纖維消化動(dòng)力學(xué)研究進(jìn)展

營(yíng)養研究《飼料工業(yè)》·2007年第28卷第3期纖維消化動(dòng)力學(xué)研究進(jìn)展劉洪亮婁玉杰摘要消化動(dòng)力學(xué)是動(dòng)物營(yíng)養研究中的重要領(lǐng)域,因為動(dòng)物營(yíng)養研究的主要目的就是如何解決飼料的消化吸收與轉化的問(wèn)題。目前對于消化動(dòng)力學(xué)的研究主要集中在對于動(dòng)力學(xué)測定指標、動(dòng)力學(xué)影響因素方面的研究。著(zhù)重闡述纖維定義及作用,消化動(dòng)力學(xué)測定指標,影響纖維消化動(dòng)力學(xué)因素等方面的內容,為纖維的消化機理研究提供參考。關(guān)鍵詞纖維;消化動(dòng)力學(xué);動(dòng)物營(yíng)養中圖分類(lèi)號S852.21長(cháng)期以來(lái),纖維物質(zhì)利用問(wèn)題一直是人們關(guān)注的日糧纖維在動(dòng)物飼養中具有營(yíng)養與非營(yíng)養兩種焦點(diǎn),以往人們只是運用一些靜態(tài)的方法對其進(jìn)行一作用,通過(guò)影響與改變采食量、胃腸道運動(dòng)及消化酶些簡(jiǎn)單的評價(jià),但這些遠遠不能體現纖維真正的營(yíng)養的活性、消化道微生物區系和消化器官的組織機構等價(jià)值。隨著(zhù)各種指示劑的開(kāi)發(fā)及使用,人們開(kāi)始運用影響營(yíng)養物質(zhì)的利用。它的營(yíng)養作用主要表現在供能動(dòng)態(tài)的方法對粗飼料進(jìn)行評價(jià),結合瘺管技術(shù)、同位方面,適宜的纖維含量有利于構成合理的飼糧結構素技術(shù)及各種標記物,采用直接采集胃腸道食糜的方增加日糧容積,使胃腸道內的食糜有一定的空間,還法,真實(shí)地模擬粗飼料在胃腸道內的流動(dòng)和消化情可刺激胃腸的蠕動(dòng),有利于消化酶的消化作用。日糧況,更好地確定了纖維的營(yíng)養價(jià)值及在日糧中的作用纖維在胃腸道內的未發(fā)酵部分通過(guò)機械作用影響胃和地位。另外,纖維自身的一些理化性質(zhì)如成熟度、物腸道的蠕動(dòng)與食糜的滯留時(shí)間,而可發(fā)酵部分通過(guò)發(fā)理結構和顆粒大小,日糧中一些其它的化學(xué)成分以及酵產(chǎn)品來(lái)影響胃腸蠕動(dòng)和食糜流通速度。動(dòng)物的采食量也影響纖維的消化。本文著(zhù)重從這幾方2消化動(dòng)力學(xué)的測定指標面對纖維的消化動(dòng)力學(xué)進(jìn)行探討纖維物質(zhì)在動(dòng)物體內的消失包括消化、吸收與非1日糧纖維定義及作用消化物質(zhì)的離開(kāi)。采食量與消化率依賴(lài)于胃腸道內消日糧纖維是畜禽日糧的重要組成部分,目前還未化物與未消化物的比例,因此對于非消化物質(zhì)的研究見(jiàn)日糧纖維的最恰當的表達。對日糧纖維的定義有兩很重要。目前,人們對于食糜流通速度、食糜在胃腸種方法:一是生理學(xué)方法,把日糧纖維看成是一種不道內的滯留時(shí)間、食糜顆粒度等指標的研究較多被哺乳動(dòng)物消化酶所消化的日糧組成成分;一種是化胃腸道的運動(dòng)影響食糜的流通速度,食糜的流通學(xué)方法,把日糧纖維看成是一種非淀粉多糖(NSP)和速度又影響食糜與酶及胃腸道微生物作用的時(shí)間,從木質(zhì)素的總和。而影響酶的消化、微生物的發(fā)酵及營(yíng)養物質(zhì)吸收的時(shí)盧德勛(1998)指出,日糧纖維應當包括以下3層間。多數試驗表明,日糧纖維能提高食糜的流通速度含義:①纖維是日糧中一種有特殊營(yíng)養作用的復合成( Bardon和 Foramen,1983; Cherbut等,1997)。大多數分;②日糧纖維組成應包括結構性和非結構性成分兩研究者認為,日糧纖維降低了液體的排空速度,其原部分;③日糧纖維的分析方法應以全面反映日糧纖維因可能是由于纖維的持水性或是因為日糧纖維刺激的上述兩層含義為原則,并具有操作簡(jiǎn)便、易行、快胃腸液分泌造成的。