作者：譚成全 孫海清 彭健 單位：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院

1日糧纖維的定義與分析方法

迄今為止，日糧纖維的定義還沒(méi)有形成一致的看法。早在1972年，Trowell把日糧纖維定義為不可被哺乳動(dòng)物消化酶降解的所有植物多糖和木質(zhì)素（Trow－ell，1972）。這個(gè)概念從生理學(xué)的角度定義了日糧纖維的特性并得到了廣泛的認(rèn)可(Graham等，1991)。從化學(xué)的角度，日糧纖維則認(rèn)為是非淀粉多糖和木質(zhì)素的總和(Graham等，1991)。但這個(gè)定義并不包含所有纖維的成分，如存在于細(xì)胞壁中而不易被動(dòng)物消化酶消化的淀粉即抗性淀粉、黏質(zhì)及其他寡聚糖（彭健，1999）。最近的研究報(bào)道，日糧纖維被定義為“10個(gè)或更多的單體組成的不能被動(dòng)物小腸內(nèi)源酶水解的碳水化合物聚合物(CodexAlimentariusCommision,2009),從聚合度的角度定義日糧纖維能更好地為碳水化合物分類(lèi)，易于理解。綜合以上日糧纖維的定義，果膠、纖維素、半纖維素、β-葡聚糖、阿拉伯木聚糖、葡甘聚糖、半乳甘露聚糖、果聚糖、低聚糖和抗性淀粉都可稱(chēng)為日糧纖維。日糧纖維是由結(jié)構(gòu)性多糖、非結(jié)構(gòu)性多糖及木質(zhì)素組成的混合物（Souffrant，2001）。這些混合物主要存在于植物細(xì)胞壁中，由于組成的復(fù)雜性，給日糧纖維的定義和研究帶來(lái)很大的困難。因此，我們?cè)诙x日糧纖維時(shí)，很有必要把其分析方法結(jié)合起來(lái)。目前，纖維的分析方法主要有兩種：一種是美國(guó)分析化學(xué)協(xié)會(huì)（theAssociationofOfficialAnalyticalChemists，AOAC）方法，另一種為Englyst方法（RichardCB等，2000）。AOAC法包括酶-重量法、酶-分光光度法、酶-HPLC、酶-GC、酶-HPAEC等方法（康琪等，2007）。AOAC法所測(cè)的日糧纖維為非淀粉多糖（NoN-starchpolysacchrides，NSP）、木質(zhì)素及抗性淀粉，而En－glyst法只包含NSP。從涵蓋日糧纖維的成分來(lái)說(shuō)，AOAC法更具代表性（Richard等，2000）。

2日糧纖維的理化特性及其營(yíng)養(yǎng)學(xué)功能

日糧纖維之所以成為營(yíng)養(yǎng)界研究的熱點(diǎn)，其獨(dú)特的理化性質(zhì)扮演著主要的角色。日糧纖維的理化性質(zhì)主要包括：吸附作用和陽(yáng)離子交換能力、溶解性、黏性、持水性及可發(fā)酵性。日糧纖維的理化特性與其營(yíng)養(yǎng)學(xué)功能密切相關(guān)。如日糧纖維的吸附作用減少了腸腔毒物的吸收；黏性的日糧纖維增加了食糜的黏度，延緩了胃排空，影響了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收；日糧纖維的可發(fā)酵性為動(dòng)物提供能量并維持腸道微生物區(qū)系，促進(jìn)動(dòng)物健康。

2.1吸附作用和陽(yáng)離子交換能力日糧纖維表面帶有活性基團(tuán)能結(jié)合有機(jī)物的能力稱(chēng)之為吸附作用（Kritchevsky，1988；Davidson等，1998）。吸附作用和pH值、滲透壓、結(jié)合物結(jié)構(gòu)、日糧纖維的理化性質(zhì)有關(guān)(Vahouny等，1985)。日糧纖維能吸附結(jié)腸黏膜的誘變劑(Ferguson等，1996；Harris等，1998；Karakaya等，1999），保護(hù)暴露在外的結(jié)腸黏膜免遭其他誘變因子的損害（Brownlee等，2005），這些作用與預(yù)防仔豬結(jié)腸炎，育肥豬產(chǎn)生胃潰瘍有關(guān)。此外，日糧纖維化學(xué)結(jié)構(gòu)中包含羧基和羰基側(cè)鏈基團(tuán)，呈現(xiàn)一個(gè)弱酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的作用，可與陽(yáng)離子進(jìn)行可逆的交換（Kritchevsky，1988），這可能與礦物質(zhì)利用率密切相關(guān)（Frolich，1990）。

2.2溶解性日糧纖維的溶解度是以水合作用的速度來(lái)度量的（MetteKristensen等，2011）。根據(jù)溶解性，日糧纖維可分為可溶性日糧纖維（Solubeldietfiber，SDF）和不可溶日糧纖維（Insolubledietfiber，IDF）。SDF指植物樣品中除去淀粉、脂肪和蛋白質(zhì)后溶于水但不溶于80%乙醇的多糖成分，主要包括阿拉伯木聚糖、瓜爾膠、β-葡聚糖及果膠類(lèi)物質(zhì)等（汪勇等，2007）。IDF是指不溶于水的那部分纖維，主要是細(xì)胞壁的組成部分，包括纖維素、一部分半纖維和木質(zhì)素及殼聚糖等（Esposito等，2005）。與IDF相比，SDF可能與動(dòng)物生理代謝聯(lián)系更為緊密，SDF可增加小腸腸腔食糜的黏度和水結(jié)合力（Canibe等，2002），進(jìn)而減慢了食糜在腸道蠕動(dòng)的速度及葡萄糖被腸上皮細(xì)胞吸收的速率（Ellis等,1995）。

