Resum

El major progrés de la investigació dels hidrats de carboni en nutrició i salut del porc és la classificació més clara dels hidrats de carboni, que no només es basa en la seva estructura química, sinó també en les seves característiques fisiològiques.A més de ser la principal font d'energia, els diferents tipus i estructures d'hidrats de carboni són beneficiosos per a les funcions de nutrició i salut dels porcs.Estan implicats en la promoció del rendiment del creixement i la funció intestinal dels porcs, la regulació de la comunitat microbiana intestinal i la regulació del metabolisme dels lípids i la glucosa.El mecanisme bàsic dels hidrats de carboni és a través dels seus metabòlits (àcids grassos de cadena curta [SCFA]) i principalment a través de les vies scfas-gpr43 / 41-pyy / GLP1, SCFAs amp / atp-ampk i scfas-ampk-g6pase / PEPCK per regular el greix i metabolisme de la glucosa.Nous estudis han avaluat la combinació òptima de diferents tipus i estructures d'hidrats de carboni, que poden millorar el rendiment del creixement i la digestibilitat dels nutrients, promoure la funció intestinal i augmentar l'abundància de bacteris productors de butirat en els porcs.En general, l'evidència convincent avala la visió que els carbohidrats tenen un paper important en les funcions nutricionals i sanitàries dels porcs.A més, la determinació de la composició d'hidrats de carboni tindrà un valor teòric i pràctic per al desenvolupament de la tecnologia d'equilibri de carbohidrats en porcs.

1. Pròleg

Els hidrats de carboni polimèrics, el midó i els polisacàrids sense midó (NSP) són els components principals de les dietes i les principals fonts d'energia dels porcs, representant entre el 60% i el 70% de la ingesta energètica total (Bach Knudsen).Val la pena assenyalar que la varietat i l'estructura dels hidrats de carboni són molt complexes, que tenen diferents efectes sobre els porcs.Estudis anteriors han demostrat que l'alimentació amb midó amb diferent proporció d'amilosa a amilosa (AM / AP) té una resposta fisiològica òbvia al rendiment de creixement dels porcs (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008).Es creu que la fibra dietètica, composta principalment per NSP, redueix la utilització de nutrients i el valor energètic net dels animals monogàstrics (NOBLET i le, 2001).Tanmateix, la ingesta de fibra dietètica no va afectar el rendiment de creixement dels garrins (Han i Lee, 2005).Cada cop hi ha més evidències que mostren que la fibra dietètica millora la morfologia intestinal i la funció de barrera dels garrins i redueix la incidència de la diarrea (Chen et al., 2015; Lndberg，2014； Wu et al., 2018).Per tant, és urgent estudiar com utilitzar eficaçment els hidrats de carboni complexos de la dieta, especialment els pinsos rics en fibra.Les característiques estructurals i taxonòmices dels hidrats de carboni i les seves funcions nutricionals i sanitàries per als porcs s'han de descriure i tenir en compte en les formulacions de pinsos.NSP i midó resistent (RS) són els principals hidrats de carboni no digeribles (wey et al., 2011), mentre que la microbiota intestinal fermenta els hidrats de carboni no digeribles en àcids grassos de cadena curta (SCFA);Turnbaugh et al., 2006).A més, alguns oligosacàrids i polisacàrids es consideren probiòtics d'animals, que es poden utilitzar per estimular la proporció de Lactobacillus i Bifidobacterium a l'intestí (Mikkelsen et al., 2004; M ø LBAK et al., 2007; Wellock et al. , 2008).S'ha informat que la suplementació d'oligosacàrids millora la composició de la microbiota intestinal (de Lange et al., 2010).Per tal de minimitzar l'ús de promotors del creixement antimicrobians en la producció porcina, és important trobar altres maneres d'aconseguir una bona salut animal.Hi ha l'oportunitat d'afegir més varietat d'hidrats de carboni a l'alimentació del porc.Cada cop hi ha més proves que mostren que la combinació òptima de midó, NSP i MOS pot promoure el rendiment del creixement i la digestibilitat dels nutrients, augmentar el nombre de bacteris productors de butirat i millorar el metabolisme dels lípids dels porcs deslletats fins a cert punt (Zhou, Chen, et al. ., 2020; Zhou, Yu, et al., 2020).Per tant, l'objectiu d'aquest article és revisar la investigació actual sobre el paper clau dels hidrats de carboni en la promoció del rendiment del creixement i la funció intestinal, la regulació de la comunitat microbiana intestinal i la salut metabòlica, i explorar la combinació d'hidrats de carboni dels porcs.

