粗纤维对肉猪的影响

粗纤维对肉猪的影响一、简介粗纤维是由许多碳水化物所组成的统称，因此随着过去学者认定的方法不同而产生范围大小不一的界定，然而依照不同的分析方法也会产生不同的定义方式。相反的有些碳水化物因为其生化结构与粗纤维的生化结构相似，虽然不能被消化却也被认为是属於粗纤维的一种。(一)粗纤维的定义由於植物细胞壁的生化组成有复杂与多变的性质以及代谢上所产生的影响不同，因此一直不容易下一个较完整的定义。所以就广义而言粗纤维是由木质素及不能被消化道内泌素所分解的多醣体的总称(Trowell,1976)。而就实际应用於饲料而言，我们可以定义粗纤维是木质素及非淀粉类多醣体的总称(Cummings,1981；Low,1985)。因此如纤维素、半纤维素、果胶、树胶及木质素都可以列为粗纤维之一类，相反的如表皮素蜡状质、蜡质、不可消化蛋白、脂质、不可溶性淀粉、矽酸盐、线形胺基及石炭酸类就不包含在粗纤维的范围中(AspandJohansson,1984)。表一为常见高纤维饲料中各多醣体的含量。表一、饲料中粗纤维的多醣体含量(乾基％)原料种类淀粉纤维素非纤维之多醣体非淀粉多醣体之总合可溶性不可溶性大麦72.11.443.896.5011.83燕麦粉64.00.43.932.967.92麸皮66.71.524.477.2413.23小麦64.51.522.575.489.58(Englystetal.,1983)(二)粗纤维的组成：植物细胞中纤维素及半纤维的含量分别介於25％-38％及13％-38％之间(乾基)，视细胞部位及成熟度而定。当细胞成熟度增加时，纤维素及木质素的含量就会增加而其他物质的含量减少。在成熟谷类中，其中壳含有32％纤维素及35％半纤维素、糊粉粒层中含有56％纤维素及9％半纤维素。(三)粗纤维的性质(1)保水性：由於粗纤维中受植物细胞的生化结构、消化液中的酸硷度及电解质浓度的影响，造成粗纤维的膨胀程度不一(Low，1985)。而粗纤维的保水性愈高会增加粪便中水份含量(Cherbut，1988)并会影响肠道中的发酵及细菌的作用(Eastwood，1983)。(2)黏着度：在粗纤维中果胶、半纤维素等在肠道中易形成胶状的黏稠物，会影响消化酵素与饲料的接触，同时也会减少养份由肠绒毛的吸收，因而降低饲料效率(陈，1994)。(3)阳离子交换力：阳离子交换力会影响肠道中酸硷程度及肠道中电解质的含量，增加保水性，促进细菌发酵作用，产生挥发性脂肪酸。而粗纤维的阳离子交换能力的大小受粗纤维来源影响(Eastwood,1983)。(4)胆酸的代谢：粗纤维对於胆酸的吸附特别是在空肠中是可以确定的(图)，但吸收的程度随粗纤维种类的不同而有所变异(Low，1985)。粗纤维对胆酸的吸附在酸性的环境下达最高值，在硷性的环境下会降低吸附作用(Eastwood，1983)。(四)VanSoert's法对粗纤维的分类将粗纤维分别以中性洗涤液及酸性洗涤液处理，可以区分为中洗纤维、酸洗纤维、木质素、纤维素、及半纤维素(图)，其於常用饲料中的含量见表二。表二、常用猪饲粮中粗纤维的成分与含量原料种类含量(％)纤维中洗纤维酸洗纤维粗纤维大麦191554玉米9822花生161075大豆粕241598小麦111032(Graham，1988)(五)常用饲料中粗纤维的含量(表三)表三、常用饲料中粗纤维的含量(％)棵麦30.5脱壳向日葵粕(溶剂法)11.7苜蓿粉(脱水17％)24麸皮10.0啤酒粕13.1玉米穗轴粉35棉仔粕(压榨法)14.3燕麦壳30棉仔粕(溶剂法)10.8大麦糠24.7去壳燕麦10.7稻壳32.5花生粕(溶剂法)12.9二、添加粗纤维对消化道及消化作用之影响(一)对肠道组织的影响粗纤维能促进肠道纤毛上皮细胞的生成(Low，1989)，空肠及回肠之肠绒毛宽度较添加低量纤维的猪为大、肠隐窝之深度亦较增加(L.Jin，1994)，添加高量粗纤维会造成胃的净重减少(Kass，1980)，肠道的体积与重量增加(CoeyandRobinson，1954；Huo，G.C.1992)(表四)。