日粮膳食纤维对母猪生产性能的影响
新乡市大北农农牧有限责任公司 孟翠亮
摘 要:日粮膳食纤维(Dietary Fiber,DF)具有多种理化特性及功能,日粮中添加适量的膳食纤维可以改善母猪的繁殖性能,防止便秘,降低产后无乳症的发生率以及改善母猪福利增加母猪饱腹感和降低刻板行为等,在养猪生产中具有重要的意义。本文主要介绍了日粮中膳食纤维的定义、理化特性及功能、对母猪的繁殖性能及行为和健康的影响。
关键词:膳食纤维、母猪、刻板行为、生产性能
过去人们认为日粮中的纤维不能被动物消化吸收,不仅本身无营养价值,还会增加能量消耗,降低饲料利用率。直到上世纪70年代,随着对膳食纤维在营养与生理方面的深入研究,人们才逐渐认识到纤维对动物的生产性能和健康状况都有重要意义。现代研究表明,纤维除了给动物日粮提供营养素外,还具有广泛作用,如促进母猪肠道健康,改善母猪福利,提高母猪繁殖性能和减少母猪刻板行为等。奥地利动物营养研究中心的Klaus Neufeid教授说“纤维供应不足是造成MMA、结肠炎、疾病和便秘等疾病的诱因之一”。日粮膳食纤维在母猪营养中的应用研究在现代养猪生产中具有重要的理论和实践意义。
1日粮膳食纤维的定义
粗纤维是植物细胞壁的主要组成成分,包括纤维素、半纤维素、木质素及角质等成分,但因粗纤维定义本身过于笼统,且测定方面存在一定缺陷,Van Soest(1976)提出了用中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、酸性洗涤木质素作为评定饲料中纤维类物质的指标。此法能将饲料粗纤维中的半纤维素、纤维素和木质素全部分离出来,能较好的评定饲料粗纤维的营养价值。随后,有人提出:“日粮纤维假说”,认为DF是“抵抗哺乳动物酶降解的日粮成分”,而化学定义为“非淀粉多糖NSP和木质素的总和。”直到2000年5月,AACC对膳食纤维进行了具体定义:“膳食纤维是指不能被机体消化的可食碳水化合物及其类似物,这些物质不被小肠消化吸收,但在大肠中可全部或部分发酵;膳食纤维包括抗性淀粉、低聚糖、非淀粉多糖、木质素或与之相缔合的植物成分”。膳食纤维又可分为不溶性膳食纤维(Insoluble dietary fiber)和可溶性膳食纤维(Soluble dietary fiber)。
2日粮膳食纤维的理化特性及功能
膳食纤维虽然不直接提供营养,但具有促进健康的生理学特性,目前膳食纤维已被国内外营养学家视为“第七营养素”。现将日粮膳食纤维的理化特性和生理学功能归纳如下。
2.1日粮膳食纤维的理化特性
2.1.1持水性
纤维的化学结构中有很多亲水基团,能有效地吸收水分。持水性反映的是纤维与水分子的结合能力。持水性可以从根本上改变食糜的物理特性,并从而影响肠道的生理活动。
2.1.2粘性
纤维的粘性有利于延缓和降低消化道中其他养分的消化吸收,可有效调节血糖浓度和食欲。不溶性纤维如小麦麸,最显著的特点就是减少了食糜在大肠的流通时间,从而降低了结肠细胞暴露于潜在的致癌废物的几率,减少了患结肠癌的风险。可溶性纤维则通过调节调控食欲的激素以及稳定血糖和胰岛素水平降低肠道胆固醇的吸收。
2.1.3可发酵性
日粮中纤维主要在猪的大肠内依靠微生物降解为挥发性脂肪酸,如乙酸、丙酸、丁酸等与二氧化碳和氢气,同时二氧化碳和氢气又可以合成甲烷,氢气与甲烷和小部分的挥发性脂肪酸进入血液,然后经肺呼出,大部分进入肝脏,归入营养库。挥发性脂肪酸可作为上皮细胞的养分或体组织的氧化燃料,乙酸可被骨骼肌利用;丙酸参与胆固醇合成的负反馈抑制,且是重要的生糖前提物质;丁酸是结肠上皮细胞的重要能量来源。
2.1.4阳离子交换能力
