着重要作用。近年来, 饲粮纤维在改善猪肉品质方面也显现出重要潜在作用。本文就目前国内外饲粮纤维影响猪生产性能和肉品质方面研究展开综述, 重点阐述了饲粮纤维对猪生产性能、肌纤维特性和肉品质的影响, 为饲粮纤维的合理高效化利用和改善猪肉品质研究提供参考。

关键词饲粮纤维    生产性能    肌纤维特性    肉品质        

饲粮纤维(dietary fiber,DF,源于人营养学“膳食纤维”概念,在本文中称作饲粮纤维)作为“廉价、节粮、绿色”的饲料源,在猪营养中具有重大发展潜力。目前,饲粮纤维被定义为不能被动物内源消化酶消化的可食用植物性碳水化合物及类似物[1]。饲粮纤维对猪营养及健康有着重要的影响,在预防仔猪炎症性肠病和断奶应激综合征、促进猪生产性能和营养物质消化吸收、改善肠道健康和增加饱腹感、提高母猪繁殖性能和减少刻板行为等方面发挥着重要作用[2-5]。研究表明,饲粮纤维可由肠道微生物发酵产生乙酸、丙酸、丁酸等挥发性脂肪酸(volatile fatty acid,VFA),可为生长猪提供28%的能量,甚至在母猪能量平衡中提供更多[6]。随着肠道微生物研究在生命科学领域的不断发展,作为菌群底物的饲粮纤维对肠道健康的直接或间接作用研究也已成为研究热点。
猪肉是国内外消耗量及需求量最大、最广泛的肉类之一。目前,随着现代化养殖模式的发展以及对高生长率、高瘦肉率商品猪的不断追求,导致猪肉品质和营养价值下降。然而,消费者对猪肉的需求发生了从数量向质量的重大转变,对更健康、安全、美味、高质量和更富有营养价值猪肉的需求逐渐增加。肌纤维是构成骨骼肌的基本单位。研究证明,肌纤维特性及其各类型之间的组成比例与肉嫩度、pH、保水性、色泽、肌内脂肪(intermuscular fat,IMF)含量等肉品质方面指标密切相关[7]。因此,肌纤维作为骨骼肌的主要成分,其特性和类型的差异对肉品质有着重要影响。值得注意的是,富含纤维的饲粮也显现出改善肉品质的潜在作用[8],但关于饲粮纤维对猪肌纤维特性和肉品质影响的研究仍相对较少。虽然有报道称饲粮纤维会影响猪肉品质,但其结果并不一致,具体机制尚不清楚。因此,本文就目前国内外饲粮纤维对改善猪生产性能和肉品质方面的应用效果和机理研究进行综述,重点阐述了饲粮纤维对猪生产性能、肌纤维特性和肉品质的影响,为饲粮纤维在生猪养殖中的合理高效化利用和改善肉品质研究提供参考。


1 饲粮纤维定义与理化性质


由于饲粮纤维结构与成分的复杂性和来源的多样性,迄今为止,对其定义仍存在着争议。但随着研究的不断深入,营养学者们普遍将饲粮纤维定义为不能被动物内源消化酶消化的可食用植物性碳水化合物及类似物[1],包括非淀粉多糖(non-starch polysaccharides,NSP,主要由纤维素、半纤维素、果胶、抗性淀粉、寡聚糖、葡聚糖组成)和木质素[9-10]
饲粮纤维种类较多,其组成成分、分子质量、聚合结构及理化特性也各异。目前已明确,饲粮纤维的应用效果与其理化特性密切相关,其理化特性主要包括水合性、发酵性、黏性、吸附性以及阳离子交换能力等[10]。水合性又包括水溶性、水结合性和吸水膨胀性等。另外,根据其水溶性,饲粮纤维又分为可溶性饲粮纤维(soluble dietary fiber,SDF)和不可溶性饲粮纤维(insoluble dietary fiber,IDF),两者的理化特性及营养作用差异较大。SDF在动物肠道菌群的作用下进行发酵、分解、转化,增加肠道内消化液和食糜黏度,使食糜通过肠道的速率随之降低,且易吸水膨胀而增加饱腹感。单胃动物对IDF消化能力有限,IDF在未被消化时通过肠道可增加食糜通过率和粪便体积[11]。黏性是影响饲粮纤维营养功能的重要理化性质[12]。饲粮纤维中的多糖分子与共价键或非共价键相互结合形成网状结构,导致纤维水溶液具有一定的黏性。黏性主要与纤维的多糖分子质量、侧链结构及纤维溶解性相关。由于单胃动物利用饲粮纤维主要通过肠道菌群的发酵,因此饲粮纤维的发酵性也是影响其营养功能的主要特性。总体来看,纤维的木质化程度越高其发酵性越低,反之则越高;大部分SDF较IDF相比,其发酵性更高[13]。由此可见,不同理化特征的饲粮纤维其消化吸收特性及营养功能不尽相同。


