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導(dǎo)讀

粗纖維( CF) 作為植物細(xì)胞壁的構(gòu)成成分，能在一定程度上影響植物細(xì)胞中的其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與動(dòng)物消化酶的接觸，導(dǎo)致動(dòng)物對(duì)它們的消化率降低。有研究表明飼糧中粗纖維含量越高則飼料消化率就越低，同時(shí)日糧中可供動(dòng)物利用的能量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，也隨粗纖維含量的增高而減少。因此，一直把粗纖維含量的高低作為飼糧原料是否優(yōu)質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)。然而近年來(lái)，又有不少研究表明飼糧中一定含量的粗纖維對(duì)動(dòng)物有一定的正效應(yīng)，而且不同性能及來(lái)源的粗纖維對(duì)動(dòng)物有著不同的影響。且最近幾年興起的動(dòng)物保健理論，更是強(qiáng)調(diào)飼料不僅要充當(dāng)營(yíng)養(yǎng)作用，而且也要充當(dāng)保健作用，通過(guò)飼料成分的配合，維持動(dòng)物抵抗力的穩(wěn)態(tài)，以達(dá)到“防先于治”的目的。因此飼糧中粗纖維的非營(yíng)養(yǎng)特性又重新被人們所重視。簡(jiǎn)要綜述粗纖維的分類、生理特性及其在動(dòng)物日糧中的應(yīng)用和作用機(jī)制，以期為動(dòng)物保健飼料及高纖維原料的飼料資源化開發(fā)和應(yīng)用提供指導(dǎo)作用。

1粗纖維的分類

粗纖維是植物細(xì)胞壁的構(gòu)成成分，1970 年前在營(yíng)養(yǎng)學(xué)上是用來(lái)描述飼糧中不能被動(dòng)物消化和吸收的食物殘?jiān)⑶覂H包括部分木質(zhì)素和纖維素，如今粗纖維的定義仍有些爭(zhēng)議。而當(dāng)前營(yíng)養(yǎng)學(xué)上通常是指在常規(guī)飼料分析方法中將飼料樣品用稀堿和稀酸各煮沸30 min 后，所剩余的不溶解糖類。而一般來(lái)說(shuō)，粗纖維可分為可溶性和不溶性2大類: 可溶性的如果膠、樹膠和黏膠，它們都能溶于水，主要存在于蔬菜和水果中; 不溶性的如纖維素、木質(zhì)素和半纖維素，主要存在于粗糧( 玉米、小米及小麥等) 中見(jiàn)表1。

從表1 可見(jiàn): 粗纖維是一個(gè)相對(duì)較廣泛的概念; 其中所含的成分在結(jié)構(gòu)組成和功能上都有所差異。如纖維素是由β-1，4 葡萄糖聚合而成的同質(zhì)多糖; 木質(zhì)素則是一種苯丙基衍生物的聚合物。纖維素可被動(dòng)物( 單胃草食動(dòng)物) 體內(nèi)的纖維素酶所利用，而木質(zhì)素對(duì)動(dòng)物來(lái)說(shuō)非但沒(méi)有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，更是動(dòng)物利用各種養(yǎng)分的主要限制因子; 因此不同粗纖維成分在動(dòng)物體內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值或非營(yíng)養(yǎng)價(jià)值都是有所不同的。秦應(yīng)和等( 2000) 以青干草和玉米秸作為粗纖維來(lái)源，配合不同粗纖維含量的日糧飼喂40日齡的家兔，結(jié)果發(fā)現(xiàn)4種日糧的粗纖維消化率差異不顯著( P＞0.05) ，但是不同日糧的家兔日增質(zhì)量差異顯著( P＜0.05) ，說(shuō)明家兔對(duì)不同飼草的纖維消化能力不同，粗纖維的品質(zhì)對(duì)日糧飼料轉(zhuǎn)化率有突出的影響。從表2 可見(jiàn): 不同飼料原料所含的成分也不盡相同; 如谷物多含半纖維素，蔬菜和水果多含果膠和纖維素。因此粗纖維含量相同的飼料原料，其營(yíng)養(yǎng)或非營(yíng)養(yǎng)作用不一定相同。

2粗纖維的生理作用

生物分子的功能與結(jié)構(gòu)有著直接關(guān)系。粗纖維里各組分其不同的結(jié)構(gòu)，造就了其有著多種生理功能。其具體表現(xiàn)如下。

