早在公元130年，内科医生Galen在撰写《关于食品的特性》一书时，当写到“能刺激肠道排泄，也能阻止肠道排泄” 的食物时，提到了“Dietary Fiber”（膳食纤维）这一术语。在人类营养中，Hipsley首先使用术语“膳食纤维”，指出其包括木质素、纤维素和半纤维素。但是这一定义被忽略了接近20年，直到受到Mccance等以及Southgate研究的影响，Trowell等基于生理作用的考虑，提出膳食纤维的定义为：能够抵抗人类肠道消化酶水解作用的植物细胞壁残余物。随着人们对碳水化合物分子层面认知的不断深入，膳食纤维的定义也不断变化。如2009年，国际食品法典委员会（CAC）把膳食纤维定义为10个或更多单体单元的“碳水化合物聚合物”，其不能被人类小肠内源酶水解。另外由于人们对碳水化合物生理作用研究的深入，发现膳食纤维的发酵特性在人类健康中扮演着重要作用。因此，2000年5月美国谷物化学家协会（AACC）公布的膳食纤维定义为：指在人类小肠中抵抗消化和吸收的植物或类似碳水化合物的可食部分，在大肠中可全部或部分发酵。膳食纤维的这一定义也适用于其他单胃动物。

1.2 描述膳食纤维的指标

用于描述配合饲料和饲料原料纤维特性的膳食纤维成分（膳食纤维指标）分为两类：一类为化学分析方法指标，另一类为基于化学分析方法的计算法指标。基于如何分离纤维残渣和测定的方法，纤维的化学分析方法被分为三种：化学-重量法、酶-重量法和酶-化学法。

1.2.1 纤维的化学分析方法

1) 粗纤维法

粗纤维（Crude Fiber，CF）分析法是一种化学-重量法，是用于分析饲料原料的Weende概略分析法的一部分。粗纤维分析的目的是通过使用稀酸和稀碱溶液“煮”饲料，来模拟肠道和胰液分泌物的消化作用。在实验室内部或实验室间，粗纤维分析法的优点是误差小和可重复性强。而这种方法的缺点是只能测定出部分的纤维素和木质素。因此，CF不被认为是一种可接受的膳食纤维的定义，不适于描述猪饲料中的纤维组分（图1）。

2) 洗涤剂法

洗涤剂法（Van Soest）是一种化学-重量法，是由Van Soest在20世纪60年代发展起来的一种测定纤维含量的方法。此方法使用洗涤剂来逐步地抽提出中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）和酸性洗涤木质素（ADL）。测定NDF时，使用中性pH的溶液来消化饲料或饲料原料，从而测定出纤维的不可溶组分，例如，纤维素、半纤维素和木质素。因此，洗涤剂法在营养上的优势是其可以近似还原饲料原料中不可溶膳食纤维的组分（图1），且结果可重复。测定ADF时，通过使用酸性pH的溶液来消化日粮或饲料原料，测定出大部分的纤维素和木质素，在测定ADL时，使用硫酸来测定木质素含量。虽然与粗纤维法相比，洗涤剂法更优，但是洗涤剂法无法测定可溶膳食纤维，如果胶等的含量。因此使用这种方法测定，结果往往会低于实际总膳食纤维含量，尤其是含淀粉的饲料或饲料原料（图1）。

3) 总膳食纤维法

总膳食纤维法（Total Dietary Fiber，TDF）使用酶来模拟肠道内发生的过程。与洗涤剂法相比，TDF法克服了一些缺陷，可以获得更多的纤维组分。此法能够测定的总膳食纤维包括纤维素、半纤维素、低聚糖、木质素以及果胶等。另外，可以根据纤维在肠道中的溶解性将TDF分为可溶膳食纤维（Soluble Fiber）和不可溶膳食纤维（Insoluble Fiber）。可溶膳食纤维主要包括果胶、β-葡聚糖、果聚糖、瓜尔胶及阿拉伯木聚糖等，不可溶膳食纤维主要包括纤维素、半纤维素、木质素等。虽然TDF法测定结果较为准确，但还是有耗时、费力以及测定成本相对昂贵的缺点。

1.2.2 计算法得出的膳食纤维指标

除了纤维的化学分析方法获得的纤维指标外，也可以基于前者的测定值，通过公式计算而得出的膳食纤维指标。

1) 非淀粉多糖

非淀粉多糖（Non-starch Polysaccharides，NSP）不是直接由化学分析出来的，而是经计算而得。即饲料或原料中的淀粉被移除后，残余物主要含有纤维素、半纤维素、木质素和非纤维素多糖。荷兰CVB给出的计算公式为：

