營養(yǎng)研究《飼料工業(yè)》·2007年第28卷第3期纖維消化動力學(xué)研究進(jìn)展劉洪亮婁玉杰摘要消化動力學(xué)是動物營養(yǎng)研究中的重要領(lǐng)域,因為動物營養(yǎng)研究的主要目的就是如何解決飼料的消化吸收與轉(zhuǎn)化的問題。目前對于消化動力學(xué)的研究主要集中在對于動力學(xué)測定指標(biāo)、動力學(xué)影響因素方面的研究。著重闡述纖維定義及作用,消化動力學(xué)測定指標(biāo),影響纖維消化動力學(xué)因素等方面的內(nèi)容,為纖維的消化機理研究提供參考。關(guān)鍵詞纖維;消化動力學(xué);動物營養(yǎng)中圖分類號S852.21長期以來,纖維物質(zhì)利用問題一直是人們關(guān)注的日糧纖維在動物飼養(yǎng)中具有營養(yǎng)與非營養(yǎng)兩種焦點,以往人們只是運用一些靜態(tài)的方法對其進(jìn)行一作用,通過影響與改變采食量、胃腸道運動及消化酶些簡單的評價,但這些遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能體現(xiàn)纖維真正的營養(yǎng)的活性、消化道微生物區(qū)系和消化器官的組織機構(gòu)等價值。隨著各種指示劑的開發(fā)及使用,人們開始運用影響營養(yǎng)物質(zhì)的利用。它的營養(yǎng)作用主要表現(xiàn)在供能動態(tài)的方法對粗飼料進(jìn)行評價,結(jié)合瘺管技術(shù)、同位方面,適宜的纖維含量有利于構(gòu)成合理的飼糧結(jié)構(gòu)素技術(shù)及各種標(biāo)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(nèi)的食糜有一定的空間,還法,真實地模擬粗飼料在胃腸道內(nèi)的流動和消化情可刺激胃腸的蠕動,有利于消化酶的消化作用。日糧況,更好地確定了纖維的營養(yǎng)價值及在日糧中的作用纖維在胃腸道內(nèi)的未發(fā)酵部分通過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、物腸道的蠕動與食糜的滯留時間,而可發(fā)酵部分通過發(fā)理結(jié)構(gòu)和顆粒大小,日糧中一些其它的化學(xué)成分以及酵產(chǎn)品來影響胃腸蠕動和食糜流通速度。動物的采食量也影響纖維的消化。本文著重從這幾方2消化動力學(xué)的測定指標(biāo)面對纖維的消化動力學(xué)進(jìn)行探討纖維物質(zhì)在動物體內(nèi)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。采食量與消化率依賴于胃腸道內(nèi)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)的研究見日糧纖維的最恰當(dāng)?shù)谋磉_(dá)。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(nèi)的滯留時間、食糜顆粒度等指標(biāo)的研究較多被哺乳動物消化酶所消化的日糧組成成分;一種是化胃腸道的運動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)酵及營養(yǎng)物質(zhì)吸收的時盧德勛(1998)指出,日糧纖維應(yīng)當(dāng)包括以下3層間。多數(shù)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養(yǎng)作用的復(fù)合成( Bardon和 Foramen,1983; Cherbut等,1997)。大多數(shù)分;②日糧纖維組成應(yīng)包括結(jié)構(gòu)性和非結(jié)構(gòu)性成分兩研究者認(rèn)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(yīng)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,并具有操作簡便、易行、快胃腸液分泌造成的。另外,還有人認(rèn)為,纖維根據(jù)其形速、重復(fù)性強等特點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速度。不可溶性的纖維能提高通過速度,可溶性的纖維能降低通過速度。通過速度的提劉洪亮,吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,130118,吉林高使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)消化吸收的有效時間減少,造成營養(yǎng)物省長春市新城大街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(xiàn),微生物對于日糧纖維的降解能劉洪亮等:纖維消化動力學(xué)研究進(jìn)展?fàn)I養(yǎng)研究力與其排空時間呈負(fù)相關(guān)。這是由于日糧纖維的持水穩(wěn)定性,并且基本上不被消化,這種復(fù)合物是目前所性造成的(low,1985; Graham和Aman,l99l;Cher-應(yīng)用的顆粒相標(biāo)記物中最獨特的一種。