2.1 陽(yáng)離子交換

粗纖維各組成成分的化學(xué)結(jié)構(gòu)中包含有弱酸性的官能團(tuán)( 羧基、羥基及氨基等側(cè)鏈基團(tuán)) ，這些弱酸性的官能團(tuán)可與陽(yáng)離子( 尤其是有機(jī)陽(yáng)離子) 進(jìn)行可逆的交換作用，因此其具有陽(yáng)離子交換作用。而粗纖維的陽(yáng)離子交換功能不是單純的與陽(yáng)離子結(jié)合，而是可以改變離子的瞬間濃度。其在動(dòng)物體內(nèi)具有緩沖其轉(zhuǎn)換時(shí)間或稀釋作用，因此影響腸道滲透壓、氧化還原電位及消化道的酸堿度等，進(jìn)而為動(dòng)物腸道提供一種緩沖能力更強(qiáng)的環(huán)境以利于食物的消化吸收。

2.2 水合作用

水合能力、水溶性、持水性和膨脹能力統(tǒng)稱水合作用特性。而粗纖維的持水性是指每單位質(zhì)量的纖維所能吸收最多水分，其反映的是粗纖維與水的結(jié)合能力。而無(wú)論是水溶性纖維還是非水溶性纖維，都有較強(qiáng)的水合能力。非水溶性纖維( 纖維素和木質(zhì)素等) 具有活性炭樣的吸附功能，而可溶性纖維( 果膠等) 具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此它們都能從食糜中吸收大量的水，從而影響食糜的物理性質(zhì)。粗纖維聚合物溶解過(guò)程中首先是遇水膨脹，直到溶脹。而在日糧粗纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)中有很多親水基團(tuán)，具有很強(qiáng)的持水性。不同品種的日糧，其化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)及物理特性不同，持水性也有所差異。粗纖維的水合作用可從根本上改變消化道食糜的物理特性，進(jìn)而影響腸道的生理活動(dòng)。

2.3 可發(fā)酵性

能被棲居在動(dòng)物消化道內(nèi)的微生物發(fā)酵而降解是日糧粗纖維的一個(gè)重要特性。然而并不是所有的成分都可被發(fā)酵降解，只有具有水溶性的纖維成分才能被降解。對(duì)于體內(nèi)沒(méi)有降解纖維素酶的單胃動(dòng)物來(lái)說(shuō)，采食的日糧粗纖維成分會(huì)很快通過(guò)胃和小腸進(jìn)入到大腸，最終為大腸( 主要是盲腸段) 的微生物發(fā)酵提供底物及能量。但是在所有的粗纖維成分中，幾丁質(zhì)和木質(zhì)素基本上不能被微生物發(fā)酵，供給微生物發(fā)酵的物質(zhì)主要為纖維素、半纖維素及一些可溶性物質(zhì)。因此，粗纖維在單胃動(dòng)物體內(nèi)的發(fā)酵性主要取決于其木質(zhì)化程度，木質(zhì)化程度越高，可發(fā)酵性就越低。當(dāng)然，發(fā)酵性與食糜的停留時(shí)間、進(jìn)入后腸食糜的組成結(jié)構(gòu)及發(fā)酵環(huán)境有著密切的關(guān)系。

2.4 黏性

粗纖維成分中的可溶性非淀粉多糖溶解后，會(huì)因共價(jià)或非共價(jià)鏈接或結(jié)構(gòu)分子間的相互纏繞形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此具有黏性，從而增高食糜的黏度。而日糧粗纖維吸水后又會(huì)產(chǎn)生溶脹，使體積明顯增大。如動(dòng)物在飼喂大麥飼糧后可檢測(cè)到明顯的食糜黏度增高現(xiàn)象，就是因?yàn)榇篼湸掷w維中含有β -葡聚糖成分的原因。

3粗纖維在單胃動(dòng)物飼糧中的應(yīng)用及其作用機(jī)制

3.1 維持腸道微生態(tài)的穩(wěn)定

單胃動(dòng)物腸道缺少能降解粗纖維的粗纖維降解酶，因此不能消化利用絕大多數(shù)種類的粗纖維，但是粗纖維中的可發(fā)酵成分卻是可以被腸道內(nèi)細(xì)菌降解利用，充當(dāng)其能量來(lái)源。而粗纖維中的有些成分僅能夠被腸道有益菌分解利用，卻不能被有害菌利用，從而可在一定程度上促進(jìn)有益菌的生長(zhǎng)，利于腸道微生態(tài)的平衡，防止動(dòng)物消化功能出現(xiàn)紊亂。Jones( 2013) 詳細(xì)闡述了豬日糧纖維與腸道環(huán)境、腸道微生物及宿主間的相互關(guān)系( 見(jiàn)圖1) 。食物纖維在進(jìn)入小腸后，變成多糖然后再分解成糖類和低聚糖。而低聚糖可為腸腔及腸黏膜層的有益菌提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而腸腔及黏膜層的細(xì)菌及其代謝產(chǎn)物對(duì)維持腸道正常的生理功能及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有著積極的作用。因此，粗纖維可在一定程度上維護(hù)腸道環(huán)境、腸道微生態(tài)及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的正常。

