Abstraktní

Největším pokrokem ve výzkumu sacharidů ve výživě a zdraví prasat je jasnější klasifikace sacharidů, která není založena pouze na jejich chemické struktuře, ale také na jejich fyziologických vlastnostech.Kromě toho, že jsou různé typy a struktury sacharidů hlavním zdrojem energie, jsou prospěšné pro výživu a zdravotní funkce prasat.Podílejí se na podpoře růstu a střevních funkcí prasat, regulaci střevní mikrobiální komunity a regulaci metabolismu lipidů a glukózy.Základní mechanismus sacharidů je prostřednictvím jejich metabolitů (mastných kyselin s krátkým řetězcem [SCFA]) a především prostřednictvím drah scfas-gpr43 / 41-pyy / GLP1, SCFAs amp / atp-ampk a scfas-ampk-g6pase / PEPCK k regulaci tuku a metabolismus glukózy.Nové studie vyhodnotily optimální kombinaci různých typů a struktur sacharidů, které mohou zlepšit růstový výkon a stravitelnost živin, podpořit střevní funkci a zvýšit množství bakterií produkujících butyrát u prasat.Celkově přesvědčivé důkazy podporují názor, že sacharidy hrají důležitou roli ve nutričních a zdravotních funkcích prasat.Kromě toho bude mít stanovení složení sacharidů teoretickou a praktickou hodnotu pro vývoj technologie rovnováhy sacharidů u prasat.

1. Předmluva

Polymerní sacharidy, škrob a neškrobové polysacharidy (NSP) jsou hlavními složkami potravy a hlavními energetickými zdroji prasat, které tvoří 60 % - 70 % celkového energetického příjmu (Bach Knudsen).Stojí za zmínku, že rozmanitost a struktura sacharidů jsou velmi složité, které mají různé účinky na prasata.Předchozí studie ukázaly, že krmení škrobem s různým poměrem amylózy k amylóze (AM/AP) má zjevnou fyziologickou odezvu na růstovou výkonnost prasat (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008).Předpokládá se, že dietní vláknina, složená převážně z NSP, snižuje využití živin a čistou energetickou hodnotu monogastrických zvířat (NOBLET a le, 2001).Příjem vlákniny ve stravě však neovlivnil růstovou výkonnost selat (Han & Lee, 2005).Stále více důkazů ukazuje, že vláknina zlepšuje střevní morfologii a bariérovou funkci selat a snižuje výskyt průjmů (Chen et al., 2015; Lndberg, 2014, Wu et al., 2018).Proto je naléhavé studovat, jak efektivně využít komplexní sacharidy ve stravě, zejména v krmivu bohatém na vlákninu.Strukturální a taxonomické vlastnosti sacharidů a jejich nutriční a zdravotní funkce pro prasata musí být popsány a zohledněny ve složení krmiv.NSP a rezistentní škrob (RS) jsou hlavními nestravitelnými sacharidy (wey et al., 2011), zatímco střevní mikroflóra fermentuje nestravitelné sacharidy na mastné kyseliny s krátkým řetězcem (SCFA);Turnbaugh a kol., 2006).Kromě toho jsou některé oligosacharidy a polysacharidy považovány za probiotika zvířat, která lze použít ke stimulaci podílu Lactobacillus a Bifidobacterium ve střevě (Mikkelsen et al., 2004; Mø LBAK et al., 2007; Wellock et al. , 2008).Bylo popsáno, že suplementace oligosacharidů zlepšuje složení střevní mikrobioty (de Lange et al., 2010).Aby se minimalizovalo používání antimikrobiálních růstových stimulátorů v produkci prasat, je důležité najít jiné způsoby, jak dosáhnout dobrého zdraví zvířat.Je zde možnost přidat do krmiva pro prasata více různých sacharidů.Stále více důkazů ukazuje, že optimální kombinace škrobu, NSP a MOS může podporovat růstový výkon a stravitelnost živin, zvýšit počet bakterií produkujících butyrát a do určité míry zlepšit metabolismus lipidů u odstavených prasat (Zhou, Chen, et al. ., 2020; Zhou, Yu, a kol., 2020);Účelem této práce je proto zhodnotit současný výzkum klíčové role sacharidů při podpoře růstu a střevních funkcí, regulaci střevní mikrobiální komunity a metabolického zdraví a prozkoumat kombinaci sacharidů u prasat.

