1 饲粮纤维的分类
表1 饲粮纤维的分类Table 1 Classification of dietary fiber |
| 分类依据 Classification basis | 主要类别 Main categories | 主要成分和来源 Main ingredients and sources | 参考文献 References |
|---|---|---|---|
来源 Source | 谷物类纤维 | 成分:纤维素、木质素、β-葡聚糖、阿拉伯木聚糖; 来源:小麦麸、黑麦、玉米皮 | [11-12] |
| 豆类和油料籽实纤维 | 成分:纤维素、果胶多糖、木质素和木聚糖; 来源:大豆皮、豆粕、菜籽粕 | [13-14] | |
| 水果蔬菜加工副产物 | 成分:纤维素、半纤维素、木质素、果胶; 来源:苹果渣、柑橘渣 | [15-16] | |
| 特种功能性纤维 | 成分:菊粉、低聚果糖;来源:菊苣、菊芋 | [17] | |
化学结构 Chemical structure | 非淀粉多糖 | 成分:纤维素、半纤维素、果胶; 来源:麸皮、豆类 | [18-20] |
| 抗性低聚糖 | 成分:低聚果糖、低聚半乳糖; 来源:菊苣根、菊芋 | ||
| 抗性淀粉 | 来源:土豆、玉米 | ||
| 木质素 | 来源:小麦秸秆、玉米芯 | ||
溶解性 Solubility | 可溶性纤维 | 成分:果胶、β-葡聚糖、部分半纤维素; 来源:燕麦、大麦、豆类 | [21-22] |
| 不可溶性纤维 | 成分:纤维素、大部分半纤维素、木质素; 来源:麦麸、米糠、大豆皮 | ||
发酵特性 Fermentation property | 可发酵纤维 | 成分:果胶、β-葡聚糖、菊粉; 来源:甜菜粕、燕麦、大麦、菊芋 | [23] |
| 不可发酵纤维 | 成分:木质素、部分半纤维素;来源:木质化秸秆 |
2 饲粮纤维在单胃动物体内的发酵特性
2.1 发酵部位
表2 单胃动物后肠道纤维发酵的规律及产物Table 2 Patterns and products of fiber fermentation in hindgut of monogastric animals |
| 发酵部位 Fermentation sites | 物种 Species | 纤维组分 Fiber components | 发酵特征 Fermentation characteristics | 主要SCFAs产物 Main SCFAs products | 参考文献 References |
|---|---|---|---|---|---|
盲肠 Cecum | 猪、家禽 | 可溶性纤维(果胶、 β-葡聚糖、部分半纤维素) | 发酵速度快,微生物活性高, 是后肠发酵核心区域 | 乙酸、丙酸、丁酸 (乙酸主导) | [28-30] |
| 猪、家禽 | 不溶性纤维(纤维素、 木质素结合纤维) | 发酵程度有限,主要促进肠道 蠕动和内容物通过 | 少量乙酸 | [31-32] | |
| 结肠近端 Proximal colon | 猪 | 半纤维素、抗性淀粉、 可溶性阿拉伯木聚糖 | 发酵强度高,短链脂肪酸 (SCFAs)生成最为集中 | 乙酸、丁酸 | [27,33] |
| 结肠中段 Middle colon | 猪 | 纤维素、半纤维素、 抗性淀粉 | 发酵速率中等, SCFAs持续释放 | 乙酸、丙酸 | [34-35] |
| 结肠远端 Distal colon | 猪 | 难发酵纤维残余 (纤维素、木质素) | 可利用底物减少,微生物发酵 活性明显下降 | 以乙酸为主 | [36-37] |
2.2 主要发酵产物及其生理功能
表3 SCFAs产生途径及主要生理功能Table 3 Production pathways and main physiological functions of SCFAs |
| SCFAs类型 Types of SCFAs | 主要产生途径 Main production pathways | 关键微生物群 Key microbiota | 主要生理功能 Main physiological functions | 参考文献 References |
|---|---|---|---|---|
| 乙酸 Acetic acid | 多种碳水化合物经糖 酵解途径生成乙酰辅酶A, 随后转化为乙酸 | 拟杆菌属、普雷沃氏 菌属、双歧杆菌属 | 为外周组织提供能量底物; 降低肠道pH,抑制病原菌; 参与脂质代谢调控 | [57-58] |
| 丙酸 Propionic acid | 琥珀酸途径(主要)和 丙二醇途径,由己糖和 脱氧糖发酵生成 | 拟杆菌门、韦荣氏球菌属、 普雷沃氏菌属 | 进入肝脏参与糖异生; 调节葡萄糖稳态; 调节肠道免疫 | [41,59-60] |
| 丁酸 Butyric acid | 2分子乙酰辅酶A缩合, 经丁酰辅酶A途径 生成丁酸 | 粪杆菌属、罗氏菌属、 梭菌属Ⅳ和ⅩⅣa类群 | 结肠上皮细胞主要能量来源; 增强肠道屏障功能; 抗炎和免疫调节 | [61-62] |
| 异丁酸、异戊酸 Isobutyric acid, isovaleric acid | 支链氨基酸(缬氨酸、 亮氨酸、异亮氨酸) 发酵产生 | 普雷沃氏菌科、毛螺菌科 | 反映蛋白质发酵水平 | [63-64] |
2.3 SCFAs的吸收和转运
3 SCFAs对单胃动物肠道健康的调控
3.1 SCFAs强化机械屏障和化学屏障
3.2 SCFAs调节免疫屏障
3.3 SCFAs稳定微生物屏障
图1 饲粮纤维源短链脂肪酸对单胃动物肠道健康的调控作用SCFAs:短链脂肪酸 short-chain fatty acids;Occludin:闭合蛋白;Claudin:密封蛋白;ZO:闭锁小带蛋白 zonula occludens;HDAC:组蛋白去乙酰化酶 histone deacetylase;MUC2:黏蛋白2 mucin 2;IL-10:白细胞介素-10 interleukin-10;IL-17:白细胞介素-17 interleukin-17;IL-22:白细胞介素-22 interleukin-22;Tregs:调节性T细胞 regulatory T cells;Th17:辅助性T细胞17 T helper cell 17;GRCR:G蛋白偶联受体 G protein-coupled receptor;Escherichia coli:大肠杆菌;Salmonella:沙门氏菌;Lactobacillus:乳杆菌属。 Fig.1 Regulatory effects of dietary fiber-derived short-chain fatty acids on gut health of monogastric animals |

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