3.2 減少脂肪沉積，提高瘦肉沉積率

粗纖維改善單胃動(dòng)物胴體品質(zhì)的效果特別明顯，能夠降低單胃動(dòng)物脂肪的沉積，提高胴體的瘦肉率。Lattimer 等( 2010) 研究表明粗纖維的量增加會(huì)使豬屠體中脂肪沉積減少，每增加1% 的粗纖維含量，就會(huì)使背脂厚度減少0.5 mm。而在肥育后期，飼糧中增加飼糧纖維，更可減少脂肪沉積，提高胴體瘦肉率。這可在一定程度上滿足人們對(duì)肉質(zhì)的要求。

3.3 刺激腸道蠕動(dòng)

動(dòng)物腸道的蠕動(dòng)、分節(jié)運(yùn)動(dòng)、鐘擺運(yùn)動(dòng)和大腸集團(tuán)性運(yùn)動(dòng)這4 種方式，對(duì)于動(dòng)物消化吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、形成和排出糞便有著十分重要作用。其運(yùn)動(dòng)是受神經(jīng)－ 體液調(diào)節(jié)的，但也與腸道內(nèi)食糜的狀態(tài)直接相關(guān)。如粗纖維成分中較大的片段和粗糙的表面會(huì)刺激胃腸內(nèi)壁促進(jìn)腸道蠕動(dòng)，同時(shí)粗纖維在腸道內(nèi)的分解產(chǎn)物會(huì)刺激大腦中樞，使其調(diào)節(jié)腸道運(yùn)動(dòng)和相關(guān)酶的分泌，加速食糜向下移動(dòng)。閻偉( 2013) 研究發(fā)現(xiàn)，粗纖維的排空速度與腸道微生物對(duì)其的降解能力成負(fù)性相關(guān)，這可能與粗纖維的可發(fā)酵性和水合性有關(guān)。因?yàn)椴蝗苄?/span>( 不可發(fā)酵) 纖維成分的水合作用較強(qiáng)，吸收水分較多，使食糜體積變大，糞便形成的速度加快，大量的糞便刺激了腸壁的機(jī)械感受器導(dǎo)致排便，從而加快糞便排空速度。而發(fā)酵后的日糧粗纖維其持水性下降，從而導(dǎo)致動(dòng)物的糞便量較少，未能達(dá)到腸壁的機(jī)械感受器的反應(yīng)閾值，致使排出速度較慢。

3.4 吸附有害物質(zhì)

通常動(dòng)物腸道食糜中含有一定的毒素，其可能來(lái)自飼料( 霉菌毒素) 、腸道代謝產(chǎn)物或有害微生物。這些毒素若不能及時(shí)清除則會(huì)淤積在腸道，破壞腸黏膜及腸道微生態(tài)的穩(wěn)定。而粗纖維在降低毒素對(duì)動(dòng)物腸道的毒害效果是其他物質(zhì)不可比擬的。粗纖維在腸道內(nèi)吸附并排出有害物質(zhì)是通過(guò)結(jié)合、隔離、吸附及促排4 個(gè)作用完成的。結(jié)合作用，由于粗纖維中某些成分及其分解中間產(chǎn)物在腸道中具有黏性，其能與腸道內(nèi)毒素結(jié)合在一起，形成纖維—毒素復(fù)合體致使毒素毒性降低甚至消失，以達(dá)到減毒或解毒的效果; 隔離作用，某些分子量較大的粗纖維成分因其不可發(fā)酵性，能在動(dòng)物腸道保持物理形態(tài)，其腸道內(nèi)壁起到“鱗片樣”保護(hù)層，使毒素不直接接觸腸黏膜，因此可將毒素和腸黏膜隔離開來(lái); 吸附作用，由于分子空間結(jié)構(gòu)不緊密的原因，不能發(fā)酵的纖維成為具有一定的像活性炭一樣的吸附能力，其將毒素吸附到纖維表面，減少毒素對(duì)腸黏膜的破壞; 促排作用，粗纖維能刺激腸道蠕動(dòng)加快，加速內(nèi)容物( 當(dāng)然也包括吸附或結(jié)合了毒素的粗纖維及其中間產(chǎn)物) 的排泄，減少各種毒素在腸道內(nèi)的停留時(shí)間，使毒素對(duì)腸黏膜的作用時(shí)間大幅降低，以保護(hù)腸道健康。