表四、添加不同程度的苜蓿粉对生长猪消化道重量的影响(体重％)苜蓿粉添加(％)胃小肠盲肠结肠00.751.980.181.40200.792.090.171.60400.762.330.201.79600.772.570.222.02(Kass，1980)(二)对肠道营养的影响(1)消化率饲粮中粗纤维含量愈高相对便造成其他营养素的表面消化剂就愈低(Zoiopouloseetal.,1983；Justetal.,1983)。而饲料中粗纤维含量(X)愈高会造成饲料中有机物的消化剂(Y)降低，如公式(Nordfeldt,1950)。公式一Y＝92.99-2.01X粗纤维对於蛋白质表面消化力有着重要的决定性(Low，1985)，其中的过程仍待了解。但甲基纤维素会减少氮的表面消化率并且增加通过的速率，而纤维素中的胶质的作用则介於其间，因此胶状的多醣体被添加时会减少蛋白质的消化及吸收，并易抑制蛋白质的水解(Murrayetal.,1977)。粗纤维亦会造成肠道中氮含量的增加，其中包括有蛋白质、去氧核醣核酸、及内分泌液，由於估计有相当於百分之廿至廿五体蛋白质的量是於肠道中合成，因此这些增加的氮量於并未完全被小肠末端所吸收，而约有一半量的胺基是於回肠被消化(Zebrowska，1982)。表五、粗纤维对消化液分泌的影响高纤维组180g／天低纤维组50g／天胃液(1)8.04.0胃蛋白(单位X10-3)1.470.76胰液(1)2.481.20灰份(g)17.39.5胰蛋白(单位X10-3)114138胰凝乳蛋白(单位X10-3)8484淀粉(单位X10-3)9841061胆汁(1)1.721.17Zebrowska(1983)，Sambrook(1981)(2)吸收作用增加粗纤维的量会导致大肠中可消化能的增加，而减少氮及脂肪的吸收(Just,1982)。而可溶性粗纤维的添加对於碳水化合物及蛋白质的消化与吸收也会有所影响，根据实验中显示在血液中的葡萄醣及-NH2氮的出现延迟，且血液中浓度的最高峰也较低(Low，1982)。(3)对粪便的影响添加高量的粗纤维会增加粪便中的含水量，且粪便质量大小亦会受到粗纤维对肠道通过时间的影响(图)。(四)对通过消化道所需时间的影响添加粗纤维会减少通过消化道的时间(Sandoval,1987)(表六)，添加於离乳仔猪饲料中亦会产生相似的效果(表七)，增加通过速率，并增加粪便中含水量(Cherbut,1988)。但不论添加量多高都有一定的最低通过时间值。由於纤维素在大肠道中成为营养素的来源，所以其在大肠中滞留的时间(20-40小时)远胜於在胃及小肠中通过的时间(2-16小时)而主要使粗纤维通过大肠道的速率减缓的是肠道内多种的细菌群的增生，其中包括好氧性与厌氧性的菌种，但是菌数的平衡亦会受到外来物质的影响而产生变动如抗生素的添加。而目前的重点是细菌活力的产生及可能的营养值。添加粗纤维会加速消化物通过大肠中两段不同部位的速度(Kass，1980)。含水状态的消化物在添加粗纤维後，不论是何种来源的粗纤维通过盲肠与升结肠段都快於乾物质，但略慢於果胶，因其具有最大的保水性(Kass,1980)。表六、添加不同来源的粗纤维对通过消化道时间的影响原料种类粗纤维含量g／kg饲料型式猪只体重kg通过时间(小时)紫苜蓿叶粉50半纯化4443.7a紫苜蓿叶粉100半纯化4441.6紫苜蓿叶粉150半纯化4429.7紫苜蓿叶粉200半纯化4428.4粗糠312半纯化7051.6b细糠472半纯化7049.7紫苜蓿粉308半纯化7036.0糠170乳粉5066.0c无粗纤维组0乳粉50120.0a：Kuanetal.,1983b：Ehie1982c：FioranonuandBurno1983表七、离乳仔猪饲料中添加不同程度的粗纤维对饲料通过消化道时间的影响粗纤维含量(％)离乳後各周平均通过时间(小时)123401923612151412.11551131111033.1133118118925.5117986378(Schnabeletal.,1983)(五)对大肠道内发酵作用的影响(1)发酵作用粗纤维於消化道中经由细菌及酵素作用易产生低分子量的有机酸如甲酸、乙酸及丙酸，而三者产生的比例亦依添加粗纤维的来源不同而有所变动(Kennellyetal.,1981)。