2. Klasifikace sacharidů

Dietní sacharidy lze klasifikovat podle jejich molekulové velikosti, stupně polymerace (DP), typu spojení (a nebo b) a složení jednotlivých monomerů (Cummings, Stephen, 2007).Stojí za zmínku, že hlavní klasifikace sacharidů je založena na jejich DP, jako jsou monosacharidy nebo disacharidy (DP, 1-2), oligosacharidy (DP, 3-9) a polysacharidy (DP, ≥ 10), které se skládají z škrob, NSP a glykosidické vazby (Cummings, Stephen, 2007; Englyst et al., 2007; tabulka 1).Chemická analýza je nezbytná pro pochopení fyziologických a zdravotních účinků sacharidů.Při komplexnější chemické identifikaci sacharidů je možné je seskupit podle jejich zdravotních a fyziologických účinků a zařadit je do celkového klasifikačního plánu (englyst et al., 2007).Sacharidy (monosacharidy, disacharidy a většina škrobů), které mohou být tráveny hostitelskými enzymy a absorbovány v tenkém střevě, jsou definovány jako stravitelné nebo dostupné sacharidy (Cummings, Stephen, 2007).Sacharidy, které jsou odolné vůči střevnímu trávení nebo jsou špatně absorbovány a metabolizovány, ale mohou být degradovány mikrobiální fermentací, jsou považovány za rezistentní sacharidy, jako je většina NSP, nestravitelné oligosacharidy a RS.Rezistentní sacharidy jsou v podstatě definovány jako nestravitelné nebo nevyužitelné, ale poskytují relativně přesnější popis klasifikace sacharidů (englyst et al., 2007).

3.1 růstový výkon

Škrob se skládá ze dvou druhů polysacharidů.Amylóza (AM) je druh lineárního škrobu α（ 1-4) vázaný dextran, amylopektin (AP) je α（ 1-4) vázaný dextran, obsahující asi 5 % dextranu α（ 1-6) za vzniku rozvětvené molekuly (tester et al., 2004).Vzhledem k různým molekulárním konfiguracím a strukturám jsou škroby bohaté na AP snadno stravitelné, zatímco škroby bohaté na am nejsou snadno stravitelné (Singh et al., 2010).Předchozí studie ukázaly, že krmení škrobem s různými poměry AM/AP má významné fyziologické reakce na růstovou výkonnost prasat (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008).Příjem krmiva a užitkovost krmiva u odstavených prasat klesala s nárůstem AM (regmi et al., 2011).Objevující se důkazy však uvádějí, že diety s vyšší am zvyšují průměrný denní přírůstek a účinnost krmiva rostoucích prasat (Li et al., 2017; Wang et al., 2019).Někteří vědci navíc uvedli, že krmení různými poměry AM/AP škrobu neovlivnilo růstovou výkonnost odstavených selat (Gao et al., 2020A; Yang et al., 2015), zatímco strava s vysokým obsahem AP zvýšila stravitelnost živin u odstavených selat. prasata (Gao et al., 2020A).Dietní vláknina je malá část potravy, která pochází z rostlin.Hlavním problémem je, že vyšší množství vlákniny je spojeno s nižším využitím živin a nižší čistou energetickou hodnotou (noble & Le, 2001).Naopak mírný příjem vlákniny neovlivnil růstovou výkonnost odstavených prasat (Han & Lee, 2005; Zhang et al., 2013).Účinky dietní vlákniny na využití živin a čistou energetickou hodnotu jsou ovlivněny charakteristikami vlákniny a různé zdroje vlákniny se mohou velmi lišit (lndber, 2014).U odstavených prasat měla suplementace hrachovou vlákninou vyšší míru konverze krmiva než krmení kukuřičnou vlákninou, sójovou vlákninou a vlákninou z pšeničných otrub (Chen et al., 2014).Podobně odstavená selata ošetřená kukuřičnými otrubami a pšeničnými otrubami vykazovala vyšší účinnost krmiva a přírůstek hmotnosti než selata ošetřená slupkou sóji (Zhao et al., 2018).Je zajímavé, že mezi skupinou s vlákninou z pšeničných otrub a skupinou s inulinem nebyl žádný rozdíl v růstové výkonnosti (Hu et al., 2020).Navíc ve srovnání se selaty ve skupině s celulózou a skupinou s xylanem byla suplementace účinnější. β-glukan zhoršuje růstovou výkonnost selat (Wu et al., 2018).Oligosacharidy jsou sacharidy s nízkou molekulovou hmotností, přechod mezi cukry a polysacharidy (voragen, 1998).Mají důležité fyziologické a fyzikálně-chemické vlastnosti, včetně nízké výhřevnosti a stimulace růstu prospěšných bakterií, takže je lze použít jako dietní probiotika (Bauer et al., 2006; Mussatto a mancilha, 2007).Suplementace chitosanovým oligosacharidem (COS) může zlepšit stravitelnost živin, snížit výskyt průjmů a zlepšit střevní morfologii, a tím zlepšit růstovou výkonnost odstavených prasat (Zhou et al., 2012).Kromě toho mohou diety doplněné o cos zlepšit reprodukční výkonnost prasnic (počet živých selat) (Cheng et al., 2015; Wan et al., 2017) a růstovou výkonnost rostoucích prasat (wontae et al., 2008) .Suplementace MOS a fruktooligosacharidu může také zlepšit růstovou výkonnost prasat (Che et al., 2013; Duan et al., 2016; Wang et al., 2010; Wenner et al., 2013).Tyto zprávy naznačují, že různé sacharidy mají různé účinky na růstovou výkonnost prasat (tabulka 2a).

