Abstract

Najveći napredak istraživanja ugljikohidrata u ishrani i zdravlju svinja je jasnija klasifikacija ugljikohidrata, koja se ne zasniva samo na njihovoj hemijskoj strukturi, već i na fiziološkim karakteristikama.Osim što su glavni izvor energije, različite vrste i strukture ugljikohidrata su korisne za ishranu i zdravstvene funkcije svinja.Oni su uključeni u promicanje performansi rasta i crijevne funkcije svinja, regulaciju crijevne mikrobne zajednice i regulaciju metabolizma lipida i glukoze.Osnovni mehanizam ugljikohidrata je kroz njegove metabolite (kratkolančane masne kiseline [SCFAs]) i uglavnom putem scfas-gpr43 / 41-pyy / GLP1, SCFAs amp / atp-ampk i scfas-ampk-g6pase / PEPCK puteva za regulaciju masti i metabolizam glukoze.Nove studije su procijenile optimalnu kombinaciju različitih vrsta i struktura ugljikohidrata, koje mogu poboljšati učinak rasta i probavljivost hranjivih tvari, promovirati funkciju crijeva i povećati obilje bakterija koje proizvode butirat kod svinja.Sve u svemu, uvjerljivi dokazi podržavaju gledište da ugljikohidrati igraju važnu ulogu u nutritivnim i zdravstvenim funkcijama svinja.Osim toga, određivanje sastava ugljikohidrata imat će teorijsku i praktičnu vrijednost za razvoj tehnologije ravnoteže ugljikohidrata kod svinja.

1. Predgovor

Polimerni ugljikohidrati, škrob i neskrobni polisaharidi (NSP) su glavne komponente ishrane i glavni izvori energije svinja, čineći 60% - 70% ukupnog energetskog unosa (Bach Knudsen).Vrijedi napomenuti da su raznolikost i struktura ugljikohidrata vrlo složeni, koji imaju različite učinke na svinje.Prethodne studije su pokazale da hranjenje škrobom s različitim omjerom amiloze prema amilozi (AM / AP) ima očigledan fiziološki odgovor na učinak rasta svinja (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008).Vjeruje se da dijetalna vlakna, uglavnom sastavljena od NSP, smanjuju iskorištavanje nutrijenata i neto energetsku vrijednost monogastričnih životinja (NOBLET i le, 2001).Međutim, unos dijetalnih vlakana nije uticao na performanse rasta prasadi (Han & Lee, 2005).Sve više i više dokaza pokazuje da dijetalna vlakna poboljšavaju morfologiju crijeva i barijernu funkciju prasadi, te smanjuju učestalost dijareje (Chen et al., 2015; Lndberg, 2014; Wu et al., 2018).Stoga je hitno potrebno proučiti kako efikasno iskoristiti složene ugljikohidrate u ishrani, posebno hranu bogatu vlaknima.Strukturne i taksonomske karakteristike ugljikohidrata i njihove nutritivne i zdravstvene funkcije za svinje moraju se opisati i uzeti u obzir u formulacijama hrane za životinje.NSP i rezistentni škrob (RS) su glavni neprobavljivi ugljikohidrati (wey et al., 2011), dok crijevna mikrobiota fermentira neprobavljive ugljikohidrate u kratkolančane masne kiseline (SCFA);Turnbaugh et al., 2006.).Osim toga, neki oligosaharidi i polisaharidi se smatraju probioticima životinja, koji se mogu koristiti za stimulaciju udjela Lactobacillus i Bifidobacterium u crijevima (Mikkelsen et al., 2004; Mø LBAK et al., 2007; Wellock et al. , 2008).Prijavljeno je da dodatak oligosaharida poboljšava sastav crijevne mikrobiote (de Lange et al., 2010).Kako bi se smanjila upotreba antimikrobnih promotora rasta u proizvodnji svinja, važno je pronaći druge načine za postizanje dobrog zdravlja životinja.Postoji mogućnost dodavanja više različitih ugljikohidrata u hranu za svinje.Sve više i više dokaza pokazuje da optimalna kombinacija škroba, NSP i MOS može potaknuti učinak rasta i probavljivost hranjivih tvari, povećati broj bakterija koje proizvode butirat i poboljšati metabolizam lipida odbijenih svinja do određene mjere (Zhou, Chen, et al. ., 2020. Zhou, Yu, et al., 2020.).Stoga je svrha ovog rada revidirati trenutna istraživanja o ključnoj ulozi ugljikohidrata u promicanju performansi rasta i crijevne funkcije, regulaciji crijevne mikrobne zajednice i metaboličkog zdravlja, te istražiti kombinaciju ugljikohidrata kod svinja.