纤维阳离子交换能力是指其化学结构中所包含的羧基、羟基和氨基等侧链基团,可产生类似弱酸性阳离子交换树脂的作用,可与阳离子,尤其是有机阳离子进行可逆的交换,减少机体对离子的吸收,同时,还能影响动物体内阳离子的利用率和微量元素的平衡。
2.2日粮膳食纤维的生理学功能
日粮膳食纤维的生理学功能主要包括①促进胃肠蠕动,减少便秘;②清道夫作用:减少病原菌从后场向前肠转移以及吸附毒素和病原菌;③稳定血糖浓度,降低血液胆固醇水平;④可溶性易发酵的膳食纤维在结肠中被发酵,并为结肠中的微生物提供营养,有利于稳定肠道菌群平衡;⑤纤维发酵产生的短链脂肪酸(乙酸、丙酸和丁酸),反过来抑制病原菌的生长,另外丁酸可以为结肠黏膜细胞提供能量,促进上皮细胞的增殖,维持肠黏膜的完整性,从而有益于养分的吸收并预防腹泻;⑥纤维具有持水膨胀的特性,可以增强饱腹感,减少动物饥饿引起的异常行为的发生。
3日粮膳食纤维对母猪生产性能的影响
3.1日粮膳食纤维对母猪肠道健康的影响
集约化饲养的母猪,普遍存在便秘,对母猪的肠道、胎儿的发育、母猪的精神状况以及母猪的采食等都存在不利影响。母猪日粮纤维不足是导致母猪便秘的重要原因之一。Morz等(1986)试验了妊娠母猪基础日粮添加不同比例的燕麦壳发现,随着燕麦壳比例的提高,三氧化二铬指示剂排泄速度加快。笔者所在公司做的纤维性母猪日粮试验发现:增加母猪日粮中纤维的比例,可促进母猪胃肠蠕动,加快食糜的排空,从而有效地改善了母猪的肠道健康,母猪无便秘问题、泪斑明显减少、被毛得到明显改善。
3.2日粮膳食纤维对母猪繁殖性能的影响
研究表明,妊娠母猪在现代养猪生产体系中有效利用粗纤维的能力最强,比生长猪能更好地利用高纤维、低蛋白日粮,限饲的妊娠母猪比自由采食的生长猪能从纤维性饲料中获取更多的能量。由于母猪采食量低、食糜流通速度慢,从而导致母猪肠道后段有很强的发酵能力,母猪体内纤维分解菌的数量约为生长猪的6-7倍,且母猪的采食潜力很大,远大于其妊娠所需的量。人们利用这一特性在妊娠母猪中应用低能高纤维饲料。猪日粮中添加高膳食纤维物质还可增进动物健康,提高食糜通过胃肠的速度或降低胃溃疡的发生,并可防止便秘,降低异常行为的发生率,提高母猪的生产性能。大量研究结果表明,在妊娠母猪日粮中添加适量的纤维可在一定程度上提高母猪的繁殖性能。
3.3日粮膳食纤维对母猪胚胎存活的影响
研究表明,配种前发情期饲喂高纤维饲粮增加胚胎存活,减少妊娠早期子宫内受阻胎儿数量。体内和体外研究均表明,日粮膳食纤维减少循环类固醇浓度。有研究发现,日粮膳食纤维含量和血浆雌二醇浓度成负相关关系。高纤维日粮增加循环类固醇激素的清除,通过结合肠道中类固醇到纤维上或者修改细菌酶活性,扰乱雌二醇的肠肝循环。较低的循环雌二醇浓度减少对下丘脑-垂体轴的负反馈,增加促黄体生成素(LH)脉冲频率,增加对卵巢的促性腺支持。LH脉冲模式的改变会影响卵泡液的成分、胰岛素样生长因子-1(IGF-1)以及转化生长因子-β(TGF-β),继而影响卵母细胞质量。
3.4日粮膳食纤维对母猪产仔性能的影响
妊娠期高纤维日粮的摄入显著改善母猪活产仔数和断奶仔猪数。Veum等(2009)在对600多头母猪进行连续3个繁殖周期的观察后发现,在玉米-豆粕型饲粮中添加13.35%的小麦秸秆,可有效提高出生活仔数和断奶活仔数0.51头,提高出生窝重0.87kg,提高断奶窝重3.59kg。Reese(1997)利用295头经产母猪进行试验,其中141头完成3个繁殖周期,发现妊娠期间采食高纤维日粮的母猪窝产活仔数和断奶活仔数各增加0.3头。 Johnston(2002)总结了几个试验结果,发现增加日粮中性洗涤纤维(NDF)的水平,可增加母猪的产仔数。大多数研究结果表明,妊娠饲粮纤维的添加不会对母猪繁殖性能产生负面影响,因此在前期提高膳食纤维的水平,可以增加血液胰岛素的浓度,增加母猪的排卵率,从而提高母猪的产仔数。
