خلاصة

أكبر تقدم لأبحاث الكربوهيدرات في تغذية الخنازير وصحتها هو التصنيف الأكثر وضوحًا للكربوهيدرات، والذي لا يعتمد فقط على تركيبها الكيميائي، ولكن يعتمد أيضًا على خصائصها الفسيولوجية.بالإضافة إلى كونها مصدر الطاقة الرئيسي، فإن الأنواع والهياكل المختلفة للكربوهيدرات مفيدة لوظائف التغذية والصحة للخنازير.إنهم يشاركون في تعزيز أداء النمو والوظيفة المعوية للخنازير، وتنظيم مجتمع الميكروبات المعوية، وتنظيم عملية التمثيل الغذائي للدهون والجلوكوز.الآلية الأساسية للكربوهيدرات هي من خلال مستقلباتها (الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة [SCFAs]) وبشكل رئيسي من خلال مسارات scfas-gpr43 / 41-pyy / GLP1 وSCFAs amp / atp-ampk وscfas-ampk-g6pase / PEPCK لتنظيم الدهون و ايض الجلوكوز.قامت دراسات جديدة بتقييم المزيج الأمثل من أنواع وهياكل مختلفة من الكربوهيدرات، والتي يمكن أن تحسن أداء النمو وهضم العناصر الغذائية، وتعزيز وظيفة الأمعاء، وزيادة وفرة البكتيريا المنتجة للزبدات في الخنازير.بشكل عام، تدعم الأدلة المقنعة الرأي القائل بأن الكربوهيدرات تلعب دورًا مهمًا في الوظائف الغذائية والصحية للخنازير.وبالإضافة إلى ذلك، فإن تحديد تركيبة الكربوهيدرات سيكون له قيمة نظرية وعملية لتطوير تكنولوجيا توازن الكربوهيدرات في الخنازير.

1. المقدمة

الكربوهيدرات البوليمرية، النشا والسكريات غير النشوية (NSP) هي المكونات الرئيسية للوجبات الغذائية ومصادر الطاقة الرئيسية للخنازير، وهو ما يمثل 60٪ - 70٪ من إجمالي استهلاك الطاقة (باخ كنودسن).تجدر الإشارة إلى أن تنوع وبنية الكربوهيدرات معقدة للغاية ولها تأثيرات مختلفة على الخنازير.أظهرت الدراسات السابقة أن التغذية بالنشا مع نسبة أميلوز إلى أميلوز مختلفة (AM / AP) لها استجابة فسيولوجية واضحة لأداء نمو الخنازير (Doti et al.، 2014؛ Vicente et al.، 2008).يُعتقد أن الألياف الغذائية، التي تتكون أساسًا من NSP، تقلل من استخدام المغذيات وصافي قيمة الطاقة للحيوانات أحادية المعدة (NOBLET and le، 2001).ومع ذلك، فإن تناول الألياف الغذائية لم يؤثر على أداء نمو الخنازير (Han & Lee, 2005).تظهر المزيد والمزيد من الأدلة أن الألياف الغذائية تعمل على تحسين شكل الأمعاء ووظيفة الحاجز للخنازير، وتقلل من حدوث الإسهال (Chen et al., 2015; Lndberg,2014； Wu et al., 2018).ولذلك، فمن الملح دراسة كيفية الاستفادة الفعالة من الكربوهيدرات المعقدة في النظام الغذائي، وخاصة الأعلاف الغنية بالألياف.يجب وصف الخصائص الهيكلية والتصنيفية للكربوهيدرات ووظائفها الغذائية والصحية للخنازير وأخذها في الاعتبار في تركيبات الأعلاف.NSP والنشا المقاوم (RS) هما الكربوهيدرات الرئيسية غير القابلة للهضم (wey et al.، 2011)، في حين أن الكائنات الحية الدقيقة المعوية تخمر الكربوهيدرات غير القابلة للهضم إلى أحماض دهنية قصيرة السلسلة (SCFAs)؛تورنبو وآخرون، 2006).بالإضافة إلى ذلك، تعتبر بعض السكريات قليلة التعدد والسكريات بمثابة بروبيوتيك للحيوانات، والتي يمكن استخدامها لتحفيز نسبة العصيات اللبنية والبيفيدوباكتريوم في الأمعاء (Mikkelsen et al., 2004; Mø LBAK et al., 2007; Wellock et al. ، 2008).تم الإبلاغ عن أن مكملات Oligosaccharide تعمل على تحسين تكوين الكائنات الحية الدقيقة المعوية (de Lange et al.، 2010).من أجل تقليل استخدام مضادات النمو المضادة للميكروبات في إنتاج الخنازير، من المهم إيجاد طرق أخرى لتحقيق صحة حيوانية جيدة.هناك فرصة لإضافة المزيد من مجموعة متنوعة من الكربوهيدرات إلى علف الخنازير.تظهر المزيد والمزيد من الأدلة أن المزيج الأمثل من النشا وNSP وMOS يمكن أن يعزز أداء النمو وهضم المغذيات، ويزيد من عدد البكتيريا المنتجة للزبدات، ويحسن استقلاب الدهون في الخنازير المفطومة إلى حد ما (تشو، تشن، وآخرون) ، 2020؛ تشو، يو، وآخرون، 2020).ولذلك، فإن الغرض من هذه الورقة هو مراجعة البحث الحالي حول الدور الرئيسي للكربوهيدرات في تعزيز أداء النمو ووظيفة الأمعاء، وتنظيم مجتمع الميكروبات المعوية والصحة الأيضية، واستكشاف مزيج الكربوهيدرات من الخنازير.

