Abstracto

El mayor avance en la investigación de los carbohidratos en la nutrición y la salud de los cerdos es la clasificación más clara de los carbohidratos, que no solo se basa en su estructura química, sino también en sus características fisiológicas.Además de ser la principal fuente de energía, los diferentes tipos y estructuras de carbohidratos son beneficiosos para las funciones nutricionales y de salud de los cerdos.Participan en la promoción del crecimiento y la función intestinal de los cerdos, regulando la comunidad microbiana intestinal y regulando el metabolismo de los lípidos y la glucosa.El mecanismo básico de los carbohidratos es a través de sus metabolitos (ácidos grasos de cadena corta [SCFA]) y principalmente a través de las vías scfas-gpr43/41-pyy/GLP1, SCFA amp/atp-ampk y scfas-ampk-g6pasa/PEPCK para regular la grasa y Metabolismo de la glucosa.Nuevos estudios han evaluado la combinación óptima de diferentes tipos y estructuras de carbohidratos, que pueden mejorar el rendimiento del crecimiento y la digestibilidad de los nutrientes, promover la función intestinal y aumentar la abundancia de bacterias productoras de butirato en los cerdos.En general, hay pruebas convincentes que respaldan la opinión de que los carbohidratos desempeñan un papel importante en las funciones nutricionales y de salud de los cerdos.Además, la determinación de la composición de carbohidratos tendrá valor teórico y práctico para el desarrollo de la tecnología de equilibrio de carbohidratos en cerdos.

1. Prefacio

Los carbohidratos poliméricos, los polisacáridos almidonados y no almidonados (NSP) son los principales componentes de las dietas y las principales fuentes de energía de los cerdos, y representan entre el 60% y el 70% de la ingesta total de energía (Bach Knudsen).Vale la pena señalar que la variedad y estructura de los carbohidratos son muy complejas y tienen diferentes efectos en los cerdos.Estudios anteriores han demostrado que la alimentación con almidón con diferentes proporciones de amilosa a amilosa (AM/AP) tiene una respuesta fisiológica obvia al rendimiento del crecimiento de los cerdos (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008).Se cree que la fibra dietética, compuesta principalmente de NSP, reduce la utilización de nutrientes y el valor energético neto de los animales monogástricos (NOBLET y le, 2001).Sin embargo, la ingesta de fibra dietética no afectó el crecimiento de los lechones (Han y Lee, 2005).Cada vez hay más evidencia que muestra que la fibra dietética mejora la morfología intestinal y la función de barrera de los lechones, y reduce la incidencia de diarrea (Chen et al., 2015; Lndberg, 2014； Wu et al., 2018).Por tanto, es urgente estudiar cómo utilizar eficazmente los carbohidratos complejos de la dieta, especialmente los piensos ricos en fibra.Las características estructurales y taxonómicas de los carbohidratos y sus funciones nutricionales y sanitarias para los cerdos deben describirse y considerarse en las formulaciones de piensos.Los NSP y el almidón resistente (RS) son los principales carbohidratos no digeribles (wey et al., 2011), mientras que la microbiota intestinal fermenta los carbohidratos no digeribles en ácidos grasos de cadena corta (AGCC);Turnbaugh et al., 2006).Además, algunos oligosacáridos y polisacáridos se consideran probióticos de los animales, que pueden usarse para estimular la proporción de Lactobacillus y Bifidobacterium en el intestino (Mikkelsen et al., 2004; MøLBAK et al., 2007; Wellock et al. , 2008).Se ha informado que la suplementación con oligosacáridos mejora la composición de la microbiota intestinal (de Lange et al., 2010).Para minimizar el uso de promotores de crecimiento antimicrobianos en la producción porcina, es importante encontrar otras formas de lograr una buena salud animal.Existe la oportunidad de agregar más variedad de carbohidratos a la alimentación de los cerdos.Cada vez hay más evidencia que muestra que la combinación óptima de almidón, NSP y MOS puede promover el rendimiento del crecimiento y la digestibilidad de los nutrientes, aumentar la cantidad de bacterias productoras de butirato y mejorar el metabolismo de los lípidos de los cerdos destetados hasta cierto punto (Zhou, Chen, et al. ., 2020; Zhou, Yu, et al., 2020).Por lo tanto, el propósito de este artículo es revisar la investigación actual sobre el papel clave de los carbohidratos en la promoción del crecimiento y la función intestinal, la regulación de la comunidad microbiana intestinal y la salud metabólica, y explorar la combinación de carbohidratos de los cerdos.

