Резюме

Най-големият напредък в изследването на въглехидратите в храненето и здравето на свинете е по-ясната класификация на въглехидратите, която се основава не само на тяхната химична структура, но и на техните физиологични характеристики.Освен че са основен източник на енергия, различните видове и структури въглехидрати са полезни за хранителните и здравословни функции на свинете.Те участват в насърчаването на растежа и чревната функция на прасетата, регулирането на чревната микробна общност и регулирането на метаболизма на липидите и глюкозата.Основният механизъм на въглехидратите е чрез неговите метаболити (мастни киселини с къса верига [SCFAs]) и главно чрез scfas-gpr43 / 41-pyy / GLP1, SCFAs amp / atp-ampk и scfas-ampk-g6pase / PEPCK пътища за регулиране на мазнините и глюкозен метаболизъм.Нови проучвания са оценили оптималната комбинация от различни видове и структури въглехидрати, които могат да подобрят растежа и смилаемостта на хранителните вещества, да насърчат чревната функция и да увеличат изобилието от бактерии, произвеждащи бутират, при прасетата.Като цяло, убедителни доказателства подкрепят мнението, че въглехидратите играят важна роля в хранителните и здравословни функции на прасетата.В допълнение, определянето на въглехидратния състав ще има теоретична и практическа стойност за разработването на технология за въглехидратен баланс при свине.

1. Предговор

Полимерните въглехидрати, нишестето и полизахаридите без нишесте (NSP) са основните компоненти на диетите и основните енергийни източници на прасетата, като представляват 60% - 70% от общия енергиен прием (Бах Кнудсен).Струва си да се отбележи, че разнообразието и структурата на въглехидратите са много сложни, които имат различни ефекти върху прасетата.Предишни проучвания показват, че храненето с нишесте с различно съотношение амилоза към амилоза (AM / AP) има очевиден физиологичен отговор на растежа на прасетата (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008).Смята се, че диетичните фибри, съставени главно от NSP, намаляват усвояването на хранителни вещества и нетната енергийна стойност на едностомашни животни (NOBLET и le, 2001).Приемът на диетични фибри обаче не повлиява растежа на прасенцата (Han & Lee, 2005).Все повече и повече доказателства показват, че диетичните фибри подобряват чревната морфология и бариерната функция на прасенцата и намаляват честотата на диария (Chen et al., 2015; Lndberg，2014； Wu et al., 2018).Ето защо е необходимо спешно да се проучи как ефективно да се използват сложните въглехидрати в диетата, особено фуражите, богати на фибри.Структурните и таксономичните характеристики на въглехидратите и техните хранителни и здравословни функции за свинете трябва да бъдат описани и взети под внимание във формулировките на фуража.NSP и устойчивото нишесте (RS) са основните несмилаеми въглехидрати (wey et al., 2011), докато чревната микробиота ферментира несмилаемите въглехидрати в късоверижни мастни киселини (SCFA);Turnbaugh et al., 2006).В допълнение, някои олигозахариди и полизахариди се считат за пробиотици за животни, които могат да се използват за стимулиране на съотношението на Lactobacillus и Bifidobacterium в червата (Mikkelsen et al., 2004; Mø LBAK et al., 2007; Wellock et al. , 2008).Съобщава се, че добавянето на олигозахариди подобрява състава на чревната микробиота (de Lange et al., 2010).За да се сведе до минимум употребата на антимикробни стимулатори на растежа в свиневъдството, е важно да се намерят други начини за постигане на добро здраве на животните.Има възможност за добавяне на повече въглехидрати към храната за прасета.Все повече и повече доказателства показват, че оптималната комбинация от нишесте, NSP и MOS може да стимулира растежа и смилаемостта на хранителните вещества, да увеличи броя на бактериите, произвеждащи бутират, и да подобри липидния метаболизъм на отбити прасета до известна степен (Zhou, Chen, et al. ., 2020 г.; Джоу, Ю и др., 2020 г.).Ето защо целта на тази статия е да направи преглед на текущите изследвания върху ключовата роля на въглехидратите за насърчаване на растежа и чревната функция, регулиране на чревната микробна общност и метаболитно здраве и да проучи комбинацията от въглехидрати при прасетата.