2. تصنيف الكربوهيدرات

يمكن تصنيف الكربوهيدرات الغذائية وفقًا لحجمها الجزيئي ودرجة البلمرة (DP) ونوع الاتصال (أ أو ب) وتكوين المونومرات الفردية (Cummings، Stephen، 2007).تجدر الإشارة إلى أن التصنيف الرئيسي للكربوهيدرات يعتمد على DP، مثل السكريات الأحادية أو السكريات الثنائية (DP, 1-2)، والسكريات قليلة التعدد (DP, 3-9) والسكريات المتعددة (DP, ≥ 10)، والتي تتكون من النشا و NSP والروابط الجليكوسيدية (Cummings، Stephen، 2007؛ Englyst et al.، 2007؛ Table 1).التحليل الكيميائي ضروري لفهم التأثيرات الفسيولوجية والصحية للكربوهيدرات.من خلال التحديد الكيميائي الأكثر شمولاً للكربوهيدرات، من الممكن تجميعها وفقًا لتأثيراتها الصحية والفسيولوجية وإدراجها في خطة التصنيف الشاملة (englyst et al., 2007).يتم تعريف الكربوهيدرات (السكريات الأحادية والسكريات الثنائية ومعظم النشويات) التي يمكن هضمها بواسطة الإنزيمات المضيفة وامتصاصها في الأمعاء الدقيقة على أنها كربوهيدرات قابلة للهضم أو متاحة (Cummings، Stephen، 2007).تعتبر الكربوهيدرات المقاومة للهضم المعوي، أو سيئة الامتصاص والتمثيل الغذائي، ولكنها قد تتحلل عن طريق التخمر الميكروبي، كربوهيدرات مقاومة، مثل معظم NSP والسكريات قليلة التعدد غير القابلة للهضم وRS.بشكل أساسي، يتم تعريف الكربوهيدرات المقاومة على أنها غير قابلة للهضم أو غير قابلة للاستخدام، ولكنها توفر وصفًا أكثر دقة نسبيًا لتصنيف الكربوهيدرات (englyst et al., 2007).