NSP = 1000 –水分 + ASH + CP + CFAT(h) +STAam + GOS + CF_DI×SUG + 0.92×LA + 0.5×(AC+ PR + BU)

注：ASH：粗灰分；CP：粗蛋白；CFAT(h)：粗脂肪；STAam：淀粉（酶法测定）；GOS：葡萄糖低聚糖；CF_DI×SUG：校正的葡萄糖；LA：乳酸；AC+ PR + BU：乙酸+丙酸+丁酸。

但是，非淀粉多糖这一指标不能将可发酵部分和不可发酵部分区分开来。根据纤维在动物后段肠道的可发酵性，可以将纤维分为可发酵非淀粉多糖（fNSP）或可发酵碳水化合物（fCH）。这两个指标对于评价单胃动物（包括猪）所用饲料原料的后肠发酵性具有重要意义。

2) 可发酵非淀粉多糖

可发酵非淀粉多糖（Fermentable Non-starch Polysaccharides, fNSP）是在NSP基础上，界定了NSP中可发酵的部分，其也是经计算而得。Blok等给出的计算公式为：

fNSP = dOM - dCP - dCFat - Starch - CF_Di×Sugars - LA - AA - Eth - PA - BA – GOS

注：dOM：可消化有机物；dCP：可消化粗蛋白；dCFat：可消化粗脂肪；Starch：淀粉；CF_Di×Sugars：校正的糖；LA：乳酸；AA：乙酸；Eth：乙醇；PA：丙酸；BA：丁酸；GOS：葡萄糖低聚糖。

3) 可发酵碳水化合物

可发酵碳水化合物（Fermentable Carbohydrates, fCH）将可发酵非淀粉多糖、可发酵淀粉和可发酵糖整合在一起，最大限度地涵盖了食物或饲料中可以在动物后段肠道发酵的组分。从评价纤维的发酵性来看，fCH优于fNSP。Blok等给出的计算公式为：

fCH = fNSP + Starchf + Sugarf

注：fNSP，可发酵非淀粉多糖；Starchf，可发酵淀粉；Sugarf，可发酵糖。

为了更好地理解“膳食纤维”的定义及其所包含的成分，笔者基于膳食纤维的定义和膳食纤维的指标，参照de Leeuw等对碳水化合物的分类，笔者绘制的碳水化物的示意图见图1。

那么，膳食纤维究竟包括哪些纤维成分呢？狭义上，如Hipsley所述膳食纤维仅包括植物细胞壁的组分（NDF），如纤维素、半纤维素和木质素。从生理学的角度来看，抗性淀粉、不可消化低聚糖和可发酵非淀粉多糖被包含在可溶膳食纤维组分中，它们也不能够被内源酶水解，从而成为肠道微生物发酵可利用的底物。因此，在广义上，膳食纤维包括抗性淀粉、不可消化低聚糖、非淀粉多糖和木质素。从图1可以看出，越向左侧纤维的发酵性越强，越向右侧纤维的发酵性越差；可溶膳食纤维的发酵性强，不可溶膳食纤维的发酵性较差。

2 母猪日粮膳食纤维水平

虽然膳食纤维对母猪机体健康颇有益处，但是如果膳食纤维在母猪日粮中添加量不当，也会对母猪造成危害。因此，确定膳食纤维在母猪日粮中适宜添加水平就显得十分重要。目前，有关母猪日粮中膳食纤维的添加水平尚无统一的营养标准，因此笔者整合了国内外许多权威专家、机构所采用的标准供养殖从业者参考。

2.1 常用指标的膳食纤维推荐水平

表1展示了基于不同膳食纤维指标的不同阶段母猪日粮中适宜纤维添加水平的推荐量。从粗纤维（CF）来看，不同研究的推荐量差异较大。尤其是母猪妊娠阶段，粗纤维的推荐量从5%至14%不等。从中性洗涤纤维（NDF）来看，推荐的妊娠母猪需要量从10.8%至19%，差异也很大。基于动物福利的考虑，荷兰“CVB”猪饲养手册”推荐妊娠母猪日粮的NSP含量为34%。Howarth等指出大多数的研究表明，在限制能量摄入的条件下，提高可溶膳食纤维和或不可溶膳食纤维的摄入，可以增加餐后饱感和降低随后的饥饿感。Reese等认为可溶性纤维和不可溶性纤维更适于评价日粮中的纤维水平。从表1的可溶纤维和不可溶纤维推荐量来看，母猪妊娠阶段的SF推荐量（2%～4%）以及ISF推荐量（20.5%）差异较小。关于母猪总膳食纤维需要量的研究较少，目前还没有推荐量。Oelke等研究了不同总膳食纤维（TDF）水平（15.6%、22.3%和28.2%）对妊娠母猪生理和行为的影响。结果表明，随着总膳食纤维量的增加，刻板行为降低。