3.2 funkce střev

Vysoký poměr am/ap škrobu může zlepšit zdraví střev (tribyrinlze ji chránit pro prasata) podporou střevní morfologie a zvýšením regulace střevní funkce související s genovou expresí u prasat po odstavu (Han et al., 2012; Xiang et al., 2011).Poměr výšky klků k výšce klků a hloubce prohlubně ilea a jejuna byl vyšší při podávání diety s vysokým obsahem potravy a míra celkové apoptózy tenkého střeva byla nižší.Současně také zvýšil expresi blokujících genů v duodenu a jejunu, zatímco ve skupině s vysokým AP byly zvýšeny aktivity sacharózy a maltázy v jejunu odstavených prasat (Gao et al., 2020b).Podobně předchozí práce zjistila, že diety bohaté na AP snížily pH a diety bohaté na AP zvýšily celkový počet bakterií ve slepém střevě odstavených prasat (Gao et al., 2020A).Dietní vláknina je klíčovou složkou, která ovlivňuje vývoj a funkci střev prasat.Shromážděné důkazy ukazují, že vláknina zlepšuje střevní morfologii a bariérovou funkci prasat po odstavu a snižuje výskyt průjmu (Chen et al., 2015; Lndber, 2014, Wu et al., 2018).Nedostatek vlákniny ve stravě zvyšuje náchylnost patogenů a zhoršuje bariérovou funkci sliznice tlustého střeva (Desai et al., 2016), zatímco krmení vysoce nerozpustnou vlákninovou stravou může zabránit patogenům prodloužením délky klků u prasat (hedemann et al., 2006 ).Různé typy vláken mají různé účinky na funkci bariéry tlustého střeva a ilea.Vláknina pšeničných otrub a hrachu zlepšují funkci střevní bariéry regulací exprese genu TLR2 a zlepšováním střevních mikrobiálních komunit ve srovnání s vlákninou kukuřice a sóji (Chen et al., 2015).Dlouhodobé požívání hrachové vlákniny může regulovat expresi genů nebo proteinů související s metabolismem, a tím zlepšit bariéru tlustého střeva a imunitní funkci (Che et al., 2014).Inulin v potravě může zabránit střevním poruchám u odstavených selat zvýšením propustnosti střeva (Awad et al., 2013).Stojí za zmínku, že kombinace rozpustné (inulin) a nerozpustné vlákniny (celulóza) je účinnější než samotná, což může zlepšit nutriční absorpci a funkci střevní bariéry u odstavených prasat (Chen et al., 2019).Účinek vlákniny na střevní sliznici závisí na jejích složkách.Předchozí studie zjistila, že xylan podporuje funkci střevní bariéry, stejně jako změny v bakteriálním spektru a metabolitech, a glukan podporuje funkci střevní bariéry a zdraví sliznic, ale suplementace celulózy nevykazuje podobné účinky u prasat po odstavu (Wu et al. , 2018).Oligosacharidy mohou být použity jako zdroje uhlíku pro mikroorganismy v horním střevě místo toho, aby byly tráveny a využívány.Suplementace fruktózy může zvýšit tloušťku střevní sliznice, produkci kyseliny máselné, počet recesivních buněk a proliferaci střevních epiteliálních buněk u odstavených prasat (Tsukahara et al., 2003).Pektinové oligosacharidy mohou zlepšit funkci střevní bariéry a snížit poškození střev způsobené rotaviry u selat (Mao et al., 2017).Kromě toho bylo zjištěno, že cos může významně podporovat růst střevní sliznice a významně zvýšit expresi blokujících genů u selat (WAN, Jiang, et al., komplexním způsobem, to naznačuje, že různé typy sacharidů mohou zlepšit střevní funkce selat (tabulka 2b).

Shrnutí a výhled

Sacharidy jsou hlavním zdrojem energie prasat, který se skládá z různých monosacharidů, disacharidů, oligosacharidů a polysacharidů.Termíny založené na fyziologických charakteristikách pomáhají zaměřit se na potenciální zdravotní funkce sacharidů a zlepšit přesnost klasifikace sacharidů.Různé struktury a typy sacharidů mají různé účinky na udržení růstového výkonu, podporu střevní funkce a mikrobiální rovnováhy a regulaci metabolismu lipidů a glukózy.Možný mechanismus regulace sacharidů metabolismu lipidů a glukózy je založen na jejich metabolitech (SCFA), které jsou fermentovány střevní mikrobiotou.Konkrétně sacharidy ve stravě mohou regulovat metabolismus glukózy prostřednictvím drah scfas-gpr43 / 41-glpl / PYY a ampk-g6pasa / PEPCK a regulovat metabolismus lipidů prostřednictvím drah scfas-gpr43 / 41 a amp / atp-ampk.Kromě toho, když jsou různé typy sacharidů v nejlepší kombinaci, může se zlepšit růstová výkonnost a zdravotní funkce prasat.

Stojí za zmínku, že potenciální funkce sacharidů v expresi proteinů a genů a metabolické regulaci budou objeveny pomocí vysoce výkonných funkčních proteomických, genomických a metabonomických metod.V neposlední řadě je hodnocení různých kombinací sacharidů předpokladem pro studium různorodé sacharidové stravy v produkci prasat.

Zdroj: Animal Science Journal