日粮纤维与猪肠道健康的相关性研究与应用

来源：猪业科学 2021-12-28 14:48:27| 查看：次

　　导读
　　
　　在生猪产能恢复中，需要特别关注猪只肠道健康问题。很多营养素与猪的肠道健康密切相关，其中日粮纤维就是影响猪只肠道健康的重要营养素之一。日粮纤维在调节猪肠道微生态环境方面表现出异常活跃的营养学功能。日粮中适宜的纤维水平可改善猪肠道微生物种群多样性，调节菌群结构组成，维持猪肠道微生态平衡，提高饲料转化率，具有促进猪只的生长发育以及预防疾病的功效。文章阐述了日粮纤维的构成及营养学功能、对猪肠道的主要作用机制以及对猪肠道微生态环境的影响研究，旨在为进一步探究日粮纤维在猪生产实践中的研究应用提供理论借鉴。
　　
　　在生猪产能恢复中，需要特别关注猪只肠道健康的问题。很多营养素与猪只的肠道健康密切相关，其中日粮纤维就是影响猪只肠道健康的重要营养素之一。学界甚至把纤维列在能量、蛋白质、脂肪、维生素和微量矿物元素之后，号称第六大营养元素。众多研究揭示，日粮中适宜的纤维水平可改善猪只肠道微生物种群多样性，调节菌群结构组成，维持猪只肠道微生态平衡，提高饲料转化率，具有促进猪只的生长发育以及预防疾病的功效。因此，一些学者提出日粮纤维可用来替代促生长剂。日粮纤维及其代谢产物与动物肠道的相关性已成为研究的热点。
　　
　　1 日粮纤维的构成及营养学功能
　　
　　日粮中的总膳食纤维主要由木质素和易被猪消化的非淀粉多糖（Non-starch polysaccharides，NSP）组成，NSP主要由纤维素、半纤维素、果胶、寡糖、抗性淀粉等组成，占比大于90%，其中尤以纤维素、半纤维素、果胶含量最为丰富。日粮纤维的构成、来源及其对猪代谢的影响见表1。
　　　　

　　2 日粮纤维对猪肠道的作用机制
　　
　　研究表明，日粮纤维不能被猪自身分泌的消化酶降解，因为猪自身不具备分泌降解纤维酶（如纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶）的能力。日粮纤维对猪肠道菌群的调控主要依赖于肠道微生物的发酵和非酶水解作用。纤维对猪肠道的作用离不开肠道中微生物区系的作用，在猪肠道中存在大量不同种类的细菌，研究表明，在猪消化道的近端存在着比较稳定的微生物菌群，主要为乳酸杆菌和链球菌。生产中可以通过改变日粮组成调控肠道微生物发酵过程，其发酵程度与日粮中酸性洗涤纤维水平呈负相关。猪肠道微生物通过分泌能够降解日粮纤维结构中的β或α糖苷键的糖苷酶，分解产生可供微生物利用的单糖和寡糖。研究同时发现，猪大肠内降解纤维的菌群数量会随着日龄的增加而增加，如研究显示，成年母猪大肠中的纤维分解菌数量是生长猪肠道内纤维分解菌数量的八倍，前者约为8×108CFU/g，后者约为6×108CFU/g。
　　
　　另外，日粮纤维在猪小肠中不被消化吸收的NSP进入大肠后，被微生物发酵产生大量短链脂肪酸（Shortchainfattyacid，SCFA），绝大多数是乙酸、丙酸和丁酸，其他还有乳酸、琥珀酸、各种气体（CO2、H2、CH4）和水。当SCFA浓度较高或pH较低时可被猪肠腔快速吸收，绝大部分SCFA在到达直肠之前已被吸收，为猪代谢活动提供能源。SCFA对猪肠道的作用机制主要表现在：一是促进肠道上皮细胞的增殖，有利于肠道的生长发育；二是促进大肠对钠和水的重吸收，以减少腹泻发生率；三是肠道pH较低时，可选择性抑制大肠杆菌、难辨梭菌等病原菌的生长，维护肠道健康。
　　
　　3 日粮纤维与猪肠道的相关性
　　
　　3.1 日粮纤维对仔猪肠道微生态环境的影响
　　
　　饲粮纤维作用于仔猪肠道微生态环境的研究和运用并不多见，传统的观点认为如果仔猪饲粮中纤维含量增高会影响其生长性能。日粮纤维来源广泛，日粮中添加纤维对仔猪肠道影响的研究结果并不一致，这与日粮纤维来源、理化性质以及添加量均有密切的关系（见表2）。研究结果显示，日粮中适量的纤维添加水平有利于改善仔猪肠道微生态环境，如增加肠道菌群的多样性、增加有益菌的数量、抵制有害菌的产生及改变肠道形态结构等。需要关注的是，不同来源的同一类日粮纤维，由于其理化特性的差异性而产生不同的生物学功能。如同为海带和酵母中的β-葡聚糖，前者是可溶性多糖，可提高仔猪盲肠总SCFA含量而降低回肠SCFA含量，诱导上皮细胞生成IL-8；后者为不溶性多糖，对仔猪肠道SCFA和上皮细胞的影响并不显著。提示在生产中，仔猪日粮纤维的添加时应充分考虑其理化性质。
　　　　

