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【养殖】菊苣粕在动物生产中的应用进展

菊苣(Cichorium intybus L.)别名蓝菊、欧洲菊苣或法国苣荬菜,为菊科菊苣属多年生草本植物,于1997年由全国牧草品种审定委员会审定通过为引进牧草新品种,目前在我国各地区分布广泛。菊苣因含有丰富的菊糖(约占其块根干重的70%以上),常作为菊糖、低聚果糖及高果糖的生产原料。菊苣粕(CRP)为菊苣根提取菊糖后的粕类副产品。本文就菊苣粕的营养价值、生理学功能及其在养殖生产中的应用作一综述。

菊苣全株图鉴

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菊苣粕定义及营养特性

菊苣粕是菊苣根在提取菊糖过程中,经清洗除杂、切丝、连续渗出后的粕类副产品。菊苣粕约含干物质87%,粗蛋白质8.8%,中性洗涤纤维32%,酸性洗涤纤维24%,木质素2.0%。另外,菊苣粕和甜菜粕一样均含有较高的可溶性纤维,且菊苣粕至少约含7%的菊糖和27%的果胶。

菊苣别名蓝菊,也可栽培做观赏植物

1.1 果胶

果胶是一类复杂的聚合物,其半乳糖醛酸含量、中性糖含量、糖苷键组成、甲酯化和乙酰化、酰胺含量和分子质量不尽相同。这些分子内结构对部分理化性质,如食糜的溶解性和黏度有显著的影响。果胶虽不是细胞壁组成成分,但被认为是非淀粉多糖(NSP)的碳水化合物之一。非淀粉多糖是被称为膳食纤维的一类碳水化合物,主要指那些在小肠内不能被消化酶消化或消化率很低,但是却能被肠道微生物部分或全部发酵的碳水化合物。

研究发现,菊苣柏含细胞壁多糖(CWPs)(58%),这其中,果胶含量最高(62%),其次是纤维素(27%)和半纤维素(11%)。

1.2 菊糖

菊糖是天然果聚糖类碳水化合物。菊糖易溶于水,不能被胃和小肠消化吸收,但可以被后肠完全发酵利用产生挥发性脂肪酸(VFA)、气体和有机酸。菊糖具有膳食纤维及益生素的生理功能,是人类一种品质优良的功能性食品基料,并可以作为一种脂肪的替代物加以使用。菊糖在畜禽日粮中也具有积极的作用,可调节肠道平衡、改善动物脂肪代谢、促进钙吸收、促进动物生长、提高免疫、提高饲料利用率等。菊苣柏除富含细胞壁多糖(58%)外,还含菊糖(6%),作为储存多糖。

1.3 中性洗涤纤维

菊苣粕含中性洗涤纤维32%,酸性洗涤纤维24%。中性洗涤纤维(NDF)主要包括纤维素、半纤维素和木质素等成分,代表饲料中结构性碳水化合物,是饲料中被动物缓慢消化或不被消化的成分。NDF在反刍动物日粮中具有重要作用,日粮中含有一定量的中性洗涤纤维能够保证反刍动物唾液分泌、反刍行为及瘤胃内环境的正常和稳定,对反刍动物的采食量、营养物质消化率及其生产性能具有一定的调控作用。研究表明,在日粮中添加中性洗涤纤维,能提高仔猪肠道短链脂肪酸含量,降低粪便埃希氏菌属大肠杆菌数量,提高生长性能,并可显著提高妊娠母猪产仔性能,影响母猪血浆激素水平。

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菊苣粕在动物生产中的应用

2.1 在猪生产中的应用

在现代养猪生产中,很多高纤维原料被用于生猪饲养中,以改善肠道健康和动物福利。高纤维日粮的不足可降低养分利用率和能值。研究发现,猪对日粮纤维的消化率却表现出相当大的变异性,这与构成植物细胞壁的多糖化学组成相关。多糖结构对非淀粉多糖消化率有显著的影响,其中水溶性非淀粉多糖,如果胶,几乎可完全在猪后肠消化,而木质素和不溶性非淀粉多糖如纤维素和木聚糖,几乎不被消化。因此,使用具有较高水平的可溶性非淀粉多糖和较低水平的木质素的高纤维原料可以将养分利用率的负面影响降到最低。

Ivarsson等(2012)研究了菊苣作为纤维源,分别对断奶仔猪和生长猪消化率、肠道微生物和生长性能的影响。研究结果表明,菊苣这样的非淀粉多糖源和微生物及有机酸在机体内的产生之间存在极强的相关性。Bach Knudsen(2001)研究也发现非淀粉多糖源是决定日粮膳食纤维利用率的一个重要因素。Wellock等(2008)研究发现菊苣菊糖能够降低断奶腹泻。Shim等(2007)研究了不同菊糖类型(纯品、菊苣根、菊苣粕)的低聚果糖体外发酵对仔猪粪便微生物活性的影响。结果发现,缓慢发酵(高聚合度)和快速发酵(低聚合度)的果聚糖组合应用可能比单一类型的低聚果糖更有益于仔猪的肠道微生态系统健康。Liu等(2011)研究表明,肉仔鸡能够适应高水平的菊苣,并无任何消化紊乱的迹象,因此认为菊苣对肉仔鸡来说是一种适口性较好的富含纤维的饲料原料。这进一步表明菊苣的可溶性非淀粉多糖部分不会引起黏度问题。