2. Klasifikacija ugljikohidrata

Dijetetski ugljeni hidrati se mogu klasifikovati prema njihovoj molekularnoj veličini, stepenu polimerizacije (DP), vrsti veze (a ili b) i sastavu pojedinačnih monomera (Cummings, Stephen, 2007).Vrijedi napomenuti da se glavna klasifikacija ugljikohidrata zasniva na njihovom DP, kao što su monosaharidi ili disaharidi (DP, 1-2), oligosaharidi (DP, 3-9) i polisaharidi (DP, ≥ 10), koji se sastoje od skrob, NSP i glikozidne veze (Cummings, Stephen, 2007; Englyst et al., 2007; Tabela 1).Hemijska analiza je neophodna da bi se razumjeli fiziološki i zdravstveni efekti ugljikohidrata.Uz sveobuhvatniju hemijsku identifikaciju ugljenih hidrata, moguće ih je grupisati prema njihovom zdravstvenom i fiziološkom učinku i uključiti u opšti plan klasifikacije (englyst et al., 2007).Ugljikohidrati (monosaharidi, disaharidi i većina škroba) koje enzimi domaćini mogu probaviti i apsorbirati u tankom crijevu definirani su kao probavljivi ili dostupni ugljikohidrati (Cummings, Stephen, 2007).Ugljikohidrati koji su otporni na probavu u crijevima, ili se slabo apsorbiraju i metaboliziraju, ali se mogu razgraditi mikrobnom fermentacijom, smatraju se rezistentnim ugljikohidratima, kao što je većina NSP, neprobavljivi oligosaharidi i RS.U suštini, rezistentni ugljeni hidrati se definišu kao nesvarljivi ili neupotrebljivi, ali daju relativno tačniji opis klasifikacije ugljenih hidrata (englyst et al., 2007).