2 饲粮纤维对猪生产性能的影响


随着无抗养殖的提出,饲粮纤维在猪营养领域受到越来越多的关注。传统营养学研究普遍认为,饲粮纤维在大多数情况下降低营养物质的消化率并且抑制能量利用。然而富含饲粮纤维的饲料已被广泛应用于猪饲粮中。这不仅是因为降低饲料成本,而是因为对饲粮纤维营养价值的不断发现。近年来,众多研究结果指出,无论饲料成分中是否富含SDF或IDF,猪饲粮中额外添加适量纤维不仅没有产生负面效果,还显现出改善猪生产性能方面的有益作用[14-15]


2.1 不同饲粮纤维源对猪生产性能的影响


饲粮纤维种类繁多、来源广泛,其发酵后产生的短链脂肪酸(short-chain fatty acid,SCFA)浓度及各类型之间比例不同[16-17]。因此不同来源饲粮纤维消化吸收特性、发酵特性和营养功能各有差异。Wu等[18]研究发现,断奶仔猪饲粮中分别添加5%纤维素和木聚糖时,对断奶仔猪的平均日增重(ADG)均无显著影响;添加5% β-葡聚糖时,则显著降低了断奶仔猪的ADG和平均日采食量(ADFI);添加3种不同饲粮纤维源对断奶仔猪料重比(F/G)均无显著影响。此外,赵瑶等[19]研究表明,饲粮中添加豌豆纤维显著降低了生长猪ADG、ADFI和末重,添加小麦麸与豌豆混合纤维显著降低了ADFI,而添加小麦麸纤维对猪生长性能未产生显著影响。尹佳[20]研究发现,饲粮中分别添加玉米纤维、大豆纤维、小麦麸纤维和豌豆纤维均不同程度地提高了仔猪ADG、ADFI和末重;而在生长猪阶段,均有降低ADG和ADFI的趋势。这提示饲粮纤维对仔猪的消化吸收转化以及后续生长有着重要调节作用,且应用效果较好。此外,饲粮纤维水平的增加往往降低饲粮表观能量消化率,这可能与饲粮纤维影响食糜流变学特性、减缓前肠道可降解淀粉消化有关。与此同时,饲粮纤维可由肠道微生物发酵产生VFA为机体提供28%的能量[6],对促进猪肠道形态发育和调节菌群结构发挥着关键作用,这与采食量增加和生产性能不受抑制有着密切联系。综上所述,不同来源饲粮纤维在调节猪生产性能方面的研究结果不完全一致,其原因不仅与其理化特性的差异有着密切联系,且受猪不同生理阶段、品种、饲养模式和饲粮营养水平等多种因素影响。


2.2 不同饲粮纤维结构对猪生产性能的影响


饲粮纤维本身分子质量、聚合结构及其黏度、可发酵性、水溶程度等理化性质的不同,直接影响着饲粮组成成分和饲粮营养物质释放速率。因此,不同饲粮纤维结构和类型可能对猪的营养物质供给模式、消化特性和利用效率存在不同的效果。张玲等[21]研究表明,在育肥期去势公猪饲粮中分别添加燕麦β-葡聚糖(SDF)和微晶纤维素(IDF)时,SDF和IDF 2种类型的饲粮纤维对猪ADG、ADFI和末重均未产生显著影响。Slama等[22]研究发现,在仔猪饲粮中分别添加不同IDF/SDF比例的饲粮纤维时,仔猪ADFI、ADG、F/G和末重均没有出现差异;而在生长期时,添加大豆壳显著提高了ADG。此外,根据发酵性来看,纤维素、木质素和部分抗性淀粉属于低发酵性纤维,其余纤维均具有较好的发酵性。研究表明,断奶仔猪饲粮中添加5%纤维素对断奶仔猪的ADG、ADFI和F/G均未显著影响,添加5% β-葡聚糖则显著降低了ADG和ADFI[18]。综上所述,在营养水平相似条件下,不同饲粮纤维结构或类型对猪生产性能的影响仍存在差异。因为聚焦于饲粮纤维结构类型方面的研究仍相对较少,其具体原因需要更多的研究去证实。


2.3 饲粮纤维添加水平对猪生产性能的影响


影响饲粮纤维在猪营养中利用效果的因素有很多,其中添加水平也是重要因素之一。Wang等[23]研究发现,在断奶仔猪饲粮中分别添加0(对照组)、2.5、5.0、10.0 g/kg菊粉时,各组之间的生产性能均无显著差异;但与对照组相比,添加2.5 g/kg菊粉组仔猪的ADFI和ADG分别增加了12.2%和20.1%。王怡丹等[24]研究显示,生长猪受饲粮纤维添加水平的影响较大,当饲粮纤维添加水平提高到5.5%和7.5%时,显著影响了生长猪生产性能;而育肥阶段的猪对饲粮纤维耐受程度较高,饲粮纤维添加水平达到7.5%时生产性能才受到抑制。王忠等[25]研究表明,当仔猪饲粮中酵母β-1, 3/1, 6-葡聚糖添加水平为50 mg/kg时,较100和200 mg/kg添加水平显著提高了仔猪ADG和饲料转化率,同时有提高ADFI的趋势。由此可见,饲粮纤维不同添加水平对猪生产性能的影响存在差异,不同生长阶段猪对饲粮纤维利用程度各异,适宜添加水平仍无定论。这提示进一步量化纤维营养对精准饲养尤为重要,这为节粮型饲料源料的开发利用和降低饲养成本具有关键作用。