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含纖維較高的飼料在單胃動物飼料中的應用情況

2017-08-19 20:15:19 點擊：

導讀

粗纖維( CF) 作為植物細胞壁的構成成分，能在一定程度上影響植物細胞中的其他營養物質與動物消化酶的接觸，導致動物對它們的消化率降低。有研究表明飼糧中粗纖維含量越高則飼料消化率就越低，同時日糧中可供動物利用的能量和營養物質，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質的一個重要指標。然而近年來，又有不少研究表明飼糧中一定含量的粗纖維對動物有一定的正效應，而且不同性能及來源的粗纖維對動物有著不同的影響。且最近幾年興起的動物保健理論，更是強調飼料不僅要充當營養作用，而且也要充當保健作用，通過飼料成分的配合，維持動物抵抗力的穩態，以達到“防先于治”的目的。因此飼糧中粗纖維的非營養特性又重新被人們所重視。簡要綜述粗纖維的分類、生理特性及其在動物日糧中的應用和作用機制，以期為動物保健飼料及高纖維原料的飼料資源化開發和應用提供指導作用。

1粗纖維的分類

粗纖維是植物細胞壁的構成成分，1970 年前在營養學上是用來描述飼糧中不能被動物消化和吸收的食物殘渣，并且僅包括部分木質素和纖維素，如今粗纖維的定義仍有些爭議。而當前營養學上通常是指在常規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。而一般來說，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、木質素和半纖維素，主要存在于粗糧( 玉米、小米及小麥等) 中見表1。

從表1 可見: 粗纖維是一個相對較廣泛的概念; 其中所含的成分在結構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多糖; 木質素則是一種苯丙基衍生物的聚合物。纖維素可被動物( 單胃草食動物) 體內的纖維素酶所利用，而木質素對動物來說非但沒有營養價值，更是動物利用各種養分的主要限制因子; 因此不同粗纖維成分在動物體內的營養價值或非營養價值都是有所不同的。秦應和等( 2000) 以青干草和玉米秸作為粗纖維來源，配合不同粗纖維含量的日糧飼喂40日齡的家兔，結果發現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量差異顯著( P＜0.05) ，說明家兔對不同飼草的纖維消化能力不同，粗纖維的品質對日糧飼料轉化率有突出的影響。從表2 可見: 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，其營養或非營養作用不一定相同。

2粗纖維的生理作用

生物分子的功能與結構有著直接關系。粗纖維里各組分其不同的結構，造就了其有著多種生理功能。其具體表現如下。

2.1 陽離子交換

粗纖維各組成成分的化學結構中包含有弱酸性的官能團( 羧基、羥基及氨基等側鏈基團) ，這些弱酸性的官能團可與陽離子( 尤其是有機陽離子) 進行可逆的交換作用，因此其具有陽離子交換作用。而粗纖維的陽離子交換功能不是單純的與陽離子結合，而是可以改變離子的瞬間濃度。其在動物體內具有緩沖其轉換時間或稀釋作用，因此影響腸道滲透壓、氧化還原電位及消化道的酸堿度等，進而為動物腸道提供一種緩沖能力更強的環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稱水合作用特性。而粗纖維的持水性是指每單位質量的纖維所能吸收最多水分，其反映的是粗纖維與水的結合能力。而無論是水溶性纖維還是非水溶性纖維，都有較強的水合能力。非水溶性纖維( 纖維素和木質素等) 具有活性炭樣的吸附功能，而可溶性纖維( 果膠等) 具有網狀結構，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。粗纖維聚合物溶解過程中首先是遇水膨脹，直到溶脹。而在日糧粗纖維的化學結構中有很多親水基團，具有很強的持水性。不同品種的日糧，其化學組成、結構及物理特性不同，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，進而影響腸道的生理活動。

2.3 可發酵性

能被棲居在動物消化道內的微生物發酵而降解是日糧粗纖維的一個重要特性。然而并不是所有的成分都可被發酵降解，只有具有水溶性的纖維成分才能被降解。對于體內沒有降解纖維素酶的單胃動物來說，采食的日糧粗纖維成分會很快通過胃和小腸進入到大腸，最終為大腸( 主要是盲腸段) 的微生物發酵提供底物及能量。但是在所有的粗纖維成分中，幾丁質和木質素基本上不能被微生物發酵，供給微生物發酵的物質主要為纖維素、半纖維素及一些可溶性物質。因此，粗纖維在單胃動物體內的發酵性主要取決于其木質化程度，木質化程度越高，可發酵性就越低。當然，發酵性與食糜的停留時間、進入后腸食糜的組成結構及發酵環境有著密切的關系。