2.2 描述发酵性的膳食纤维推荐水平

膳食纤维在母猪后段肠道的发酵，对于其血糖的稳定、饱感和纠正其刻板行为具有重要的影响。可发酵的膳食纤维在母猪后段肠道中，能够被肠道微生物发酵，产生数量可观的短链挥发性脂肪酸（SCFAs）。若母猪日粮中含有高比例的可发酵膳食纤维，那么母猪的能量供应方式就会发生从葡萄糖到短链挥发性脂肪酸（SCFAs）的转变。而纤维发酵产生SCFAs的速度较慢，因此可以降低餐后血糖峰值，维持更为统一的血糖和胰岛素模式。fNSP是描述膳食纤维发酵性的指标，de Leeuw等研究表明，饲喂母猪低fNSP（17.3%）和高fNSP（37.8%）日粮，结果表明饲喂高fNSP日粮的母猪，血糖和胰岛素水平更稳定，且采食后几小时内的身体活动更少。

由表2可知妊娠母猪对含有纤维原料日粮的自由采食量。从中可以看出，似乎限制自由采食量的因素不是日粮的体积（不同纤维源的容重不同）或每天粗纤维采食量，而是每天可发酵非淀粉多糖（fNSP）的采食量。遍及这些不同的纤维原料，当fNSP采食量为750～800 g/d时，妊娠母猪已经获得饱感，这一点已经在商业试验中被证实。所以在自由采食的条件下，以fNSP作为妊娠母猪纤维需要量的指标更为精准。可发酵碳水化合物（fCH）也是描述膳食纤维发酵性的指标，其涵盖的可发酵成分更广，但是目前关于fCH的母猪需要量的报道很少。

3 母猪饲料能量的精准测算

3.1 成年母猪对饲料的能量利用

与生长猪相比，成年猪具有更发达和容积更大的胃肠道、每千克体重更低的采食量以及更慢的食糜流通速度。研究发现，成年猪肠道纤维分解菌的数量大约是生长猪的6.7倍，成年猪具有更高的纤维素分解活性。这使得成年猪比生长猪具有更高的消化高纤维日粮的能力。Noblet等1980～2000年期间发表的共29篇研究的结果也证实了这一点。其得出的结论为：成年母猪对饲粮和原料的能量消化系数均比生长猪高，成年母猪对18种饲料原料的能量消化率也更高些。

同时，富含纤维的原料在纤维含量与组成方面不尽相同，它们的能量利用率差异也很大，那么这种差异是否是由于猪只对原料中不同化学成分的消化率存在差异造成的呢？前人研究表明，猪对纤维中的不同化学成分的消化系数的确存在很大差异。如粗纤维的消化系数低于半纤维素的消化系数。从消化率来看，与纤维素相比，非纤维多糖的单体和半纤维素有更高的平均消化率。因而，日粮纤维中具有高果胶或低木质素或高可溶纤维水平时（如甜菜渣），日粮纤维的消化率值会更高。日粮纤维中木质素和纤维素水平高时（如禾秆），则日粮纤维的消化率值最低。从能量消化系数和消化率可以看出，成年母猪对富含纤维的饲料原料的能量利用率更高。

3.2 成年母猪饲料净能值的计算公式

膳食纤维可以提供生长猪达30%的能量需要，而由于成年母猪与生长猪在饲料原料的能量利用率上存在较大差异，因此可以推断，饲料原料能够给母猪供应更高的能量。但是，我们熟知的美国NRC并未给出针对成年母猪的饲料能值，因此以NRC模型计算出的成年母猪饲料能值会低于实际能值，而法国农业科学研究院（INRA）在此方面给出了具体计算公式。