另外,還有人認為,纖維根據其形速、重復性強等特點(diǎn)成膠體能力的不同可以不同程度地提高與降低消化道各段食糜的通過(guò)速度。不可溶性的纖維能提高通過(guò)速度,可溶性的纖維能降低通過(guò)速度。通過(guò)速度的提劉洪亮,吉林農業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,130118,吉林高使營(yíng)養物質(zhì)消化吸收的有效時(shí)間減少,造成營(yíng)養物省長(cháng)春市新城大街2888號質(zhì)的利用受限?？扇苄岳w維可降低通過(guò)率,但它們的婁玉杰通迅作者),單位及通訊地址同第一作者膠體化、離子交V凵中國煤化工化與吸收收稿日期:2006-10-16因此掩蓋了通CNMHG★基金項目:國家自然科學(xué)基金編號30571349)有學(xué)者研究發(fā)現,微生物對于日糧纖維的降解能劉洪亮等:纖維消化動(dòng)力學(xué)研究進(jìn)展營(yíng)養研究力與其排空時(shí)間呈負相關(guān)。這是由于日糧纖維的持水穩定性,并且基本上不被消化,這種復合物是目前所性造成的(low,1985; Graham和Aman,l99l;Cher-應用的顆粒相標記物中最獨特的一種。以鉻標記纖維nut,1997)。S. Van weyenberg等(2006)認為,平均滯留為指示劑,測定消化率和食糜流通率可獲得可靠的數時(shí)間是最好的描述馬的胃腸道食糜的動(dòng)力學(xué)參數,食據。鉻標記纖維能對特定食糜進(jìn)行標記,同時(shí)比較容糜的運動(dòng)時(shí)間在各個(gè)部位明顯不同,并且他認為動(dòng)物易測定,因此被認為是很有潛力的標記物。自身的一些因素和一些管理上的因素影響著(zhù)平均滯Co-EDTA易溶于水,現已廣泛用于瘤胃液相體留時(shí)間。體重增加、妊娠、泌乳等因素可能增加通過(guò)積和稀釋率的測定,分析方法簡(jiǎn)單,并且準確,在瘤胃率,減少平均滯留時(shí)間。中少量的Co-EDTA可能與顆粒食糜相結合,一部分另外,食糜的顆粒度影響胃腸道的運動(dòng),影響食復合物(<5%)被吸收,并從尿液中排岀,在大多數情糜在消化道內的平均滯留時(shí)間(MRT);同時(shí)它還影響況下,其誤差與測定結果相比是微不足道的著(zhù)胃腸道的充滿(mǎn)度,進(jìn)而影響采食量。未消化中性洗植物表皮蠟中的碳氬化合物即鏈烷烴早在半個(gè)滌纖維(INDF)的積累與降低牧草消化率有關(guān),表明未世紀以前就被證眀存在( Chibnal等,1934),天然的消化的中性洗滌纖維可能是限制采食量的重要因素。鏈烷烴與固體消化物有很強的結合能力,并有很高的有研究表明,非發(fā)酵纖維主要通過(guò)機械刺激對腸道運回收率,不被動(dòng)物體消化,非常適合作為動(dòng)態(tài)學(xué)研究動(dòng)產(chǎn)生影響。發(fā)酵纖維則通過(guò)機械刺激和發(fā)酵產(chǎn)物共的指示劑。鏈烷技術(shù)目前廣泛用于牧草分類(lèi),放牧家同影響腸道運動(dòng)( Cherbut等,1991)。飼喂高持水性的畜采食量、消化率與擇食性的研究上。天然的鏈烷烴纖維物質(zhì)能減慢食糜通過(guò)腸道的速度,但減小纖維長(cháng)作為消化動(dòng)力學(xué)的指示劑早已經(jīng)被提出( Mayes等度、提高飼養水平、增加粗精比能增加食糜的通過(guò)率。1988; Kafilzadeh和 Parker,1990),但真正應用于科學(xué)增加飼喂頻率不會(huì )影響食糜的通過(guò)率。試驗中還很少見(jiàn),只有 Maves等曾用其作過(guò)消化動(dòng)甄玉國(1998)通過(guò)對瘤胃動(dòng)態(tài)學(xué)的研究,認為態(tài)學(xué)研究的指示劑瘤胃流通速度是流通率和瘤胃池量的綜合參數,與干P. Huhtanen等(1995)用兩種不同飼糧水平飼喂物質(zhì)采食量(DMI)存在著(zhù)正相關(guān)關(guān)系。