2. Clasificación de los carbohidratos

Los carbohidratos de la dieta se pueden clasificar según su tamaño molecular, grado de polimerización (DP), tipo de conexión (aob) y composición de monómeros individuales (Cummings, Stephen, 2007).Cabe señalar que la principal clasificación de los carbohidratos se basa en su DP, como monosacáridos o disacáridos (DP, 1-2), oligosacáridos (DP, 3-9) y polisacáridos (DP, ≥ 10), que se componen de almidón, NSP y enlaces glicosídicos (Cummings, Stephen, 2007; Englyst et al., 2007; Tabla 1).El análisis químico es necesario para comprender los efectos fisiológicos y de salud de los carbohidratos.Con una identificación química más completa de los carbohidratos, es posible agruparlos según sus efectos fisiológicos y sobre la salud e incluirlos en el plan de clasificación general (englyst et al., 2007).Los carbohidratos (monosacáridos, disacáridos y la mayoría de los almidones) que pueden ser digeridos por las enzimas del huésped y absorbidos en el intestino delgado se definen como carbohidratos digeribles o disponibles (Cummings, Stephen, 2007).Los carbohidratos que son resistentes a la digestión intestinal, o que se absorben y metabolizan mal, pero que pueden ser degradados por fermentación microbiana, se consideran carbohidratos resistentes, como la mayoría de los NSP, los oligosacáridos no digeribles y los RS.Básicamente, los carbohidratos resistentes se definen como no digeribles o inutilizables, pero proporcionan una descripción relativamente más precisa de la clasificación de los carbohidratos (englyst et al., 2007).

3.1 desempeño del crecimiento

El almidón está compuesto de dos tipos de polisacáridos.La amilosa (AM) es un tipo de almidón lineal dextrano unido a α (1-4), la amilopectina (AP) es un dextrano unido a α (1-4), que contiene aproximadamente un 5% de dextrano α (1-6) para formar una molécula ramificada. (probador et al., 2004).Debido a diferentes configuraciones y estructuras moleculares, los almidones ricos en AP son fáciles de digerir, mientras que los almidones ricos en am no son fáciles de digerir (Singh et al., 2010).Estudios anteriores han demostrado que la alimentación con almidón con diferentes proporciones AM/AP tiene respuestas fisiológicas significativas en el crecimiento de los cerdos (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008).El consumo de alimento y la eficiencia alimenticia de los cerdos destetados disminuyeron con el aumento de MA (regmi et al., 2011).Sin embargo, la evidencia emergente informa que las dietas con mayor am aumentan la ganancia diaria promedio y la eficiencia alimenticia de los cerdos en crecimiento (Li et al., 2017; Wang et al., 2019).Además, algunos científicos informaron que alimentar con diferentes proporciones de almidón AM/AP no afectó el rendimiento del crecimiento de los lechones destetados (Gao et al., 2020A; Yang et al., 2015), mientras que una dieta alta en AP aumentó la digestibilidad de los nutrientes de los lechones destetados. cerdos (Gao et al., 2020A).La fibra dietética es una pequeña parte de los alimentos que proviene de las plantas.Un problema importante es que un mayor contenido de fibra dietética se asocia con una menor utilización de nutrientes y un menor valor energético neto (noble y Le, 2001).Por el contrario, la ingesta moderada de fibra no afectó el crecimiento de los cerdos destetados (Han & Lee, 2005; Zhang et al., 2013).Los efectos de la fibra dietética sobre la utilización de nutrientes y el valor energético neto se ven afectados por las características de la fibra, y las diferentes fuentes de fibra pueden ser muy diferentes (Lndber, 2014).En cerdos destetados, la suplementación con fibra de guisantes tuvo una tasa de conversión alimenticia más alta que la alimentación con fibra de maíz, fibra de soja y fibra de salvado de trigo (Chen et al., 2014).De manera similar, los lechones destetados tratados con salvado de maíz y salvado de trigo mostraron una mayor eficiencia alimenticia y aumento de peso que los tratados con cáscara de soja (Zhao et al., 2018).Curiosamente, no hubo diferencias en el rendimiento del crecimiento entre el grupo de fibra de salvado de trigo y el grupo de inulina (Hu et al., 2020).Además, en comparación con los lechones del grupo de celulosa y del grupo de xilano, la suplementación fue más eficaz. El β-glucano afecta el rendimiento del crecimiento de los lechones (Wu et al., 2018).Los oligosacáridos son carbohidratos de bajo peso molecular, intermedios entre los azúcares y los polisacáridos (voragen, 1998).Tienen importantes propiedades fisiológicas y fisicoquímicas, incluido un bajo valor calórico y la estimulación del crecimiento de bacterias beneficiosas, por lo que pueden usarse como probióticos dietéticos (Bauer et al., 2006; Mussatto y mancilha, 2007).La suplementación con oligosacárido de quitosano (COS) puede mejorar la digestibilidad de los nutrientes, reducir la incidencia de diarrea y mejorar la morfología intestinal, mejorando así el rendimiento del crecimiento de los cerdos destetados (Zhou et al., 2012).Además, las dietas suplementadas con cos pueden mejorar el rendimiento reproductivo de las cerdas (el número de lechones vivos) (Cheng et al., 2015; Wan et al., 2017) y el rendimiento del crecimiento de los cerdos en crecimiento (wontae et al., 2008). .La suplementación con MOS y fructooligosacáridos también puede mejorar el crecimiento de los cerdos (Che et al., 2013; Duan et al., 2016; Wang et al., 2010; Wenner et al., 2013).Estos informes indican que varios carbohidratos tienen diferentes efectos sobre el crecimiento de los cerdos (tabla 2a).