3.2.1 法国INRA净能公式

在法国INRA饲料体系中，饲料净能值是Noblet等根据61种日粮建立的公式估算的，下面三个公式是经常使用的：

NE2 = 0.121DCP + 0.350 DEE + 0.143 Starch + 0.119 Sugars + 0.086 DRes (RSD = 0.25)；

NE4 = 0.703 DE + 0.066 EE + 0.020 Starch – 0.041 CP– 0.041 CF (RSD = 0.18)；

NE7 = 0.730 ME + 0.055 EE + 0.015 Starch – 0.028 CP – 0.041 CF (RSD = 0.17)。

注：NE：净能；DCP：可消化粗蛋白；DEE：可消化粗脂肪；Starch：淀粉；Sugars：糖；DRes：可消化残渣；DRes=DOM-（DCP+DEE+淀粉和葡萄糖）。

在INRA中，NE值是上述三个公式所得值的平均值。对于公式NE2，母猪和生长猪之间在DCP、DEE和DRes存在差异。而对于公式NE4，母猪和生长猪之间的饲料原料消化率存在差异，导致两者在消化能间存在差异。而对于公式NE7，母猪和生长猪之间在尿能和气体能（甲烷能）之间存在差异，因此两者之间ME存在差异。与生长猪相比，同一饲料原料或日粮对于母猪的能量值更高。Goff等指出，膳食纤维对成年母猪起到能量供应的正贡献。因此，对于猪饲料，应推荐饲喂生长猪用和饲喂成年母猪用的两个能值。法国INRA在其猪饲料原料数据库中列出了常用纤维原料的生长猪和成年猪的净能值（表3）。从中可以看出，所有纤维原料的净能值，成年猪都高于生长猪。此外也可发现，在生长猪和成年猪之间，不同纤维源的净能值的差异也很大。例如，大豆皮的净能差异为2 MJ/kg，而脱脂米糠的净能差异仅为0.63 MJ/kg。

3.2.2 荷兰CVB 净能公式

2015年，Blok等提出了生长育肥猪的饲料和饲料原料的净能公式，其中适用于干饲料和饲料原料的公式如下：

NE (MJ/kg) = (10.8×dCP + 36.1×dCFat + 13.7×StarchAM + 12.4×Sugarse + 9.6×fCH) /1000

注：dCP：可消化粗蛋白；dCFat：可消化粗脂肪；StarchAM：酶法测定的淀粉；Sugarse：酶可消化糖；fCH（可发酵碳水化合物）为fNSP（可发酵非淀粉多糖）+ Starchf （可发酵淀粉）+ Sugarf （可发酵糖）之和。

与INRA的净能公式相比，该公式将不能被猪内源消化酶消化，但可被后段肠道消化的组分，即fCH在饲料或原料中的能量贡献直接整合进去，对比INRA的净能公式优势在于充分考虑了饲料和饲料原料中的可发酵部分。虽然同一饲料或饲料原料的fCH（fNSP、Starchf 和Sugarf）含量是固定的，但是生长育肥猪与母猪对fCH的后端肠道的发酵程度会有所差异。因此，若是通过试验评估出fCH在净能公式中适用于母猪的系数，就可以计算出对应于母猪的净能值。这需要研究者进行大量的母猪试验，以得出回归系数。如此才能为精准的计算母猪的饲料和饲料原料的净能值。

4 小结

基于膳食纤维在猪只后段肠道发酵对其产生的深远的生理影响，AACC在2000年公布的膳食纤维的定义显得更为合理。相应的，膳食纤维涵盖的成分应扩展到抗性淀粉、不可消化低聚糖和非淀粉多糖，而不仅仅是非淀粉多糖。我们应建立膳食纤维的概念，这会让我们在母猪饲料中更为重视和合理地利用膳食纤维。目前关于膳食纤维在猪只日粮中的添加水平尚无统一的营养标准，但从目前的研究结果看，可溶纤维水平用于限饲妊娠母猪饲料更为精准些，而fNSP水平用于自由采食的妊娠母猪更为精准。对于饲料应给与两个能值：一个针对生长猪，一个针对成年母猪。目前，能够计算成年母猪净能值的公式为法国INRA提出的净能公式。而荷兰CVB提出的净能公式更为合理，但想利用此公式计算对应于母猪的净能值，还需要进行大量的母猪试验研究。

本文选自《猪业科学》2020年第10期“营养与饲料”栏目：P80-85（版权归《猪业科学》所有，如转载，请注明出处）。阅读更多内容可见网站：http://www.csis.cn。

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