3.1 أداء النمو

يتكون النشا من نوعين من السكريات.الأميلوز (AM) هو نوع من الدكستران المرتبط بالنشا الخطي α (1-4) والأميلوبكتين (AP) هو ديكستران مرتبط بـ α (1-4) يحتوي على حوالي 5٪ ديكستران α (1-6) لتشكيل جزيء متفرع. (اختبار وآخرون، 2004).نظرًا لاختلاف التكوينات والهياكل الجزيئية، فإن النشويات الغنية بـ AP سهلة الهضم، في حين أن النشويات الغنية ليس من السهل هضمها (سينغ وآخرون، 2010).أظهرت الدراسات السابقة أن تغذية النشا بنسب مختلفة من AM / AP لها استجابات فسيولوجية كبيرة لأداء نمو الخنازير (Doti et al.، 2014؛ Vicente et al.، 2008).انخفض تناول العلف وكفاءة تغذية الخنازير المفطومة مع زيادة AM (regmi et al.، 2011).ومع ذلك، تشير الأدلة الناشئة إلى أن الأنظمة الغذائية التي تحتوي على نسبة عالية من الطاقة تزيد من متوسط ​​المكاسب اليومية وكفاءة التغذية للخنازير النامية (Li et al., 2017; Wang et al., 2019).بالإضافة إلى ذلك، أفاد بعض العلماء أن تغذية نسب AM / AP مختلفة من النشا لم تؤثر على أداء نمو الخنازير المفطومة (Gao et al., 2020A; Yang et al., 2015)، في حين أن النظام الغذائي المرتفع AP زاد من هضم العناصر الغذائية للفطام. الخنازير (جاو وآخرون، 2020A).الألياف الغذائية هي جزء صغير من الطعام الذي يأتي من النباتات.وتتمثل المشكلة الرئيسية في أن ارتفاع الألياف الغذائية يرتبط بانخفاض استخدام المغذيات وانخفاض صافي قيمة الطاقة (noble & Le، 2001).على العكس من ذلك، لم يؤثر تناول الألياف المعتدل على أداء نمو الخنازير المفطومة (Han & Lee, 2005; Zhang et al., 2013).تتأثر تأثيرات الألياف الغذائية على استخدام العناصر الغذائية وصافي قيمة الطاقة بخصائص الألياف، وقد تكون مصادر الألياف المختلفة مختلفة جدًا (lndber، 2014).في الخنازير المفطومة، كان للمكملات التي تحتوي على ألياف البازلاء معدل تحويل أعلاف أعلى من تغذية ألياف الذرة وألياف فول الصويا وألياف نخالة القمح (تشن وآخرون، 2014).وبالمثل، أظهرت الخنازير المفطومة المعالجة بنخالة الذرة ونخالة القمح كفاءة تغذية أعلى وزيادة في الوزن مقارنة بتلك المعالجة بقشر فول الصويا (Zhao et al., 2018).ومن المثير للاهتمام أنه لم يكن هناك اختلاف في أداء النمو بين مجموعة ألياف نخالة القمح ومجموعة الأنسولين (Hu et al., 2020).بالإضافة إلى ذلك، بالمقارنة مع الخنازير في مجموعة السليلوز ومجموعة الزيلان، كانت المكملات أكثر فعالية β-Glucan يضعف أداء نمو الخنازير (وو وآخرون، 2018).السكريات قليلة التعدد هي كربوهيدرات ذات وزن جزيئي منخفض، وهي متوسطة بين السكريات والسكريات (voragen, 1998).لديهم خصائص فسيولوجية وفيزيائية كيميائية مهمة، بما في ذلك القيمة الحرارية المنخفضة وتحفيز نمو البكتيريا المفيدة، لذلك يمكن استخدامها كبروبيوتيك غذائي (باور وآخرون، 2006؛ موساتو ومانسيلها، 2007).يمكن لمكملات الشيتوزان قليل السكاريد (COS) تحسين هضم العناصر الغذائية وتقليل حدوث الإسهال وتحسين شكل الأمعاء، وبالتالي تحسين أداء نمو الخنازير المفطومة (Zhou et al., 2012).بالإضافة إلى ذلك، يمكن للأنظمة الغذائية المكملة بالكوس أن تحسن الأداء الإنجابي للخنازير (عدد الخنازير الحية) (Cheng et al., 2015; Wan et al., 2017) وأداء النمو للخنازير النامية (wontae et al., 2008) .يمكن لمكملات MOS و fructooligosaccharide أيضًا تحسين أداء نمو الخنازير (Che et al.، 2013؛ Duan et al.، 2016؛ Wang et al.، 2010؛ Wenner et al.، 2013).تشير هذه التقارير إلى أن الكربوهيدرات المختلفة لها تأثيرات مختلفة على أداء نمو الخنازير (الجدول 2 أ).