2.4 黏性

粗纖維成分中的可溶性非淀粉多糖溶解后，會因共價或非共價鏈接或結構分子間的相互纏繞形成網狀結構，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產生溶脹，使體積明顯增大。如動物在飼喂大麥飼糧后可檢測到明顯的食糜黏度增高現象，就是因為大麥粗纖維中含有β -葡聚糖成分的原因。

3粗纖維在單胃動物飼糧中的應用及其作用機制

3.1 維持腸道微生態的穩定

單胃動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種類的粗纖維，但是粗纖維中的可發酵成分卻是可以被腸道內細菌降解利用，充當其能量來源。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有益菌的生長，利于腸道微生態的平衡，防止動物消化功能出現紊亂。Jones( 2013) 詳細闡述了豬日糧纖維與腸道環境、腸道微生物及宿主間的相互關系( 見圖1) 。食物纖維在進入小腸后，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養物質，而腸腔及黏膜層的細菌及其代謝產物對維持腸道正常的生理功能及信號轉導有著積極的作用。因此，粗纖維可在一定程度上維護腸道環境、腸道微生態及其信號轉導的正常。

3.2 減少脂肪沉積，提高瘦肉沉積率

粗纖維改善單胃動物胴體品質的效果特別明顯，能夠降低單胃動物脂肪的沉積，提高胴體的瘦肉率。Lattimer 等( 2010) 研究表明粗纖維的量增加會使豬屠體中脂肪沉積減少，每增加1% 的粗纖維含量，就會使背脂厚度減少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肉質的要求。

3.3 刺激腸道蠕動

動物腸道的蠕動、分節運動、鐘擺運動和大腸集團性運動這4 種方式，對于動物消化吸收營養物質、形成和排出糞便有著十分重要作用。其運動是受神經－體液調節的，但也與腸道內食糜的狀態直接相關。如粗纖維成分中較大的片段和粗糙的表面會刺激胃腸內壁促進腸道蠕動，同時粗纖維在腸道內的分解產物會刺激大腦中樞，使其調節腸道運動和相關酶的分泌，加速食糜向下移動。閻偉( 2013) 研究發現，粗纖維的排空速度與腸道微生物對其的降解能力成負性相關，這可能與粗纖維的可發酵性和水合性有關。因為不溶性( 不可發酵) 纖維成分的水合作用較強，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械感受器導致排便，從而加快糞便排空速度。而發酵后的日糧粗纖維其持水性下降，從而導致動物的糞便量較少，未能達到腸壁的機械感受器的反應閾值，致使排出速度較慢。

3.4 吸附有害物質

通常動物腸道食糜中含有一定的毒素，其可能來自飼料( 霉菌毒素) 、腸道代謝產物或有害微生物。這些毒素若不能及時清除則會淤積在腸道，破壞腸黏膜及腸道微生態的穩定。而粗纖維在降低毒素對動物腸道的毒害效果是其他物質不可比擬的。粗纖維在腸道內吸附并排出有害物質是通過結合、隔離、吸附及促排4 個作用完成的。結合作用，由于粗纖維中某些成分及其分解中間產物在腸道中具有黏性，其能與腸道內毒素結合在一起，形成纖維—毒素復合體致使毒素毒性降低甚至消失，以達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酵性，能在動物腸道保持物理形態，其腸道內壁起到“鱗片樣”保護層，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; 吸附作用，由于分子空間結構不緊密的原因，不能發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，減少毒素對腸黏膜的破壞; 促排作用，粗纖維能刺激腸道蠕動加快，加速內容物( 當然也包括吸附或結合了毒素的粗纖維及其中間產物) 的排泄，減少各種毒素在腸道內的停留時間，使毒素對腸黏膜的作用時間大幅降低，以保護腸道健康。

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

3.5 其他作用

單胃動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種類的粗纖維。飼糧中過多的粗纖維成分會對動物產生不良影響，如降低采食量及營養物質消化率等。這可能與粗纖維中的可溶性纖維有關。可溶性纖維因持水性強可提高食糜黏度和增大食糜體積以致腸道容積增大，使動物產生飽感，進而降低采食量。而盲腸前的腸道內食糜黏度增加，會降低內源性酶和膽汁酸的分泌量，改變腸道形態，最終降低了營養物質消化率。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機物溶解吸收，降低胃腸道pH，刺激肌胃發育，改善腸道健康，有利于腸道吸收營養物質。且適量的粗纖維可保持糞便的正常狀態和正常排泄，飼糧中粗纖維含量過高或過低均容易發生便秘或腹瀉，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物由于其不同的生理特點，對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( 見表3) 。