2.3黏性日糧纖維包含大量的多糖，而多糖溶解于水即產(chǎn)生黏性作用。日糧纖維黏度可以根據(jù)胃腸道內(nèi)容物的pH值來(lái)度量，同時(shí)與纖維來(lái)源以及中性、酸性底物的比例關(guān)系密切。例如，瓜爾膠的黏度與水解后的中性多糖的含量有關(guān)，與酸性多糖卻沒(méi)有關(guān)聯(lián)，相反，黃原膠以及藻酸鹽與酸性多糖有關(guān)（Brownlee等，2005；Draget等，1997）。日糧纖維的黏度與其抗?fàn)I養(yǎng)特性密切相關(guān)，一般地，日糧纖維的含量與胃腸道食糜的黏度呈正相關(guān)(Bedford等,1992)。胃腸道食糜的高黏度降低其在小腸的流動(dòng)性，影響食糜與腸道黏膜接觸，降低了底物和消化酶的擴(kuò)散速率，從而降低了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收率(Ikegami，1990)。最近的研究報(bào)道，日糧纖維能夠延緩饑餓，延長(zhǎng)飽感的原因可能是其能提高腸道內(nèi)容物的黏性調(diào)控動(dòng)物的食欲（MetteKristensen等，2011）。此外，日糧纖維的黏性特征能吸收大量的水分增加了胃的充盈感并觸及迷走神經(jīng)產(chǎn)生飽感（deGraaf等，2004）。

2.4持水性日糧纖維分子中含有大量的羥基、羧基等親水基團(tuán)，它能結(jié)合大量的水分。不同來(lái)源的日糧纖維由于其化學(xué)結(jié)構(gòu)、物理特性不同，持水性也有所區(qū)別。如魔芋葡甘露聚糖吸水后體積膨脹到自身的80～100倍（鐘剛瓊等，2005），攝取少量即有飽腹感。而不可溶性纖維如麩皮僅吸收2~3倍的水。日糧纖維的持水能力與豬的采食量呈負(fù)相關(guān)（Kyriazakis等，1995）。分析其原因可能是由于日糧纖維密度小，吸收后體積膨脹，對(duì)胃腸道有充盈感，引起飽腹感。這對(duì)于控制妊娠母豬的體況具有重要意義。此外，日糧纖維持水性通過(guò)其發(fā)酵可間接的增加動(dòng)物的排便量(Davidson等，1998)，減輕直腸內(nèi)壓力，有利于緩解便秘。總之，纖維的持水性可影響食糜在腸道的停留時(shí)間，從而影響腸道的生理活動(dòng)（Sood等，2008）。

2.5可發(fā)酵性日糧纖維不能被高等動(dòng)物酶解，只能通過(guò)微生物發(fā)酵降解。日糧中可發(fā)酵的碳水化合物在動(dòng)物后腸發(fā)酵產(chǎn)生的能量占可利用能量的7％～17%，這取決于日糧中可發(fā)酵碳水化合物的含量（Anguita等，2006）。可發(fā)酵底物產(chǎn)生的能量可為生長(zhǎng)育肥豬提供15%的維持能量（Dierick等，1989），為母豬提供30%的維持能量（Varel等，1997）。日糧纖維發(fā)酵可提供能量歸根結(jié)底是由于宿主細(xì)胞吸收和利用短鏈脂肪酸。日糧纖維的可發(fā)酵程度與其來(lái)源有關(guān)，因此為動(dòng)物提供的能量也有較大的差異。另外，日糧纖維在腸道微生物發(fā)酵的作用下，改變了腸道微生物區(qū)系。進(jìn)而調(diào)控了動(dòng)物腸道微生物區(qū)系的平衡并影響了動(dòng)物的健康（Leterme等，2006）。斷奶仔豬飼喂纖維日糧可代替部分抗生素預(yù)防腹瀉，促進(jìn)仔豬健康（Low等，1992）。分析其原因可能是日糧纖維發(fā)酵產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸（Volatilefattyacids）通過(guò)大腸吸收水分并抑制有害菌的生長(zhǎng)來(lái)預(yù)防仔豬腹瀉，除此之外，NSP發(fā)酵形成的酸性環(huán)境降低了具有毒性作用的胺的形成從而減少腹瀉（Aumaitre，1995）。Houdijk等（1999）添加果糖改變了后腸VFA組成（降低了乙酸的比例，提高了丙酸的比例），降低了大腸桿菌數(shù)量，增加了雙歧桿菌數(shù)量，這有利于緩解母豬圍產(chǎn)期的便秘和子宮炎-乳房炎-無(wú)乳癥的發(fā)生（Tabr－ling等，2003）。日糧纖維的理化性質(zhì)決定了其在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)中的功能，日糧纖維的營(yíng)養(yǎng)學(xué)功能與母豬的繁殖性能密切相關(guān)，其中日糧纖維是如何影響母豬產(chǎn)仔數(shù)的機(jī)制值得進(jìn)一步探討。