3.2 وظيفة الأمعاء

ارتفاع نسبة النشا AM / AP يمكن أن يحسن صحة الأمعاء (تريبيرينيمكن حمايته للخنازير) من خلال تعزيز مورفولوجيا الأمعاء وتنظيم الوظيفة المعوية المتعلقة بالتعبير الجيني في الخنازير الفطام (Han et al.، 2012؛ Xiang et al.، 2011).كانت نسبة ارتفاع الزغابات إلى ارتفاع الزغب وعمق تجويف اللفائفي والصائم أعلى عند تغذيتها بنظام غذائي عالي الجودة، وكان معدل موت الخلايا المبرمج الإجمالي للأمعاء الدقيقة أقل.في الوقت نفسه، زاد أيضًا من التعبير عن حجب الجينات في الاثني عشر والصائم، بينما في مجموعة AP العالية، زادت أنشطة السكروز والمالتيز في الصائم لدى الخنازير المفطومة (Gao et al., 2020b).وبالمثل، وجد العمل السابق أن الأنظمة الغذائية الغنية خفضت الرقم الهيدروجيني وأن الأنظمة الغذائية الغنية بـ AP زادت من العدد الإجمالي للبكتيريا في أعور الخنازير المفطومة (Gao et al., 2020A).الألياف الغذائية هي العنصر الرئيسي الذي يؤثر على تطور الأمعاء ووظيفتها في الخنازير.تظهر الأدلة المتراكمة أن الألياف الغذائية تعمل على تحسين شكل الأمعاء ووظيفة الحاجز لدى الخنازير المفطومة، وتقلل من حدوث الإسهال (Chen et al., 2015; Lndber,2014； Wu et al., 2018).يزيد نقص الألياف الغذائية من قابلية مسببات الأمراض ويضعف وظيفة الحاجز في الغشاء المخاطي للقولون (Desai et al.، 2016)، في حين أن التغذية باستخدام نظام غذائي عالي الألياف غير قابلة للذوبان يمكن أن يمنع مسببات الأمراض عن طريق زيادة طول الزغب في الخنازير (hedemann et al.، 2006) ).الأنواع المختلفة من الألياف لها تأثيرات مختلفة على وظيفة القولون والحاجز اللفائفي.تعمل ألياف نخالة القمح والبازلاء على تعزيز وظيفة حاجز الأمعاء عن طريق تنظيم التعبير الجيني لـ TLR2 وتحسين المجتمعات الميكروبية المعوية مقارنة بألياف الذرة وفول الصويا (Chen et al.، 2015).يمكن أن يؤدي تناول ألياف البازلاء على المدى الطويل إلى تنظيم التعبير الجيني أو البروتيني المرتبط بعملية التمثيل الغذائي، وبالتالي تحسين حاجز القولون ووظيفة المناعة (Che et al., 2014).يمكن للإينولين في النظام الغذائي تجنب الاضطرابات المعوية في الخنازير المفطومة عن طريق زيادة نفاذية الأمعاء (عوض وآخرون، 2013).تجدر الإشارة إلى أن الجمع بين الألياف القابلة للذوبان (الإينولين) والألياف غير القابلة للذوبان (السليلوز) أكثر فعالية من وحده، مما يمكن أن يحسن الامتصاص الغذائي ووظيفة الحاجز المعوي في الخنازير المفطومة (Chen et al., 2019).يعتمد تأثير الألياف الغذائية على الغشاء المخاطي في الأمعاء على مكوناتها.وجدت دراسة سابقة أن الزيلان يعزز وظيفة الحاجز المعوي، فضلاً عن التغيرات في الطيف البكتيري والمستقلبات، وأن الجلوكان يعزز وظيفة الحاجز المعوي وصحة الغشاء المخاطي، لكن مكملات السليلوز لم تظهر تأثيرات مماثلة في فطام الخنازير (وو وآخرون. ، 2018).يمكن استخدام السكريات قليلة التعدد كمصادر كربون للكائنات الحية الدقيقة الموجودة في الجزء العلوي من الأمعاء بدلاً من هضمها واستخدامها.مكملات الفركتوز يمكن أن تزيد من سمك الغشاء المخاطي في الأمعاء، وإنتاج حمض الزبدة، وعدد الخلايا المتنحية وانتشار الخلايا الظهارية المعوية في الخنازير المفطومة (تسوكاهارا وآخرون، 2003).يمكن لسكريات البكتين قليلة التعدد أن تحسن وظيفة الحاجز المعوي وتقلل من تلف الأمعاء الناجم عن فيروس الروتا في الخنازير (Mao et al., 2017).بالإضافة إلى ذلك، فقد وجد أن الكوس يمكن أن يعزز بشكل كبير نمو الغشاء المخاطي في الأمعاء ويزيد بشكل كبير من التعبير عن الجينات المعوقة في الخنازير (WAN, Jiang, et al. بطريقة شاملة، تشير هذه إلى أن الأنواع المختلفة من الكربوهيدرات يمكن أن تحسن الأمعاء وظيفة الخنازير (الجدول 2 ب).