以鉻標(biāo)記纖維nut,1997)。S. Van weyenberg等(2006)認(rèn)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(shù)時間是最好的描述馬的胃腸道食糜的動力學(xué)參數(shù),食據(jù)。鉻標(biāo)記纖維能對特定食糜進(jìn)行標(biāo)記,同時比較容糜的運動時間在各個部位明顯不同,并且他認(rèn)為動物易測定,因此被認(rèn)為是很有潛力的標(biāo)記物。自身的一些因素和一些管理上的因素影響著平均滯Co-EDTA易溶于水,現(xiàn)已廣泛用于瘤胃液相體留時間。體重增加、妊娠、泌乳等因素可能增加通過積和稀釋率的測定,分析方法簡單,并且準(zhǔn)確,在瘤胃率,減少平均滯留時間。中少量的Co-EDTA可能與顆粒食糜相結(jié)合,一部分另外,食糜的顆粒度影響胃腸道的運動,影響食復(fù)合物(<5%)被吸收,并從尿液中排岀,在大多數(shù)情糜在消化道內(nèi)的平均滯留時間(MRT);同時它還影響況下,其誤差與測定結(jié)果相比是微不足道的著胃腸道的充滿度,進(jìn)而影響采食量。未消化中性洗植物表皮蠟中的碳?xì)寤衔锛存溚闊N早在半個滌纖維(INDF)的積累與降低牧草消化率有關(guān),表明未世紀(jì)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(jié)合能力,并有很高的有研究表明,非發(fā)酵纖維主要通過機械刺激對腸道運回收率,不被動物體消化,非常適合作為動態(tài)學(xué)研究動產(chǎn)生影響。發(fā)酵纖維則通過機械刺激和發(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,放牧家同影響腸道運動( 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)能減慢食糜通過腸道的速度,但減小纖維長作為消化動力學(xué)的指示劑早已經(jīng)被提出( Mayes等度、提高飼養(yǎng)水平、增加粗精比能增加食糜的通過率。1988; Kafilzadeh和 Parker,1990),但真正應(yīng)用于科學(xué)增加飼喂頻率不會影響食糜的通過率。試驗中還很少見,只有 Maves等曾用其作過消化動甄玉國(1998)通過對瘤胃動態(tài)學(xué)的研究,認(rèn)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(shù),與干P. Huhtanen等(1995)用兩種不同飼糧水平飼喂物質(zhì)采食量(DMI)存在著正相關(guān)關(guān)系。纖維在瘤胃中6頭瘺管牛,用鉻標(biāo)記纖維、鐿(Yb)標(biāo)記纖維與Co-的消化率受瘤胃流通速度、滯留時間、食糜顆粒度分EDTA分別作指示劑,結(jié)果表明,十二指腸以前位置的布、日糧種類、瘤胃內(nèi)環(huán)境參數(shù)的影響。張吉鹍等滯留時間占整個滯留時間的主要部分,整個消化道的(2005用不同粗飼料分級指數(shù)的日糧飼喂綿羊,發(fā)現(xiàn)滯留時間(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(biāo)記纖維和偶數(shù)鏈烷烴作指示劑測定羊差異不顯著(P>0.05),其余3組間差異顯著(P<0.05)。的排糞量(FO),整個消化道的平均滯留時間,k1(快速3影響消化動力學(xué)的因素通過率)k2(慢速通過率)與食糜運動時間(T),也表3.1指示劑明整個消化道的平均滯留時間與干物質(zhì)采食量消化動力學(xué)研究的一個重點是指示劑,指示劑是(DMI)呈負(fù)相關(guān)。同時,用鉻標(biāo)記的牧草估測的k和用于監(jiān)測食糜消化——包括化學(xué)(水解與合成)和物k2最低,而整個消化道的滯留時間最高。 Ohira等理(食糜流動)兩個方面的一種化合物,通常被用于估(1988)利用C-鏈烷烴、Yb標(biāo)記纖維和鉻標(biāo)記纖維測動物消化道內(nèi)容物的流動情況,指示劑是動物行為研究綿羊的消化動力學(xué),相應(yīng)的平均滯留時間為模式的最小化。只有結(jié)合指示劑來研究消化動力學(xué)才41.8、357、35.4h,表明Cl-鏈烷烴作為動力學(xué)的指示有意義。在研究纖維物質(zhì)降解動態(tài)和平均滯留時間劑很有潛力時,指示劑必須要與食糜各相緊密結(jié)合,以相同的速32植物的成熟度度通過消化道。如要確定流通速度,則不同指示劑在隨著植物的不斷成熟,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。這些變化會引起纖維物質(zhì)在動物體內(nèi)的前人們普遍認(rèn)為較有澘力的指示劑有鉻標(biāo)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?xì)浠衔?鏈烷烴)。細(xì)胞壁成分增加,導(dǎo)致干物質(zhì)消化率(DDM)下降。鉻標(biāo)記纖維通過特定的媒染過程,使鉻與植物細(xì) Reid Tyr(1964H中國煤化工況下,牧草胞壁間形成很強的復(fù)合物當(dāng)媒染物中的鉻含量超過生長每增加一天CNMHG。