2. Класификация на въглехидратите

Диетичните въглехидрати могат да бъдат класифицирани според техния молекулен размер, степен на полимеризация (DP), тип връзка (a или b) и състав на отделните мономери (Cummings, Stephen, 2007).Заслужава да се отбележи, че основната класификация на въглехидратите се основава на техния DP, като монозахариди или дизахариди (DP, 1-2), олигозахариди (DP, 3-9) и полизахариди (DP, ≥ 10), които са съставени от нишесте, NSP и гликозидни връзки (Cummings, Stephen, 2007; Englyst et al., 2007; Таблица 1).Химическият анализ е необходим, за да се разберат физиологичните и здравните ефекти на въглехидратите.С по-изчерпателна химическа идентификация на въглехидратите е възможно те да бъдат групирани според техните здравни и физиологични ефекти и да бъдат включени в общия класификационен план (englyst et al., 2007).Въглехидратите (монозахариди, дизахариди и повечето нишестета), които могат да бъдат усвоени от ензимите на гостоприемника и абсорбирани в тънките черва, се определят като смилаеми или налични въглехидрати (Cummings, Stephen, 2007).Въглехидрати, които са устойчиви на чревно храносмилане или слабо абсорбирани и метаболизирани, но могат да бъдат разградени от микробна ферментация, се считат за устойчиви въглехидрати, като повечето NSP, несмилаеми олигозахариди и RS.По същество резистентните въглехидрати се определят като несмилаеми или неизползваеми, но предоставят относително по-точно описание на класификацията на въглехидратите (englyst et al., 2007).

3.1 производителност на растеж

Нишестето се състои от два вида полизахариди.Амилозата (AM) е вид линейно нишесте α（ 1-4) свързан декстран, амилопектин (AP) е α（ 1-4) свързан декстран, съдържащ около 5% декстран α（ 1-6) за образуване на разклонена молекула (tester et al., 2004).Поради различни молекулни конфигурации и структури, богатите на AP нишестета са лесни за смилане, докато богатите на am нишестета не са лесни за смилане (Singh et al., 2010).Предишни проучвания показаха, че храненето с нишесте с различни съотношения AM / AP има значителни физиологични реакции към растежа на прасетата (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008).Приемът на фураж и ефективността на фуража на отбитите прасета намаляват с увеличаването на AM (regmi et al., 2011).Въпреки това, новопоявилите се доказателства съобщават, че диетите с по-високо съдържание на am увеличават средния дневен прираст и ефективността на фуража на растящите прасета (Li et al., 2017; Wang et al., 2019).В допълнение, някои учени съобщават, че храненето с различни съотношения AM / AP на нишесте не е повлияло на растежа на отбитите прасенца (Gao et al., 2020A; Yang et al., 2015), докато диетата с високо AP повишава усвояемостта на хранителните вещества на отбитите прасенца прасета (Gao et al., 2020A).Диетичните фибри са малка част от храната, която идва от растения.Основен проблем е, че по-високото съдържание на диетични фибри е свързано с по-ниско използване на хранителни вещества и по-ниска нетна енергийна стойност (noble & Le, 2001).Напротив, умереният прием на фибри не повлиява растежа на отбитите прасета (Han & Lee, 2005; Zhang et al., 2013).Ефектите на диетичните фибри върху оползотворяването на хранителните вещества и нетната енергийна стойност се влияят от характеристиките на фибрите и различните източници на фибри могат да бъдат много различни (lndber, 2014).При отбити прасета добавката с грахови фибри има по-висок процент на преобразуване на фуража, отколкото храненето с царевични фибри, соеви фибри и фибри от пшенични трици (Chen et al., 2014).По същия начин, отбити прасенца, третирани с царевични трици и пшенични трици, показват по-висока ефективност на храненето и наддаване на тегло от тези, третирани със соеви люспи (Zhao et al., 2018).Интересното е, че няма разлика в ефективността на растежа между групата с фибри от пшенични трици и групата с инулин (Hu et al., 2020).В допълнение, в сравнение с прасенцата в групата с целулоза и групата с ксилан, добавката е по-ефективна. β-Глюканът уврежда растежа на прасенцата (Wu et al., 2018).Олигозахаридите са въглехидрати с ниско молекулно тегло, междинни между захарите и полизахаридите (voragen, 1998).Те имат важни физиологични и физикохимични свойства, включително ниска калорична стойност и стимулиране на растежа на полезни бактерии, така че могат да се използват като диетични пробиотици (Bauer et al., 2006; Mussatto and mancilha, 2007).Добавянето на хитозанов олигозахарид (COS) може да подобри усвояемостта на хранителните вещества, да намали честотата на диария и да подобри чревната морфология, като по този начин подобрява растежа на отбитите прасета (Zhou et al., 2012).Освен това диетите, допълнени с cos, могат да подобрят репродуктивните характеристики на свинете майки (броя на живите прасенца) (Cheng et al., 2015; Wan et al., 2017) и растежа на растящите прасета (wontae et al., 2008) .Добавянето на MOS и фруктоолигозахарид също може да подобри растежа на прасетата (Che et al., 2013; Duan et al., 2016; Wang et al., 2010; Wenner et al., 2013).Тези доклади показват, че различните въглехидрати имат различни ефекти върху растежа на прасетата (таблица 2а).