3.1 učinak rasta

Škrob se sastoji od dvije vrste polisaharida.Amiloza (AM) je vrsta linearnog škroba α(1-4) vezanog dekstrana, amilopektin (AP) je α(1-4) vezani dekstran, koji sadrži oko 5% dekstrana α(1-6) da formira razgranatu molekulu (tester et al., 2004).Zbog različitih molekularnih konfiguracija i struktura, škrobovi bogati AP lako se probavljaju, dok am bogati škrobovi nisu laki za varenje (Singh et al., 2010).Prethodne studije su pokazale da hranjenje škrobom s različitim omjerima AM/AP ima značajne fiziološke odgovore na učinak rasta svinja (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008).Unos hrane i efikasnost ishrane odbijenih svinja su se smanjivali sa povećanjem AM (regmi et al., 2011).Međutim, novi dokazi pokazuju da ishrane sa većim am povećavaju prosječni dnevni prirast i efikasnost hrane kod svinja u razvoju (Li et al., 2017.; Wang et al., 2019.).Osim toga, neki naučnici su izvijestili da hranjenje škroba u različitim omjerima AM/AP nije utjecalo na učinak rasta odbijenih prasadi (Gao et al., 2020A; Yang et al., 2015.), dok je prehrana s visokim AP povećala probavljivost nutrijenata odbijenih prasadi. svinje (Gao et al., 2020A).Dijetalna vlakna su mali dio hrane koji dolazi iz biljaka.Glavni problem je to što je više dijetetskih vlakana povezano sa nižim iskorišćenjem nutrijenata i nižom neto energetskom vrednošću (noble & Le, 2001).Naprotiv, umjereni unos vlakana nije utjecao na učinak rasta odbijenih svinja (Han & Lee, 2005; Zhang et al., 2013).Na efekte dijetalnih vlakana na iskorištavanje nutrijenata i neto energetsku vrijednost utiču karakteristike vlakana, a različiti izvori vlakana mogu biti veoma različiti (lndber, 2014).Kod odbijenih svinja, suplementacija vlaknima graška imala je veću stopu konverzije hrane od hranjenja kukuruznim vlaknima, sojinim vlaknima i vlaknima pšeničnih mekinja (Chen et al., 2014.).Slično, odbijena prasad tretirana kukuruznim mekinjama i pšeničnim mekinjama pokazala su veću efikasnost ishrane i povećanje težine od onih tretiranih sojinom ljuskom (Zhao et al., 2018).Zanimljivo je da nije bilo razlike u performansama rasta između grupe vlakana pšeničnih mekinja i grupe inulina (Hu et al., 2020).Pored toga, u poređenju sa prasadima iz grupe celuloze i grupe ksilana, suplementacija je bila efikasnija. β-glukan umanjuje performanse rasta prasadi (Wu et al., 2018).Oligosaharidi su ugljikohidrati male molekularne težine, srednji između šećera i polisaharida (voragen, 1998).Imaju važna fiziološka i fizičko-hemijska svojstva, uključujući nisku kalorijsku vrijednost i stimulaciju rasta korisnih bakterija, pa se mogu koristiti kao dijetetski probiotici (Bauer et al., 2006; Mussatto i mancilha, 2007).Dodatak hitozan oligosaharida (COS) može poboljšati probavljivost nutrijenata, smanjiti učestalost dijareje i poboljšati morfologiju crijeva, čime se poboljšava učinak rasta odbijenih svinja (Zhou et al., 2012).Osim toga, ishrana obogaćena cos može poboljšati reproduktivni učinak krmača (broj živih prasadi) (Cheng et al., 2015; Wan et al., 2017) i učinak rasta svinja u razvoju (wontae et al., 2008) .Dodatak MOS-a i fruktooligosaharida također može poboljšati performanse rasta svinja (Che et al., 2013; Duan et al., 2016; Wang et al., 2010; Wenner et al., 2013).Ovi izvještaji pokazuju da različiti ugljikohidrati imaju različite efekte na rast svinja (tabela 2a).