瘤胃消化8%時,這種復(fù)合物在瘤胃液和酸性介質(zhì)中有良好的動力學(xué)的研究表明,當(dāng)牧草木質(zhì)化程度增加時,不僅15營養(yǎng)研究劉洪亮等:纖維消化動力學(xué)研究進(jìn)展消化程度降低,消化速度也下降( Buxton和 Mertens,的負(fù)效應(yīng)主要是通過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(dǎo)致必纖維物質(zhì)流通速度及消化延遲時間來實現(xiàn)的。須增加非牧草物質(zhì)的補飼才能滿足生產(chǎn)需要。 Cleale譚支良等(1999)研究了綿羊日糧中6個不同的和Bul(1%86)研究混播多年生牧草成熟階段對消化結(jié)構(gòu)性碳水化合物(SC)與非結(jié)構(gòu)性碳化合物(NSC)比的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn),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個百分點(與每天降低0.5個百分點一致),導(dǎo)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個百分點來滿足動物能量響,結(jié)果表明,日糧中SC:NSC比例為240~264時需求。試驗中還發(fā)現(xiàn),成熟牧草細(xì)胞壁消化速度只有不僅有利于粗飼料細(xì)胞壁碳水化合物成分在胃內(nèi)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?qū)w維物質(zhì)在整個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養(yǎng)濃度M.Rine(2002)γ對不同成熟度的牧草研究發(fā)現(xiàn),增加高質(zhì)量牧草,同樣能達(dá)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,同時還可降低成本。維(INDF)在瘤胃食糜的通過率上明顯不同(平均每小3.5動物采食量時0.0141與0.0258),瘤胃食糜的通過率隨牧草的Wagner和 Loosli(1967)研究表明,當(dāng)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,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(xì)胞壁(CW)為62%、纖維素為喂肉牛,結(jié)果表明,隨著成熟度的增加,干物質(zhì)在胃腸80%、可溶性碳水化合物為3.2%。 Cleale和Bull986道內(nèi)的平均滯留時間從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)量和類型也影每小時33%下降到2.1%,且大顆粒(≥2.8mm)減小,響動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(jié)構(gòu)和顆粒度禾草為6%牧草物理結(jié)構(gòu)和顆粒大小影響著纖維物質(zhì)在腸3.6動物品種道內(nèi)的流動和降解。減小牧草顆粒會增加顆粒水合速B.M. Francoise(1990比較了鹿、山羊和綿羊?qū)Χ群土魍ㄋ俣?從而減少消化時間,降低消化率。但另牧草的利用情況,結(jié)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(xì)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)要顯著高于響著家畜的采食和咀嚼行為,并影響著消化物質(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(nèi)的通過情況。W.Z.Yang通率在夏天要小于冬天,而綿羊與山羊則沒有變化(2001)用不同長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(jié)果表明,草顆粒旳長度是影山羊能更有效地利用粗纖維飼料,而鹿則喜食非結(jié)構(gòu)響咀嚼行為的最主要的因素,咀嚼行為影響著瘤胃食性的碳水化合物和高蛋白質(zhì)的日糧糜的通過速度。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、玉米秸稈和楊樹葉3種高民等(1997)研究不同數(shù)量可發(fā)酵碳水化合多纖維粗飼料的消化動態(tài)特點。結(jié)果表明:山羊的自物添加對青干草纖維物質(zhì)降解動力學(xué)的影響效果,結(jié)由采食量、干物質(zhì)表觀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?qū)w維特別是對木質(zhì)素的表應(yīng)的使延遲時間、流通速度分別增加,結(jié)果使青干草觀消化率也高于綿羊(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P<流通率低于綿羊,食糜滯留時間(RRT長于綿羊(P<0.05),但對瘤胃纖維物質(zhì)表面發(fā)酵率指數(shù)(SAF和潛001);但山羊液在可消化部分降解速度則沒有影響。這說明在基礎(chǔ)日00),而固體食H中國煤化工于綿羊(P