因此雖然不同的粗纖維成分在腸道內(nèi)吸附毒素的作用機(jī)制是不一樣的，但其都是高效、無(wú)毒且無(wú)不良作用的腸道“解毒劑”。養(yǎng)殖的根本在于養(yǎng)腸道，在于維護(hù)腸道的正常生理狀態(tài)和降低毒素對(duì)腸道的傷害，粗纖維能在一定程度上緩解甚至清除腸道內(nèi)的毒素且無(wú)毒無(wú)不良反應(yīng)，這對(duì)降低藥物和抗生素在單胃動(dòng)物體的使用有著積極的作用。

3.5 其他作用

單胃動(dòng)物腸道缺少能降解粗纖維的粗纖維降解酶，因此不能消化利用絕大多數(shù)種類的粗纖維。飼糧中過(guò)多的粗纖維成分會(huì)對(duì)動(dòng)物產(chǎn)生不良影響，如降低采食量及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率等。這可能與粗纖維中的可溶性纖維有關(guān)。可溶性纖維因持水性強(qiáng)可提高食糜黏度和增大食糜體積以致腸道容積增大，使動(dòng)物產(chǎn)生飽感，進(jìn)而降低采食量。而盲腸前的腸道內(nèi)食糜黏度增加，會(huì)降低內(nèi)源性酶和膽汁酸的分泌量，改變腸道形態(tài)，最終降低了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率。但飼糧中的不可溶性纖維可刺激胃酸、膽汁酸和其他消化酶的分泌，提高胃蛋白酶活性和無(wú)機(jī)物溶解吸收，降低胃腸道pH，刺激肌胃發(fā)育，改善腸道健康，有利于腸道吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。且適量的粗纖維可保持糞便的正常狀態(tài)和正常排泄，飼糧中粗纖維含量過(guò)高或過(guò)低均容易發(fā)生便秘或腹瀉，可能是其某一成分造成的，但尚不明確。而不同種及不同日齡的單胃動(dòng)物由于其不同的生理特點(diǎn)，對(duì)粗纖維中不同成分的利用程度也有所不同，因此在飼糧配方中其日糧纖維最佳占有比重也是不同的( 見(jiàn)表3) 。

4結(jié)論

粗纖維含量高低是評(píng)估飼糧原料是否優(yōu)質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，含量過(guò)高對(duì)動(dòng)物的采食量及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收有一定的限制作用，而在一定范圍內(nèi)卻對(duì)動(dòng)物維持腸道微生態(tài)、改善腸道環(huán)境和吸附毒素等有良好的作用。隨著營(yíng)養(yǎng)學(xué)的發(fā)展及動(dòng)物福利和動(dòng)物保健等理論的興起，粗纖維在單胃動(dòng)物中的應(yīng)用已經(jīng)由營(yíng)養(yǎng)作用逐漸向非營(yíng)養(yǎng)作用擴(kuò)張。但是粗纖維對(duì)單胃動(dòng)物的影響是因其成分的結(jié)構(gòu)和功能造成的。其不同的成分有著不同的組成結(jié)構(gòu)，因此也有著不同的生理功能，其對(duì)單胃動(dòng)物的作用也不一樣。而且不同來(lái)源的飼糧纖維其組成成分含量不一定相同。

當(dāng)前我國(guó)可用飼料資源并不充裕，而原因之一就是因?yàn)椴糠诛暭Z資源粗纖維含量過(guò)高。如果能夠深入檢測(cè)粗纖維各成分的含量，不但有利于精確的提高粗纖維的正面影響，減低其負(fù)面影響，更有利于正確及合理的開發(fā)高纖維飼料原料。而且隨著我國(guó)養(yǎng)殖業(yè)的規(guī)模發(fā)展，植物提取物、纖維素及益生菌即將也必將成為替代抗生素的主要物質(zhì)。因此重新認(rèn)識(shí)并合理開發(fā)粗纖維里的不同成分，對(duì)動(dòng)物保健飼料及高纖維原料的飼料資源化開發(fā)將有著重要的影響。

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