ملخص واحتمال

الكربوهيدرات هي مصدر الطاقة الرئيسي للخنازير، والتي تتكون من السكريات الأحادية المختلفة، والسكريات الثنائية، والسكريات قليلة السكريات، والسكريات المتعددة.تساعد المصطلحات المستندة إلى الخصائص الفسيولوجية على التركيز على الوظائف الصحية المحتملة للكربوهيدرات وتحسين دقة تصنيف الكربوهيدرات.الهياكل والأنواع المختلفة من الكربوهيدرات لها تأثيرات مختلفة على الحفاظ على أداء النمو، وتعزيز وظيفة الأمعاء والتوازن الميكروبي، وتنظيم استقلاب الدهون والجلوكوز.تعتمد الآلية المحتملة لتنظيم الكربوهيدرات في استقلاب الدهون والجلوكوز على مستقلباتها (SCFAs)، والتي يتم تخميرها بواسطة الكائنات الحية الدقيقة المعوية.على وجه التحديد، قد تنظم الكربوهيدرات في النظام الغذائي استقلاب الجلوكوز من خلال مسارات scfas-gpr43 / 41-glp1 / PYY وampk-g6pase / PEPCK، وتنظم استقلاب الدهون من خلال مسارات scfas-gpr43 / 41 وamp / atp-ampk.بالإضافة إلى ذلك، عندما تكون أنواع مختلفة من الكربوهيدرات في أفضل مزيج، قد يتحسن أداء النمو والوظيفة الصحية للخنازير.

تجدر الإشارة إلى أنه سيتم اكتشاف الوظائف المحتملة للكربوهيدرات في التعبير البروتيني والجيني وتنظيم التمثيل الغذائي باستخدام طرق البروتينات الوظيفية وعلم الجينوم وعلم التمثيل الغذائي عالية الإنتاجية.أخيرًا وليس آخرًا، يعد تقييم مجموعات الكربوهيدرات المختلفة شرطًا أساسيًا لدراسة الأنظمة الغذائية المتنوعة للكربوهيدرات في إنتاج الخنازير.

المصدر: مجلة علوم الحيوان