2. Classificació dels hidrats de carboni

Els hidrats de carboni dietètics es poden classificar segons la seva mida molecular, grau de polimerització (DP), tipus de connexió (a o b) i composició dels monòmers individuals (Cummings, Stephen, 2007).Val a dir que la classificació principal dels hidrats de carboni es basa en el seu DP, com els monosacàrids o disacàrids (DP, 1-2), els oligosacàrids (DP, 3-9) i els polisacàrids (DP, ≥ 10), que estan compostos per midó, NSP i enllaços glicosídics (Cummings, Stephen, 2007; Englyst et al., 2007; Taula 1).L'anàlisi química és necessària per entendre els efectes fisiològics i sobre la salut dels hidrats de carboni.Amb una identificació química més completa dels hidrats de carboni, és possible agrupar-los segons els seus efectes sobre la salut i fisiològics i incloure'ls en el pla de classificació global (englyst et al., 2007).Els hidrats de carboni (monosacàrids, disacàrids i la majoria dels midons) que poden ser digerits pels enzims hoste i absorbits a l'intestí prim es defineixen com a hidrats de carboni digeribles o disponibles (Cummings, Stephen, 2007).Els hidrats de carboni resistents a la digestió intestinal, o mal absorbits i metabolitzats, però que poden degradar-se per fermentació microbiana, es consideren hidrats de carboni resistents, com la majoria de NSP, oligosacàrids indigeribles i RS.Essencialment, els hidrats de carboni resistents es defineixen com a indigeribles o inutilitzables, però proporcionen una descripció relativament més precisa de la classificació dels hidrats de carboni (Englyst et al., 2007).