4結論

粗纖維含量高低是評估飼糧原料是否優質的一個重要指標，含量過高對動物的采食量及營養物質的吸收有一定的限制作用，而在一定范圍內卻對動物維持腸道微生態、改善腸道環境和吸附毒素等有良好的作用。隨著營養學的發展及動物福利和動物保健等理論的興起，粗纖維在單胃動物中的應用已經由營養作用逐漸向非營養作用擴張。但是粗纖維對單胃動物的影響是因其成分的結構和功能造成的。其不同的成分有著不同的組成結構，因此也有著不同的生理功能，其對單胃動物的作用也不一樣。而且不同來源的飼糧纖維其組成成分含量不一定相同。

當前我國可用飼料資源并不充裕，而原因之一就是因為部分飼糧資源粗纖維含量過高。如果能夠深入檢測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，減低其負面影響，更有利于正確及合理的開發高纖維飼料原料。而且隨著我國養殖業的規模發展，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。因此重新認識并合理開發粗纖維里的不同成分，對動物保健飼料及高纖維原料的飼料資源化開發將有著重要的影響。

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發酵飼料，通過微生物發酵技術，將原料中的淀粉、蛋白質、纖維素等復雜成分轉化為易于動物消化吸收的營養物質。其優勢顯著：

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廣西助農生態循環科技研學基地，高品質發酵飼料的制作流程嚴謹且科學：

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牧草、甘蔗尾葉發酵飼料

牧草、甘蔗尾葉富含糖分和植物纖維，是優質的發酵飼料原料，通過發酵處理甘蔗尾葉質地變得柔軟多汁、氣味酸香、適口性好、營養價值高，牲畜更加愛吃，生長速度顯著提升。

牧草甘蔗尾葉制作成生物發酵飼料方法：

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2.將“99多功能飼料發酵劑”1包與50公斤玉米粉2公斤食鹽混合，均勻撒入粉碎好的1噸牧草、甘蔗尾葉中簡單攪拌，將其裝入發酵桶或者青貯發酵袋中壓實密封，7-15天左右會散發出濃郁的酒香味或酸香味即可用于飼喂，發酵好的牧草、甘蔗尾葉飼料在陰涼、干燥處密封儲存可保存一年以上。

3.發酵好的牧草、甘蔗尾葉家禽動物按照10%-30%的比例一直飼喂到出欄，母豬，母豬后備、空懷、懷孕前期按照30%-50%使用量，；懷孕后期與哺乳期喂10%左右。

糖蔗濾泥發酵應用

糖蔗濾泥，這一糖廠廢棄物，在廣西助農基地得到了新生，通過微生物技術的巧妙運用，糖蔗濾泥成功轉型為營養豐富的動物飼料。不僅解決了環境污染問題，還為畜牧業提供了更加安全、高效的飼料來源。

濾泥制作成高品質動物飼料操作方法：

1.先將本產品5公斤、食鹽2公斤、玉米粉50公斤以上（用量越多越好，也可以用含淀粉的原料或直接用淀粉代替）簡單混合，撒在1噸出產不超過48小時的新鮮濕濾泥上，然后進行簡單混合。

2.含水量調節到55%左右，如果含水量太高，可以加入米糠、麥麩或更多玉米粉進行調節，裝入非金屬容器中壓實和嚴格密封進行厭氧發酵，低溫季節可以放置于陽光下或溫室棚中進行發酵，發酵時間為7天以上，根據溫度和濕度的不同，發酵時間會有所差異，發酵完成的甘蔗濾泥由深綠色變成微黃色有酸香味，發酵完成后密封狀態下可以保存1年以上不變質，發酵完成的標志是打開容器能夠聞到濃郁的酸香醇味道，即可將發酵好的濾泥飼料作為動物飼料使用。

發酵好的濾泥飼料飼喂方法：

發酵完成的濾泥對不同動物與飼養階段飼喂量各不相同，要根據實際情況進行合理調整，先從少到多逐步增加的原則進行，一般來說發酵濾泥按照飼喂動物日糧的10%-30%進行，飼喂方法是與該動物的全價飼料或自配全價飼料混合后飼喂，如按照投喂干日糧100公斤與發酵后的濾泥50-100公斤（濕）混合后飼喂（以養豬為例進行干濕料或粥料飼喂模式效果非常明顯）。

廣西助農生態循環科技研學基地，憑借其以發酵飼料為核心的飼養模式，實現了養殖業的重大突破，該模式不僅顯著提升了豬、雞、鴨、鵝等動物的免疫力，使得它們更加健康、少生病，從而減少了醫藥費用的支出；同時，還大幅度降低了養殖成本，更為重要的是，這一飼養模式給養殖動物的肉質品質帶來了突破性的改變，發酵飼料中富含的有益微生物和活性物質，改善了動物的消化系統和代謝機制，使得肉質更加鮮嫩、口感更佳，營養價值也得到了顯著提升，來訪的學員和嘉賓在深入了解這一飼養模式的實踐效果后，并親自品嘗了豬肉雞肉紛紛給予了高度評價。