3.2 чревна функция

Високото съотношение am/ap нишесте може да подобри здравето на червата (трибиринможе да го защити за прасета) чрез насърчаване на чревната морфология и регулиране на чревната функция, свързана с генната експресия при отбити прасета (Han et al., 2012; Xiang et al., 2011).Съотношението на височината на вилите към височината на вилите и дълбочината на вдлъбнатината на илеума и йеюнума е по-високо, когато се хранят с диета с високо съдържание на сутринта, а общата скорост на апоптоза на тънките черва е по-ниска.В същото време той също повишава експресията на блокиращи гени в дванадесетопръстника и йеюнума, докато в групата с високо AP активността на захарозата и малтазата в йеюнума на отбити прасета се повишава (Gao et al., 2020b).По същия начин, предишна работа установи, че богатите на am диети намаляват pH, а богатите на AP диети увеличават общия брой бактерии в цекума на отбити прасета (Gao et al., 2020A).Диетичните фибри са ключовият компонент, който влияе върху чревното развитие и функцията на свинете.Натрупаните доказателства показват, че диетичните фибри подобряват чревната морфология и бариерната функция на отбитите прасета и намаляват честотата на диария (Chen et al., 2015; Lndber，2014； Wu et al., 2018).Дефицитът на диетични фибри повишава чувствителността на патогените и нарушава бариерната функция на лигавицата на дебелото черво (Desai et al., 2016), докато храненето с диета с високо неразтворими фибри може да предотврати патогените чрез увеличаване на дължината на вилите при прасетата (hedemann et al., 2006). ).Различните видове влакна имат различен ефект върху функцията на бариерата на дебелото черво и илеума.Пшеничните трици и граховите влакна подобряват функцията на чревната бариера чрез регулиране на експресията на TLR2 ген и подобряване на чревните микробни общности в сравнение с царевичните и соевите влакна (Chen et al., 2015).Дългосрочното поглъщане на грахови фибри може да регулира свързаната с метаболизма генна или протеинова експресия, като по този начин подобрява бариерата на дебелото черво и имунната функция (Che et al., 2014).Инулинът в диетата може да избегне чревни смущения при отбити прасенца чрез увеличаване на чревната пропускливост (Awad et al., 2013).Струва си да се отбележи, че комбинацията от разтворими (инулин) и неразтворими фибри (целулоза) е по-ефективна, отколкото самостоятелно, което може да подобри усвояването на хранителните вещества и функцията на чревната бариера при отбити прасета (Chen et al., 2019).Ефектът на диетичните фибри върху чревната лигавица зависи от техните компоненти.Предишно проучване установи, че ксиланът насърчава функцията на чревната бариера, както и промените в бактериалния спектър и метаболитите, а глюканът насърчава функцията на чревната бариера и здравето на лигавицата, но добавянето на целулоза не показва подобни ефекти при отбиване на прасета (Wu et al. , 2018).Олигозахаридите могат да се използват като източници на въглерод за микроорганизмите в горната част на червата, вместо да се усвояват и използват.Добавянето на фруктоза може да увеличи дебелината на чревната лигавица, производството на маслена киселина, броя на рецесивните клетки и пролиферацията на чревни епителни клетки при отбити прасета (Tsukahara et al., 2003).Пектиновите олигозахариди могат да подобрят функцията на чревната бариера и да намалят чревните увреждания, причинени от ротавирус при прасенца (Mao et al., 2017).В допълнение, установено е, че cos може значително да насърчи растежа на чревната лигавица и значително да увеличи експресията на блокиращи гени при прасенца (WAN, Jiang, et al. по изчерпателен начин, те показват, че различни видове въглехидрати могат да подобрят чревната функция функция на прасенца (таблица 2b).

Обобщение и перспектива

Въглехидратите са основният енергиен източник на прасетата, който се състои от различни монозахариди, дизахариди, олигозахариди и полизахариди.Термините, базирани на физиологичните характеристики, помагат да се съсредоточи върху потенциалните здравословни функции на въглехидратите и подобряват точността на класификацията на въглехидратите.Различните структури и видове въглехидрати имат различен ефект върху поддържането на растежа, насърчаването на чревната функция и микробния баланс и регулирането на метаболизма на липидите и глюкозата.Възможният механизъм на въглехидратна регулация на метаболизма на липидите и глюкозата се основава на техните метаболити (SCFA), които се ферментират от чревната микробиота.По-конкретно, въглехидратите в диетата могат да регулират метаболизма на глюкозата чрез пътищата scfas-gpr43 / 41-glp1 / PYY и ampk-g6pase / PEPCK и да регулират метаболизма на липидите чрез пътищата scfas-gpr43 / 41 и amp / atp-ampk.В допълнение, когато различните видове въглехидрати са в най-добрата комбинация, производителността на растежа и здравната функция на прасетата могат да бъдат подобрени.

Струва си да се отбележи, че потенциалните функции на въглехидратите в експресията на протеини и гени и метаболитната регулация ще бъдат открити чрез използване на високопроизводителни функционални методи на протеомика, геномика и метабономика.Не на последно място, оценката на различни въглехидратни комбинации е предпоставка за изследване на разнообразни въглехидратни диети в свиневъдството.

Източник: Animal Science Journal