纖維在瘤胃中6頭瘺管牛,用鉻標記纖維、鐿(Yb)標記纖維與Co-的消化率受瘤胃流通速度、滯留時(shí)間、食糜顆粒度分EDTA分別作指示劑,結果表明,十二指腸以前位置的布、日糧種類(lèi)、瘤胃內環(huán)境參數的影響。張吉鹍等滯留時(shí)間占整個(gè)滯留時(shí)間的主要部分,整個(gè)消化道的(2005用不同粗飼料分級指數的日糧飼喂綿羊,發(fā)現滯留時(shí)間(TMRT)隨采食量增大而減少。F.J. Giraldez4組混合日糧在十二指腸、回腸的流通速度只有1組曾分別用鉻標記纖維和偶數鏈烷烴作指示劑測定羊差異不顯著(zhù)(P>0.05),其余3組間差異顯著(zhù)(P<0.05)。的排糞量(FO),整個(gè)消化道的平均滯留時(shí)間,k1(快速3影響消化動(dòng)力學(xué)的因素通過(guò)率)k2(慢速通過(guò)率)與食糜運動(dòng)時(shí)間(T),也表3.1指示劑明整個(gè)消化道的平均滯留時(shí)間與干物質(zhì)采食量消化動(dòng)力學(xué)研究的一個(gè)重點(diǎn)是指示劑,指示劑是(DMI)呈負相關(guān)。同時(shí),用鉻標記的牧草估測的k和用于監測食糜消化——包括化學(xué)(水解與合成)和物k2最低,而整個(gè)消化道的滯留時(shí)間最高。 Ohira等理(食糜流動(dòng))兩個(gè)方面的一種化合物,通常被用于估(1988)利用C-鏈烷烴、Yb標記纖維和鉻標記纖維測動(dòng)物消化道內容物的流動(dòng)情況,指示劑是動(dòng)物行為研究綿羊的消化動(dòng)力學(xué),相應的平均滯留時(shí)間為模式的最小化。只有結合指示劑來(lái)研究消化動(dòng)力學(xué)才41.8、357、35.4h,表明Cl-鏈烷烴作為動(dòng)力學(xué)的指示有意義。在研究纖維物質(zhì)降解動(dòng)態(tài)和平均滯留時(shí)間劑很有潛力時(shí),指示劑必須要與食糜各相緊密結合,以相同的速32植物的成熟度度通過(guò)消化道。如要確定流通速度,則不同指示劑在隨著(zhù)植物的不斷成熟,植株不同部位的纖維含量固態(tài)和液態(tài)食糜中的回收率與親合能力非常重要。目也隨之改變。這些變化會(huì )引起纖維物質(zhì)在動(dòng)物體內的前人們普遍認為較有澘力的指示劑有鉻標記纖維、消化和吸收程度的改變。冷季型牧草隨成熟度増加Co-EDTA、植物表皮蠟中的碳氫化合物(鏈烷烴)。細胞壁成分增加,導致干物質(zhì)消化率(DDM)下降。鉻標記纖維通過(guò)特定的媒染過(guò)程,使鉻與植物細 Reid Tyr(1964H中國煤化工況下,牧草胞壁間形成很強的復合物當媒染物中的鉻含量超過(guò)生長(cháng)每增加一天CNMHG。瘤胃消化8%時(shí),這種復合物在瘤胃液和酸性介質(zhì)中有良好的動(dòng)力學(xué)的研究表明,當牧草木質(zhì)化程度增加時(shí),不僅15營(yíng)養研究劉洪亮等:纖維消化動(dòng)力學(xué)研究進(jìn)展消化程度降低,消化速度也下降( Buxton和 Mertens,的負效應主要是通過(guò)降低瘤胃有效容重和增加瘤胃1995)。降解速度的變化對采食量有明顯影響,導致必纖維物質(zhì)流通速度及消化延遲時(shí)間來(lái)實(shí)現的。須增加非牧草物質(zhì)的補飼才能滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。 Cleale譚支良等(1999)研究了綿羊日糧中6個(gè)不同的和Bul(1%86)研究混播多年生牧草成熟階段對消化結構性碳水化合物(SC)與非結構性碳化合物(NSC)比的影響,結果發(fā)現,成熟期每增加21d,牧草消化率例(分別為3.52、3.32、2.86、2.64、240和1.88)對日糧纖降低10個(gè)百分點(diǎn)(與每天降低0.5個(gè)百分點(diǎn)一致),導維物質(zhì)在綿羊消化道不同部位流通量和消化率的影致毎天必須增加谷物0.8個(gè)百分點(diǎn)來(lái)滿(mǎn)足動(dòng)物能量響,結果表明,日糧中SC:NSC比例為240~264時(shí)需求。試驗中還發(fā)現,成熟牧草細胞壁消化速度只有不僅有利于粗飼料細胞壁碳水化合物成分在胃內的早期(2ld前)的一半。