除此之外亦会有其他代谢产物如琥珀酸、乙醇、蚁酸、氢气等但会很快被其它的细菌作用发酵。而粗纤维中以纤维素为主要发酵能量的供应来源。发酵作用主要场所以盲肠与结肠为主。(2)挥发性脂肪酸的影响肠道中挥发性脂肪酸主要是经由大肠的发酵作用产生。在肠中具大量的挥发生脂肪酸(150-250mM)，而在胃、小肠中只具少量的挥发性脂肪酸(5-40mM)。於大肠道吸收後会形成体内的脂质堆积或被代谢产生能量(ArgenzioandSouthworth,1974)，在盲肠段中以同位素测定法测定显示净挥发性脂肪酸产生速率每小时能提供给肉猪维持能量需求的19.7％(Kennellyetal.,1981)；在大肠中粗纤维经过发酵所产生挥发性脂肪酸能提供生长猪能量需求量的5％至28％(Kassetal.,1980)(表八)。表八、添加不同量的粗纤维对所产生挥发性脂肪酸总能量的影响体重(公斤)苜蓿粉添加量(克)020040060048挥发性脂肪酸的总能量占能量需求的百分比796.914711.322712.515512卡／日89挥发性脂肪酸的总能量占能量需求的百分比474.823111.428514.524512.9(Kassetal.,1980)(3)添加粗纤维对挥发性脂肪酸的影响猪只的日龄、粗纤维的来源、添加的数量及肠道中细菌族群的成熟度都会对添加粗纤维产生挥发性脂肪酸产生影响。成熟的猪只其肠道中细菌消化粗纤维的能力会增加(VarelandPond1985)，当日摄食量中粗纤维的含量超过15％时会对挥发性脂肪酸造成些微的改变(Kennellyetal.,1981)。(六)对肠道内微生物的影响粗纤维成为肠道中细菌营养的来源。饲以高量的粗纤维饲粮(50％或80％的脱水苜蓿粉)时，肠道中细菌的总数不变，但是会增加可消化粗纤维菌属的细菌数及其活力(Varel,1987)，粗纤维量增加时会造成甲酸含量增加(ImotoandNamioka,1987)。添加粗纤维会促进肠道中纤维分解菌及木质素分解菌的增生(Varel.,1987)。(七)对肠道病变的影响对於慢性肠道疾病有预防的作用如便、剥离性疾病、慢性肠道炎症等(Roediger,1982)，并可以减以肠部的紧张、降低肠道的压力(Brodrib,1980)，但是由於细菌的作用亦会於大肠中产生气体，形成胀气。粗纤维对於食道溃疡可能有预防及减低损害的作用，而其中又以较粗糙的纤维素较佳(Henry,1970)。三、粗纤维与其他营养素的交互作用粗纤维会降低各种营养素的表面消化率及猪只的生长速率及饲料利用效率(Kornegay,1994)，但是影响程度的大小却与添加的量及使用粗纤维的来源有关(Low,1985)。(一)能量粗纤维的增加会导致能量摄取的减少(1990饲养标准)，粗纤维的添加量与消化能成负相关(图)(Colin,1993)，饲料中粗纤维量(X)会降低消化能於总能中的百分比(Y)(公式二)(Nordfeldy,1950)。而粗纤维中对饲料能量消化影响最大的是中洗纤维的含量(Cockburn,1984)。公式二Y＝91.32-2.19X在Just(1982)的报告中指出饲粮中每增加一个百分比的粗纤维总能量的消化率会降低2.1至3.5个单位，代谢能的利用率降低0.7个单位，而这些减少的部分相当於粗纤维在大肠中能量消化所增加的部份。(二)蛋白质粗纤维中不论是以可溶或不可溶的形式，对於蛋白质表面消化力有着重要的决定性，增加粗纤维的含量会降低蛋白质的表面消化力(Potkins,1992；Schulze,1994)，而对於饲料蛋白转变成体蛋白亦可能有所