Byrne等(2008)研究了菊苣根及菊糖活性成分对减少公猪异味的影响,发现菊苣能够潜在降低公猪猪肉膻味。Aluwé等(2011)研究了在公猪日粮中添加菊苣粕和菊苣根对公猪异味及肉品质的影响,发现其能极显著降低脂肪中粪臭素的浓度(P<0.001),并增加吲哚浓度(P=0.001),但雄甾烯酮浓度不受影响(P=0.803),并且猪肉的pH终值显著高于对照组(P<0.001)。Hansen等(1998)研究发现,菊苣菊糖能够有效降低结肠、直肠、血浆和背膘中粪臭素水平。

2.2 在反刍动物生产中的应用

在阉牛日粮中用湿菊苣粕(湿菊苣粕干物质10.3%,日粮干物质26.1%)或湿甜菜粕(湿甜菜粕干物质24.7%,日粮干物质45.6%)替代玉米青贮(日粮干物质49.0%)时发现,湿菊苣粕组干物质摄入量极显著低于其他两组(P<0.01),分析可能是由于湿菊苣粕的适口性差或水分含量过高引起。与湿甜菜粕组相比,湿菊苣粕组日增重无差异,料重比显著降低(P<0.05)。Sun等(2008)在体外研究了瘤胃纤维分解细菌对新鲜菊苣降解的容易程度及对细胞壁多糖果胶的影响。研究发现,菊苣主要是由毛螺菌和产琥珀酸丝状杆菌降解,而不是由生黄瘤胃球菌和丁酸弧菌降解。95%果胶由毛螺菌降解为糖醛酸,中性糖阿拉伯糖、半乳糖、鼠李糖。产琥珀酸丝状杆菌也能降解果胶,但速率要较毛螺菌慢。研究还发现,菊苣能在瘤胃中快速分解成小颗粒,主要原因可能是反刍动物采食新鲜菊苣后反刍时间缩短和采食量增加。因此湿菊苣粕目前的处理技术不适合饲喂反刍动物。

2.3 在兔生产中的应用

众所周知,膳食纤维对兔消化问题的预防起着重要作用。不溶性纤维和可溶性纤维及其在兔的营养和消化健康方面的相关性。

目前,在兔日粮中,主要的可溶性纤维源为甜菜粕、苹果渣和柑橘渣。Maertens等(2014)在研究菊苣粕是否可作为生长兔的可溶性纤维源时,将试验分为对照组、甜菜粕组(添加量13.5%)、菊苣粕10组(添加量10%)和菊苣粕20组(添加量20%)。各组日粮粗蛋白质(15.5%)和中性洗涤纤维(33.7%~34.9%)—样。对照组日粮可溶性纤维含量最低(7.3%),菊苣粕10组(9.9%)和甜菜粕组(10.6%)相近,菊苣粕20组(13.7%)最高。研究发现,菊苣粕富含可溶性纤维34%,使用量可高达20%,对生长兔的日增重、采食量和屠宰产量无不良影响,和甜菜粕一样均可显著降低料重比,可作为甜菜粕的替代物。

研究表明,菊糖型果聚糖是家畜的饲料重要组成部分。给家兔饲喂含菊糖型果聚糖的日粮有利于盲肠微生物活动和家兔的生长性能。但果聚糖商品纯品较贵,实际应用较为困难,因此富含果聚糖的植物来源原料,如菊苣根值得研究(含菊糖70%以上)。Volek等(2011)研究发现,与对照组相比,家兔日粮中添加10%干菊苣根,淀粉全消化道表观消化率极显著降低(P<0.001),而果聚糖全消化道表观消化率极显著提高(P<0.001),盲肠重量及内容物乳酸量显著提高(P<0.05),盲肠内容物pH值显著降低(P<0.05)。因此,推断菊苣根可作为家兔日粮天然菊糖型果聚糖来源之一,对盲肠发酵活动非常有利。Castellini(2007)研究发现,新鲜菊苣可提高断奶前幼兔的盲肠内容物的生化特性:低NH3、低pH和高挥发性脂肪酸,表明肠道微生物处于一个良好的发酵平衡;而断奶后饲喂新鲜菊苣可提高生长兔日采食量和日增重,但对屠宰重和料重比无影响。研究认为采食菊苣后,果寡糖和菊糖的最终代谢物为短链脂肪酸,主要是丙酸和丁酸,这有利于提高挥发性脂肪酸和降低pH值。

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小结

综上所述,菊苣粕作为非常规原料,由于富含果胶、菊糖、中性洗涤纤维等营养成分,在动物生产中具有广阔的应用前景,但有必要对其主要活性成分的作用机理进行进一步的深入研究。

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