3.1 rendiment de creixement

El midó es compon de dos tipus de polisacàrids.L'amilosa (AM) és una mena de midó lineal α（ 1-4) dextran enllaçat, l'amilopectina (AP) és un α（ 1-4) dextran enllaçat, que conté aproximadament un 5% de dextran α（ 1-6) per formar una molècula ramificada (tester et al., 2004).A causa de les diferents configuracions i estructures moleculars, els midons rics en AP són fàcils de digerir, mentre que els midons rics no són fàcils de digerir (Singh et al., 2010).Estudis anteriors han demostrat que l'alimentació amb midó amb diferents proporcions AM / AP té respostes fisiològiques significatives al rendiment de creixement dels porcs (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008).La ingesta i l'eficiència de l'alimentació dels porcs deslletats van disminuir amb l'augment de l'AM (regmi et al., 2011).Tanmateix, les evidències emergents informen que les dietes amb més am augmenten el guany diari mitjà i l'eficiència alimentària dels porcs en creixement (Li et al., 2017; Wang et al., 2019).A més, alguns científics van informar que l'alimentació de diferents proporcions AM / AP de midó no va afectar el rendiment de creixement dels garrins deslletats (Gao et al., 2020A; Yang et al., 2015), mentre que una dieta alta en AP augmentava la digestibilitat dels nutrients dels garrins deslletats. porcs (Gao et al., 2020A).La fibra dietètica és una petita part dels aliments que prové de les plantes.Un problema important és que la fibra dietètica més alta s'associa amb una menor utilització de nutrients i un menor valor energètic net (noble i Le, 2001).Per contra, la ingesta moderada de fibra no va afectar el rendiment de creixement dels porcs deslletats (Han i Lee, 2005; Zhang et al., 2013).Els efectes de la fibra dietètica sobre la utilització dels nutrients i el valor energètic net es veuen afectats per les característiques de la fibra, i les diferents fonts de fibra poden ser molt diferents (lndber, 2014).En els porcs deslletats, la suplementació amb fibra de pèsol va tenir una taxa de conversió d'alimentació més alta que l'alimentació de fibra de blat de moro, fibra de soja i fibra de segó de blat (Chen et al., 2014).De la mateixa manera, els garrins deslletats tractats amb segó de blat de moro i segó de blat van mostrar una eficiència alimentària i un augment de pes més elevats que els tractats amb closca de soja (Zhao et al., 2018).Curiosament, no hi va haver cap diferència en el rendiment de creixement entre el grup de fibra de segó de blat i el grup d'inulina (Hu et al., 2020).A més, en comparació amb els garrins del grup de la cel·lulosa i del grup xilan, la suplementació va ser més eficaç. β-Glucan perjudica el rendiment de creixement dels garrins (Wu et al., 2018).Els oligosacàrids són hidrats de carboni de baix pes molecular, intermedis entre els sucres i els polisacàrids (voragen, 1998).Tenen propietats fisiològiques i fisicoquímiques importants, incloent un baix poder calorífic i estimulant el creixement de bacteris beneficiosos, de manera que es poden utilitzar com a probiòtics dietètics (Bauer et al., 2006; Mussatto i mancilha, 2007).La suplementació d'oligosacàrids de quitosà (COS) pot millorar la digestibilitat dels nutrients, reduir la incidència de diarrea i millorar la morfologia intestinal, millorant així el rendiment de creixement dels porcs deslletats (Zhou et al., 2012).A més, les dietes complementades amb cos poden millorar el rendiment reproductiu de les truges (el nombre de garrins vius) (Cheng et al., 2015; Wan et al., 2017) i el rendiment de creixement dels porcs en creixement (wontae et al., 2008). .La suplementació de MOS i fructooligosacàrids també pot millorar el rendiment de creixement dels porcs (Che et al., 2013; Duan et al., 2016; Wang et al., 2010; Wenner et al., 2013).Aquests informes indiquen que diversos hidrats de carboni tenen efectes diferents sobre el rendiment de creixement dels porcs (taula 2a).