暖季型牧草(常為G4植物)成熟發(fā)酵,而且也能提高纖維物質(zhì)在后腸道的消化能力,期對消化速度和消化程度的影響相對于冷季牧草進(jìn)而使得綿羊對纖維物質(zhì)在整個(gè)消化道的消化能力較小。提高。日糧中增加谷物唯一的好處是提高營(yíng)養濃度M.Rine(2002)γ對不同成熟度的牧草研究發(fā)現,增加高質(zhì)量牧草,同樣能達到高谷物+低質(zhì)牧草日糧消化的中性洗滌纖維(DNDF)與未消化的中性洗滌纖的效率,同時(shí)還可降低成本。維(INDF)在瘤胃食糜的通過(guò)率上明顯不同(平均每小3.5動(dòng)物采食量時(shí)0.0141與0.0258),瘤胃食糜的通過(guò)率隨牧草的Wagner和 Loosli(1967)研究表明,當日糧中牧草成熟度增加而增加。但牧草成熟度不能阻止DM、比例降低時(shí),隨采食水平提高,日糧總消化率降低NDF、DNDF和INDF在瘤胃中的積累。Tyre和Moe(1974進(jìn)一步研究表明,隨采食量增加J.C. Burns(1997)用五種不同成熟度的牧草飼消化率下降的成分是:細胞壁(CW)為62%、纖維素為喂肉牛,結果表明,隨著(zhù)成熟度的增加,干物質(zhì)在胃腸80%、可溶性碳水化合物為3.2%。 Cleale和Bull986道內的平均滯留時(shí)間從64h上升到94h,流通率由研究表明,除牧草比例之外,牧草的質(zhì)量和類(lèi)型也影每小時(shí)33%下降到2.1%,且大顆粒(≥2.8mm)減小,響動(dòng)物采食量和日糧消化率。Moe等(1963)指出,高質(zhì)而小顆粒(≤0.5mm)增加。量青貯禾草對日糧消化率的抑制為2%,晚刈割低質(zhì)3.3物理結構和顆粒度禾草為6%牧草物理結構和顆粒大小影響著(zhù)纖維物質(zhì)在腸3.6動(dòng)物品種道內的流動(dòng)和降解。減小牧草顆粒會(huì )增加顆粒水合速B.M. Francoise(1990比較了鹿、山羊和綿羊對度和流通速度,從而減少消化時(shí)間,降低消化率。但另牧草的利用情況,結果表明,對纖維物質(zhì)的整體消化方面顆粒減小增加表面積和微生物向細胞壁的接能力是山羊>鹿>綿羊,山羊能更好地利用和消化木質(zhì)近,從而增加消化速度和消化率。牧草顆粒的大小影素。鹿的瘤胃液體流通率(FOR(56%/h)要顯著(zhù)高于響著(zhù)家畜的采食和咀嚼行為,并影響著(zhù)消化物質(zhì)的顆綿羊(10.4%/)與山羊(10.0%h)鹿的瘤胃固態(tài)食糜流粒分布和顆粒在消化道內的通過(guò)情況。W.Z.Yang通率在夏天要小于冬天,而綿羊與山羊則沒(méi)有變化(2001)用不同長(cháng)度顆粒的牧草和不同精粗比的牧液體FOR與固體FOR的比值,鹿要大于綿羊與山羊草飼喂泌乳期的奶牛,結果表明,草顆粒旳長(cháng)度是影山羊能更有效地利用粗纖維飼料,而鹿則喜食非結構響咀嚼行為的最主要的因素,咀嚼行為影響著(zhù)瘤胃食性的碳水化合物和高蛋白質(zhì)的日糧糜的通過(guò)速度。甄玉國(1998)在低水平補飼、自由采食粗飼料4日糧中其它成分的條件下,比較研究了羊草、玉米秸稈和楊樹(shù)葉3種高民等(1997)研究不同數量可發(fā)酵碳水化合多纖維粗飼料的消化動(dòng)態(tài)特點(diǎn)。結果表明:山羊的自物添加對青干草纖維物質(zhì)降解動(dòng)力學(xué)的影響效果,結由采食量、干物質(zhì)表觀(guān)消化率和瘤胃池量均高于綿羊果表明,添加玉米淀粉可明顯降低瘤胃有效容重,相(P<0.05或P<0.01);山羊對纖維特別是對木質(zhì)素的表應的使延遲時(shí)間、流通速度分別增加,結果使青干草觀(guān)消化率也高于綿羊(P<0.01);并且山羊瘤胃的食糜中性滌洗纖維澘在可消化率下降,影響效果顯著(zhù)P<流通率低于綿羊,食糜滯留時(shí)間(RRT長(cháng)于綿羊(P<0.05),但對瘤胃纖維物質(zhì)表面發(fā)酵率指數(SAF和潛001);但山羊液在可消化部分降解速度則沒(méi)有影響。這說(shuō)明在基礎日00),而固體食H中國煤化工于綿羊(P