　　3.2 日粮纤维对生长猪肠道微生态环境的影响
　　
　　生长猪肠道内纤维分解菌数量介于仔猪和成年猪之间，很多研究认为，日粮纤维能够促进生长猪肠道绒毛生长，优化肠道微生物区系。尤其是高发酵性能的日粮纤维对猪肠道的促进作用引起了人们的极大关注，可以说日粮纤维的营养学生理作用都可以不同程度地表现出来，促进猪肠道健康和生长发育。日粮中不同纤维来源及添加水平对猪肠道可能产生不同的影响（见表3）。
　　　　

　　3.3 日粮纤维对母猪肠道微生态环境的影响
　　
　　日粮纤维能够缓解母猪的便秘也是不争的事实。母猪肠道微生态环境相对较稳定，其纤维分解菌的数量比仔猪和生长猪要多。对于后备母猪而言，适宜水平的日粮纤维能够改善肠道菌群组成，增加产SCFAs菌群的相对比例，进一步提高血清素的含量，从而抑制有腔卵泡的凋亡，提高后备母猪卵母细胞质量，并有利于繁殖器官发育及胃肠道健康。对于妊娠母猪，适宜水平的纤维水平能够增加母猪肠道内纤维素分解菌的数量，且能够增加有益菌的数量，降低有害菌的数量。另外，成传尚研究了功能性日粮纤维对妊娠母猪围产期代谢综合征的作用机制后发现，围产期母猪因肠道菌群紊乱，降低了丁酸的产量，使肠道渗透性和血浆内毒素水平增高，产生胰岛素敏感性和炎症。通过向妊娠母猪饲粮中添加适宜水平的功能性日粮纤维，可以提高丁酸菌-Oscillospira属在妊娠母猪肠道中的含量，进一步提高肠道丁酸的丰度，从而降低母猪围产期肠道渗透性和血浆内毒素，进而改善母猪的围产期代谢状态，而且还可以改善仔猪肠道微生态环境，提高仔猪生长性能。同时研究还表明，妊娠后期母猪体况过肥会助推其肠道渗透性和炎症，加剧围产期代谢综合征，降低母猪产活仔数和初生窝重，影响仔猪肠道健康。因此，在生产实践中，妊娠后期应加强对母猪体况的监测和调控。
　　
　　4 结语
　　
　　综上所述，日粮纤维对猪肠道微生物多样性、菌群结构以及肠道形态等都有一定程度的影响，进而影响猪肠道健康。随着养猪业的快速发展，对饲料原料的需求也越来越急迫，饲粮纤维的应用备受关注。目前饲粮纤维对猪肠道影响的研究多集中在微生物区系及其代谢产物的调节方面，尚未进入到分子生物学水平，日粮纤维对猪只肠道的作用机制还未完全搞清楚，但这并不妨碍日粮纤维在猪生产中的应用。在养猪生产实践中，合理开发利用日粮纤维，有效降低其对猪只的负面影响，对养猪业必将产生积极的促进作用，尤其是在目前生猪产能恢复时期，加快日粮纤维的研究与应用显得更加迫切。
　　
　　来源/猪业科学
　　
　　摘编自/王怀禹

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