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膳食纤维的评价与应用 (成廷水)

 

纤维具有重要的生理作用,膳食纤维作为第七营养素已逐渐被接受,越来越多的配方师开始重视纤维在饲料(特别是母猪和仔猪饲料)中的应用。笔者以前曾发表多篇关于膳食纤维生理作用及在母仔猪饲料中应用方面的文章,受到业内的广泛关注。然而最近几年市场随之出现了纷繁众多的纤维产品,产品特性的宣传也是五花八门,产品价格高低不一,让应用者眼花缭乱,无从选择。笔者凭借多年对膳食纤维的研究及市场经验,谈一些认识和看法,供业内选择和评价各种纤维源作参考。
       1.   纤维吸水膨胀性
       销售人员通常用一种方法展示纤维产品的吸水膨胀力,以证明膨胀越大,增强饱感作用越强。没错,这是一种物理性的饱感。然而这种饱感随着食糜排空(通常这种纤维会加速胃肠蠕动,排空也快),饱感会迅速消失,重新产生饥饿感(通常猪胃排空的时间为2小时左右,而猪两次饲喂的时间间隔要远远长于胃排空的时间),引起猪刻板行为的发生。这种类型的纤维产品通常在欧洲国家因考虑动物福利(不允许限制饲喂),作为避免怀孕母猪因自由采食而引起营养过量的管理工具。然而在其他国家如中国,怀孕母猪普遍采用限制饲喂,在这种情况下,纤维的限饲作用就显得没有太多必要。相反这种纤维可能限制某些阶段(如哺乳母猪、生长猪等)实现采食量的最大化。在限制饲喂的情况下,维持猪只的饱感,减少饥饿应激以及刻板行为的发生频率,对妊娠母猪的保胎尤其重要,但通过添加吸水膨胀性大的纤维,增加物理饱感显然是不够的。笔者认为从维持血糖稳定的角度考虑,增强化学性饱感,对于缓解饥饿感,减少刻板行为,可能更加有效。可发酵纤维在后肠发酵产生的挥发性脂肪酸,被吸收后具有可以减缓血糖下降的潜力,可以缓解母猪的饥饿感,而且这种作用相对物理性饱感持续时间更长。另有研究表明某些纤维对于增强胰岛素的敏感性,提高母猪葡萄糖耐受性具有有益作用。
      2. 纤维的持水性
        纤维具有持水性。但不溶性纤维和可溶性纤维吸水方式不同,不同来源、化学组成、结构及物理特性的纤维吸水力大小不同。市场存在关于吸水力与饮水量以及母猪泌乳量相关的观点,其理论依据是母猪的饮水量与母猪的泌乳量呈正相关。然而这种理论是建立在饮水量增加,机体吸收的水分增多这一基础上的。而吸水力强的纤维增加饮水量是因为这种纤维在胃肠道结合了大量的水,而这种水又无法被机体吸收利用,造成干渴引起。因此这种饮水量的增加与泌乳量增加没有必然的联系,纤维的持水性高低并不能反应其提高母猪泌乳量的作用。相反增加了猪的渴感,导致猪的应激增加,且在水源供应不足的情况下,很有可能降低母猪的泌乳量(使用这类纤维产品之前,生产销售商往往会建议猪场对水线进行整改)。目前已经有研究发现,某些纤维在后肠发酵可以产生更多的挥发性脂肪酸,特别是丁酸,对水分的重吸收具有重要作用。因此可以考虑添加某种纤维,实现机体对水的重吸收增加,可能对提高母猪泌乳量会更加有效。
        3. 纤维的可发酵性
        膳食纤维不能被动物体内所分泌的?源酶降解,但有些纤维可被后肠微生物发酵利用,产生挥发性脂肪酸、CO2和H2等。因此有将膳食纤维划分为可发酵纤维和不可发酵纤维只说,但事实上可发酵纤维与不可发酵纤维没有明确的界限,只存在发酵难易程度的差异。膳食纤维的量化测定中,将总膳食纤维分为可溶性纤维和不溶性纤维。可溶性纤维通常容易被发酵,不溶性纤维难以发酵。因此很多人将可溶性纤维等同于可发酵纤维,不溶性纤维等同于不可发酵纤维,其实这是非常不准确的。可发酵纤维发酵所产生的挥发性短链脂肪酸为动物提供生长发育所需的部分能量,同时对于维持单胃动物正常的后肠微生物区系具有重要的作用,因此有观点认为可发酵纤维比不可发酵纤维更加重要。但笔者认为,这种观点未必太过武断。尽管不可发酵纤维,不可消化,不可利用,仅具有物理作用,但这种纤维可以促进胃肠蠕动,促进胃肠道发育,加快食糜排空对缓解便秘,减少病原微生物逆袭等方面具有重要的作用。而可发酵纤维的有益作用也决定于利用该纤维的微生物的种类、发酵产物的组成以及可溶性纤维其他的特性。比如,有些可发酵纤维组分(如菊粉)可以被肠道有益微生物所利用,而有些纤维则可能更容易被有害微生物(如产气荚膜梭菌)所利用;有些纤维发酵可以产生更多的短链脂肪酸,特别是丁酸、乳酸,不仅具有供能作用,而且还具有其他重要的生理作用;而有些纤维(如豆皮中的大豆寡糖)容易被一些产气微生物所利用,产生大量的气体(如CO2、H2、甲烷等)引起胀气和不适;有些可溶纤维(如可溶性木聚糖,葡聚糖,果胶等)在进入后肠发酵之前,在小肠中大幅增加食糜的粘度,影响小肠内其他营养素的消化和吸收(即具有抗营养作用)。因此并非不可发酵纤维一无是处,也并非可发酵纤维对动物绝对有益。笔者认为,生产应用时需要将可发酵纤维与不可发酵纤维进行合理搭配以发挥各自的有益作用,减少其固有的不利作用,同时在选择合适的可发酵纤维源时,应避免这些可发酵纤维被病原微生物利用,减少发酵产物对动物的危害,并避免使用具有粘性的可溶性发酵纤维。
         4. 浓缩纤维与传统纤维的价值比较
        折合成单位纤维的含量,市场上浓缩纤维产品的价格通常远远高于传统纤维(如麦麸、米糠等),而且这些常规纤维原料有些还含有一定比例的蛋白。因此不少人认为这些浓缩纤维产品在饲料中的价值不如传统纤维源。然而这种简单比较两种原料价值的方法是不完全正确的,第一,如果我们将两种原料放在饲料配方系统中进行考虑,则日粮配方纤维水平及其他营养参数的设置会对原料价值评价产生非常大的影响。比如妊娠母猪料配方设置较高的纤维水平(如7%以上的粗纤维)时,通过其他低纤维含量的传统纤维源可能根本无法满足要求,而必需使用浓缩纤维源,才能实现我们设置的纤维水平;另外当我们需要配制较高营养浓度的饲料时(如哺乳母猪料),浓缩纤维相对传统纤维可以节省较多的配方空间,这时浓缩纤维源的价值就会大幅提升;另外除了考虑纤维含量外,应考虑某些浓缩纤维的益生元作用以及使用安全性方面的好处(如卫生、无抗营养因子、不干扰电解质平衡等),因此我们不能简单地比较浓缩纤维和传统纤维的价值高低。事实上在欧洲纤维源使用成熟的市场,通常二者并非完全相互排斥,而是合理的搭配,以最低的使用成本实现添加纤维利益的最大化。
         5.纤维源的纤维含量与日粮纤维水平
      AACC2000)最终确定的膳食纤维的定义,是指不能被小肠消化吸收,但在大肠中可全部或部分发酵的可食碳水化合物及其类似物,包括多糖、低聚糖、纤维素、木质素,或与之相缔合的植物成分。目前测定膳食纤维含量公认的检测方法是酶-重量法,总膳食纤维(TDF)为可溶性纤维(SF)与不溶性纤维(ISF)之和。在食品行业已有国标的方法可以检测TDFSFISF的含量。然而这种方法较为繁琐、费时,因此饲料原料中可溶性纤维与不溶性纤维的数据极少。传统营养中将粗纤维作为饲料纤维组分评价和测定指标,但显然这只是概略的分析值,只反映日粮纤维中很少的部分,不过粗纤维仍然是许多国家测定饲料纤维的法定方法。在粗纤维测定过程中对酸碱处理后残渣的过滤时,笔者提醒,应根据纤维原料的细度选择合适大小孔径的滤膜,以减少检测误差。行业内也有采用Van Soest方法测定的NDF值作为粗纤维的替代指标。尽管NDF与粗纤维相比,NDF更接近于总膳食纤维,但这种方法容易导致可溶性非淀粉多糖和水不溶性果胶会在中性洗涤测定法中流失,使得检测结果精确度不高。由于膳食纤维包括的范畴很大,组成及其复杂,而且生理作用也各不相同,目前饲料原料纤维含量的数据存在不准确性和局限性,因此很难确定动物合适的日粮纤维水平。即使NRC2012)对妊娠母猪可发酵纤维的含量提出了建议,但这一指标其实是很难量化的。尽管如此,业内基本上已认识到养猪生产中很多问题与日粮纤维不足有很大的关系,而且当我们比较我国与养猪发达国家饲粮组成差异时,会发现其中最主要的差异是纤维(来源与水平)。因此提高日粮纤维水平成为未来均衡营养的重要方向。
      