3.2 funció intestinal

El midó amb una proporció elevada am/ap pot millorar la salut intestinal (tribirínes pot protegir per al porc) promovent la morfologia intestinal i regulant la funció intestinal relacionada amb l'expressió gènica en porcs de deslletament (Han et al., 2012; Xiang et al., 2011).La relació entre l'alçada de les vellositats i l'alçada de les vellositats i la profunditat del recés de l'ileon i el jejú era més alta quan s'alimentava amb una dieta rica, i la taxa d'apoptosi total de l'intestí prim era menor.Al mateix temps, també va augmentar l'expressió de gens bloquejadors al duodè i el jejú, mentre que en el grup d'AP alt, es van augmentar les activitats de sacarosa i maltasa al jejunum dels porcs deslletats (Gao et al., 2020b).De la mateixa manera, treballs anteriors van trobar que les dietes ricas reduïen el pH i les dietes riques en AP augmentaven el nombre total de bacteris al cec dels porcs deslletats (Gao et al., 2020A).La fibra dietètica és el component clau que afecta el desenvolupament intestinal i la funció dels porcs.L'evidència acumulada mostra que la fibra dietètica millora la morfologia intestinal i la funció de barrera dels porcs deslletats i redueix la incidència de diarrea (Chen et al., 2015; Lndber，2014； Wu et al., 2018).La deficiència de fibra dietètica augmenta la susceptibilitat dels patògens i perjudica la funció de barrera de la mucosa del còlon (Desai et al., 2016), mentre que l'alimentació amb una dieta de fibra altament insoluble pot prevenir els patògens augmentant la longitud de les vellositats dels porcs (hedemann et al., 2006). ).Els diferents tipus de fibres tenen diferents efectes sobre la funció de la barrera del còlon i l'ili.Les fibres de segó de blat i pèsol milloren la funció de barrera intestinal regulant l'expressió del gen TLR2 i millorant les comunitats microbianes intestinals en comparació amb les fibres de blat de moro i soja (Chen et al., 2015).La ingestió a llarg termini de fibra de pèsols pot regular l'expressió gènica o proteïna relacionada amb el metabolisme, millorant així la barrera del còlon i la funció immune (Che et al., 2014).La inulina a la dieta pot evitar alteracions intestinals en garrins deslletats augmentant la permeabilitat intestinal (Awad et al., 2013).Val la pena assenyalar que la combinació de fibra soluble (inulina) i insoluble (cel·lulosa) és més efectiva que sola, la qual cosa pot millorar l'absorció nutricional i la funció de barrera intestinal en porcs deslletats (Chen et al., 2019).L'efecte de la fibra dietètica sobre la mucosa intestinal depèn dels seus components.Un estudi anterior va trobar que el xilà va promoure la funció de barrera intestinal, així com els canvis en l'espectre bacterian i els metabòlits, i el glucà va promoure la funció de barrera intestinal i la salut de la mucosa, però la suplementació de cel·lulosa no va mostrar efectes similars en els porcs de deslletament (Wu et al. , 2018).Els oligosacàrids es poden utilitzar com a fonts de carboni per als microorganismes de l'intestí superior en lloc de ser digerits i utilitzats.La suplementació amb fructosa pot augmentar el gruix de la mucosa intestinal, la producció d'àcid butíric, el nombre de cèl·lules recessives i la proliferació de cèl·lules epitelials intestinals en porcs deslletats (Tsukahara et al., 2003).Els oligosacàrids de pectina poden millorar la funció de barrera intestinal i reduir el dany intestinal causat pel rotavirus en garrins (Mao et al., 2017).A més, s'ha trobat que el cos pot afavorir significativament el creixement de la mucosa intestinal i augmentar significativament l'expressió de gens bloquejadors en garrins (WAN, Jiang, et al. d'una manera integral, aquests indiquen que diferents tipus de carbohidrats poden millorar intestinals). funció dels garrins (taula 2b).

Resum i perspectiva

Els hidrats de carboni són la principal font d'energia dels porcs, que es compon de diversos monosacàrids, disacàrids, oligosacàrids i polisacàrids.Els termes basats en característiques fisiològiques ajuden a centrar-se en les funcions potencials per a la salut dels hidrats de carboni i milloren la precisió de la classificació dels hidrats de carboni.Les diferents estructures i tipus d'hidrats de carboni tenen diferents efectes sobre el manteniment del rendiment del creixement, la promoció de la funció intestinal i l'equilibri microbià, i la regulació del metabolisme dels lípids i la glucosa.El possible mecanisme de regulació dels hidrats de carboni del metabolisme dels lípids i la glucosa es basa en els seus metabòlits (SCFA), que són fermentats per la microbiota intestinal.Concretament, els carbohidrats de la dieta poden regular el metabolisme de la glucosa mitjançant les vies scfas-gpr43 / 41-glp1 / PYY i ampk-g6pase / PEPCK, i regular el metabolisme dels lípids mitjançant les vies scfas-gpr43 / 41 i amp / atp-ampk.A més, quan els diferents tipus d'hidrats de carboni es troben en la millor combinació, es pot millorar el rendiment de creixement i la funció de salut dels porcs.

Val la pena assenyalar que les funcions potencials dels carbohidrats en l'expressió de proteïnes i gens i la regulació metabòlica es descobriran mitjançant l'ús de mètodes de proteòmica, genòmica i metabonòmica funcionals d'alt rendiment.Finalment, però no menys important, l'avaluació de diferents combinacions d'hidrats de carboni és un requisit previ per a l'estudi de diverses dietes d'hidrats de carboni en la producció porcina.

Font: Animal Science Journal