3.5日粮膳食纤维对母猪分娩应激的影响
膳食纤维日粮可缩短母猪的分娩时间,分娩时间的缩短可以提高产仔数,并有利于新生仔猪尽早地吃到初乳,有效地降低母猪分娩应激和仔猪出生的应激,提高繁殖性能。最新的研究报道表明,当妊娠94~100d能量摄入水平由每天7390Kcal/kg DE增加至10900 Kcal/kg DE时,产程增加4h,死胎数从0.91头/窝显著增加至2头/窝,而且伴随着生重的降低。King等(2006)提出,当新生仔猪初生重达到1.5kg之后,在妊娠后期将采食量摄入水平从2.2kg/d提高到3.8kg/d时,仔猪的初生重不再增加,而且伴随着死胎的风险。
妊娠期膳食纤维的摄入能够减少母猪消化道代谢紊乱,稳定血液循环中的激素如胰岛素等的水平,防止激素变化对母猪心理、行为学上的影响。Guillemet等(2006)研究了母猪妊娠期饲粮纤维对产程和死胎的影响,尽管其差异不显著,但是饲粮纤维能够提高母猪福利,在降低分娩对母猪应激方面发挥着积极的作用。
3.6日粮膳食纤维对母猪泌乳性能的影响
膳食纤维有利于母猪乳腺发育及提高母猪泌乳性能。母猪乳腺在妊娠前75d发育很少,在75d之后,乳腺的发育加快,乳腺的DNA和RNA的总量增加。然而,妊娠75d后提高日能量摄入量(5750~10500 Kcal/d ME)会给乳腺发育带来不利影响。另一方面,在妊娠前期的限饲对母猪初乳产量只有很小的有害作用,然而,在妊娠后期对母猪进行不同程度的限饲(1.0 vs. 3.4 kg/d),会影响初乳的脂肪含量。
因此,妊娠饲粮纤维的添加,由于其对饲料能量浓度的稀释作用,可防止高能摄入对乳腺DNA和RNA数量的影响。再者,饲粮纤维所特有的致饱感作用,可有效减少由于限饲对初乳质量的影响,且纤维发酵产生的乙酸直接用于合成乳脂有利于提高母猪初乳质量。
4日粮膳食纤维对母猪刻板行为的影响
通常,为了保证最佳的经济性状和健康水平,对繁殖母猪要限制饲养以保证其体况在整个繁殖周期中相对恒定。但限饲的最直接后果就是母猪饥饿和采食欲望无法得到满足,从而导致一系列刻板行为的发生,刻板行为是指没有明显功能的、固定的、重复的运动形式。刻板行为是母猪对环境不适应的表现,和心理压抑、紧张及痛苦的外在反应。刻板行为会引起机体代谢率增加,饲料转化率降低,对生长及健康产生不利影响。
研究发现,高膳食纤维日粮因对日粮能量浓度的稀释而使母猪采食较大体积的饲料,由于纤维的物理特性使得纤维饲料进入体内可发生膨胀,使母猪具有饱腹感,从而减少妊娠母猪的采食动机,显著降低妊娠母猪刻板行为的发生率。Matte等(1994)研究表明,采食小麦麸和玉米芯的母猪,刻板行为减少50%,休息时间延长12.8%。日粮膳食纤维可降低胃的排空速度,增加胃的膨胀和饱感,还可延缓养分如葡萄糖和氨基酸的吸收,从而使养分吸收更稳定,降低饥饿的时间,不但显著降低了母猪的刻板行为发生率,同时也大大改善了母猪的福利。
5小结
目前中国的猪饲料一般是按照美国玉米豆粕型配方进行设计饲喂以满足动物营养需求,而欧洲大麦燕麦等高纤维日粮不仅满足了动物的营养需求,同时也满足了动物的生理需求。尽管目前母猪纤维营养越来越受到重视,然而还没有关于日粮膳食纤维的营养标准,以及由于不同纤维源的组分不同,生理功能也存在差异,因此不仅仅需要考虑纤维的水平,而且还需要考虑纤维的组成,特别是纤维的可发酵性(可溶性纤维),以及如何在分子层面深入揭示纤维发挥作用的机理等问题仍然未得到解决,从而限制了在实际养殖中的应用,但日粮膳食纤维在改善母猪肠道健康、降低母猪刻板行为、改善母猪福利以及提高母猪的繁殖性能方面已经发挥出重大优势,并具有十分重要的意义,因此,应进一步深入研究和加快推广应用,从而促进养猪业健康快速发展。