       6.
浓缩纤维源替代传统纤维的应用
     
提高日粮纤维水平是使用膳食纤维产品的主要目的,浓缩纤维产品在提高日粮纤维含量方面具有空间优势,欧洲养猪发达的国家通常在配方中添加浓缩纤维或额外给猪饲喂浓缩纤维,以提高纤维的供给量。但在国内,基于对常规纤维源(如麦麸)质量(特别霉菌毒素污染)的担心。许多生产新型浓缩纤维产品的企业通常推荐客户 按一定比例替代传统纤维,以避免使用传统纤维带来诸多霉菌毒素的危害。这种用法当然无可厚非,但笔者认为这种使用方案在实际应用中往往很难把握,可能是造成纤维使用效果不理想的主要原因:1).由于纤维含量测定值的不准确性和包含纤维组成的复杂性,因此很难确定两种纤维合适的替代比例;2).替代传统纤维之后,需要用玉米和豆粕进行配方空间的填充,这必然导致日粮营养浓度的提高,此时如果对妊娠母猪的限喂量控制不当,容易引起母猪过肥或过瘦,从而对母猪性能产生不利影响;3).由于饲喂量的减少,胃肠蠕动减慢,可能会增加母猪便秘的风险,对母猪的健康和胎儿的生长等方面产生不利影响;4),替代传统纤维之后,日粮纤维的水平通常并没有提高,因此纤维有益生理作用(如缓解便秘、缩短产程、促进泌乳等)也难以体现。