3.2 crijevna funkcija

Visok omjer am/ap škrob može poboljšati zdravlje crijeva (tribyrinmože se zaštititi za svinje) promoviranjem crijevne morfologije i regulacijom crijevne funkcije povezane s ekspresijom gena kod svinja koje se odbijaju (Han et al., 2012; Xiang et al., 2011).Odnos visine resica prema visini resica i dubina udubljenja ileuma i jejunuma bio je veći kada se hranio hranom sa visokim sadržajem ampula, a ukupna stopa apoptoze tankog crijeva bila je niža.Istovremeno je povećao i ekspresiju blokirajućih gena u duodenumu i jejunumu, dok je u grupi sa visokim AP povećana aktivnost saharoze i maltaze u jejunumu odbijenih svinja (Gao et al., 2020b).Slično tome, prethodni rad je otkrio da ishrana bogata am smanjuje pH, a ishrana bogata AP povećava ukupan broj bakterija u cekumu odbijenih svinja (Gao et al., 2020A).Dijetalna vlakna su ključna komponenta koja utječe na razvoj crijeva i funkciju svinja.Akumulirani dokazi pokazuju da dijetalna vlakna poboljšavaju morfologiju crijeva i funkciju barijere kod odbijenih svinja i smanjuju učestalost dijareje (Chen i sur., 2015; Lndber, 2014; Wu i sur., 2018).Nedostatak dijetalnih vlakana povećava osjetljivost patogena i narušava barijernu funkciju sluznice debelog crijeva (Desai et al., 2016), dok ishrana visoko netopivim vlaknima može spriječiti patogene povećanjem dužine resica kod svinja (hedemann et al., 2006. ).Različite vrste vlakana imaju različite efekte na funkciju barijere debelog crijeva i ileuma.Vlakna pšeničnih mekinja i graška poboljšavaju funkciju barijere crijeva regulacijom ekspresije TLR2 gena i poboljšanjem crijevnih mikrobnih zajednica u usporedbi s vlaknima kukuruza i soje (Chen et al., 2015.).Dugotrajno uzimanje vlakana graška može regulisati ekspresiju gena ili proteina povezanih s metabolizmom, čime se poboljšava barijera debelog crijeva i imunološka funkcija (Che et al., 2014.).Inulin u ishrani može izbjeći crijevne smetnje kod odbijenih prasadi povećanjem crijevne permeabilnosti (Awad et al., 2013).Vrijedi napomenuti da je kombinacija rastvorljivih (inulin) i netopivih vlakana (celuloze) efikasnija nego sama, što može poboljšati nutritivnu apsorpciju i funkciju crijevne barijere kod odbijenih svinja (Chen et al., 2019).Učinak dijetalnih vlakana na crijevnu sluznicu ovisi o njihovim komponentama.Prethodna studija je otkrila da ksilan pospješuje funkciju crijevne barijere, kao i promjene u spektru bakterija i metabolita, a glukan promovira funkciju crijevne barijere i zdravlje sluzokože, ali dodatak celuloze nije pokazao slične efekte kod svinja koje se odbijaju (Wu et al. , 2018).Oligosaharidi se mogu koristiti kao izvori ugljika za mikroorganizme u gornjem dijelu crijeva umjesto da se probavljaju i koriste.Dodatak fruktozi može povećati debljinu crijevne sluznice, proizvodnju maslačne kiseline, broj recesivnih stanica i proliferaciju crijevnih epitelnih stanica kod odbijenih svinja (Tsukahara et al., 2003).Pektinski oligosaharidi mogu poboljšati funkciju crijevne barijere i smanjiti crijevna oštećenja uzrokovana rotavirusom kod prasadi (Mao et al., 2017.).Osim toga, utvrđeno je da cos može značajno pospješiti rast crijevne sluznice i značajno povećati ekspresiju blokirajućih gena kod prasadi (WAN, Jiang i dr. na sveobuhvatan način, oni ukazuju na to da različite vrste ugljikohidrata mogu poboljšati rad crijeva funkcija prasadi (tabela 2b).

Sažetak i izgledi

Ugljikohidrati su glavni izvor energije svinja, koji se sastoji od raznih monosaharida, disaharida, oligosaharida i polisaharida.Termini zasnovani na fiziološkim karakteristikama pomažu u fokusiranju na potencijalne zdravstvene funkcije ugljikohidrata i poboljšavaju točnost klasifikacije ugljikohidrata.Različite strukture i vrste ugljikohidrata imaju različite učinke na održavanje performansi rasta, promicanje funkcije crijeva i mikrobne ravnoteže, te regulaciju metabolizma lipida i glukoze.Mogući mehanizam regulacije metabolizma lipida i glukoze ugljikohidratima temelji se na njihovim metabolitima (SCFA), koje fermentira crijevna mikrobiota.Konkretno, ugljikohidrati u ishrani mogu regulisati metabolizam glukoze putem scfas-gpr43 / 41-glp1 / PYY i ampk-g6pase / PEPCK puteva, i regulisati metabolizam lipida putem scfas-gpr43 / 41 i amp / atp-ampk puteva.Osim toga, kada su različite vrste ugljikohidrata u najboljoj kombinaciji, učinak rasta i zdravstvena funkcija svinja mogu se poboljšati.

Vrijedi napomenuti da će potencijalne funkcije ugljikohidrata u ekspresiji proteina i gena i metaboličkoj regulaciji biti otkrivene korištenjem visokopropusnih funkcionalnih proteomskih, genomskih i metabonomskih metoda.Na kraju, ali ne i najmanje važno, evaluacija različitih kombinacija ugljikohidrata je preduvjet za proučavanje raznovrsne prehrane ugljikohidrata u proizvodnji svinja.

Izvor: Animal Science Journal