3.2 función intestinal

El almidón con una proporción alta de am/ap puede mejorar la salud intestinal (tribirinapuede protegerlo en cerdos) promoviendo la morfología intestinal y regulando la función intestinal relacionada con la expresión genética en cerdos destetados (Han et al., 2012; Xiang et al., 2011).La relación entre la altura de las vellosidades y la altura de las vellosidades y la profundidad del receso del íleon y el yeyuno fue mayor cuando se alimentaron con una dieta rica en am, y la tasa de apoptosis total del intestino delgado fue menor.Al mismo tiempo, también aumentó la expresión de genes bloqueadores en el duodeno y el yeyuno, mientras que en el grupo de AP alto, aumentaron las actividades de sacarosa y maltasa en el yeyuno de cerdos destetados (Gao et al., 2020b).De manera similar, trabajos anteriores encontraron que las dietas ricas en am reducían el pH y las dietas ricas en AP aumentaban el número total de bacterias en el ciego de los cerdos destetados (Gao et al., 2020A).La fibra dietética es el componente clave que afecta el desarrollo y la función intestinal de los cerdos.La evidencia acumulada muestra que la fibra dietética mejora la morfología intestinal y la función de barrera de los cerdos destetados y reduce la incidencia de diarrea (Chen et al., 2015; Lndber, 2014； Wu et al., 2018).La deficiencia de fibra dietética aumenta la susceptibilidad a los patógenos y deteriora la función de barrera de la mucosa del colon (Desai et al., 2016), mientras que la alimentación con una dieta de fibra altamente insoluble puede prevenir los patógenos al aumentar la longitud de las vellosidades en los cerdos (hedemann et al., 2006 ).Los diferentes tipos de fibras tienen diferentes efectos sobre la función de la barrera del colon y el íleon.El salvado de trigo y las fibras de guisantes mejoran la función de la barrera intestinal al regular la expresión del gen TLR2 y mejorar las comunidades microbianas intestinales en comparación con las fibras de maíz y soja (Chen et al., 2015).La ingestión a largo plazo de fibra de guisante puede regular la expresión de genes o proteínas relacionadas con el metabolismo, mejorando así la barrera del colon y la función inmune (Che et al., 2014).La inulina en la dieta puede evitar alteraciones intestinales en lechones destetados al aumentar la permeabilidad intestinal (Awad et al., 2013).Vale la pena señalar que la combinación de fibra soluble (inulina) e insoluble (celulosa) es más efectiva que sola, lo que puede mejorar la absorción nutricional y la función de la barrera intestinal en cerdos destetados (Chen et al., 2019).El efecto de la fibra dietética sobre la mucosa intestinal depende de sus componentes.Un estudio previo encontró que el xilano promovió la función de la barrera intestinal, así como cambios en el espectro bacteriano y los metabolitos, y el glucano promovió la función de la barrera intestinal y la salud de la mucosa, pero la suplementación con celulosa no mostró efectos similares en cerdos destetados (Wu et al. , 2018).Los oligosacáridos se pueden utilizar como fuentes de carbono para los microorganismos de la parte superior del intestino en lugar de ser digeridos y utilizados.La suplementación con fructosa puede aumentar el espesor de la mucosa intestinal, la producción de ácido butírico, el número de células recesivas y la proliferación de células epiteliales intestinales en cerdos destetados (Tsukahara et al., 2003).Los oligosacáridos de pectina pueden mejorar la función de la barrera intestinal y reducir el daño intestinal causado por el rotavirus en lechones (Mao et al., 2017).Además, se ha descubierto que cos puede promover significativamente el crecimiento de la mucosa intestinal y aumentar significativamente la expresión de genes bloqueadores en lechones (WAN, Jiang, et al. de manera integral, estos indican que diferentes tipos de carbohidratos pueden mejorar la digestión intestinal). función de los lechones (tabla 2b).

Resumen y perspectiva

Los carbohidratos son la principal fuente de energía de los cerdos, que están compuestos por diversos monosacáridos, disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos.Los términos basados ​​en características fisiológicas ayudan a centrarse en las posibles funciones de los carbohidratos para la salud y mejoran la precisión de la clasificación de los carbohidratos.Las diferentes estructuras y tipos de carbohidratos tienen diferentes efectos sobre el mantenimiento del crecimiento, la promoción de la función intestinal y el equilibrio microbiano y la regulación del metabolismo de los lípidos y la glucosa.El posible mecanismo de regulación de los carbohidratos del metabolismo de los lípidos y la glucosa se basa en sus metabolitos (AGCC), que son fermentados por la microbiota intestinal.Específicamente, los carbohidratos en la dieta pueden regular el metabolismo de la glucosa a través de las vías scfas-gpr43/41-glp1/PYY y ampk-g6pasa/PEPCK, y regular el metabolismo de los lípidos a través de las vías scfas-gpr43/41 y amp/atp-ampk.Además, cuando se combinan mejor diferentes tipos de carbohidratos, se puede mejorar el rendimiento del crecimiento y la función sanitaria de los cerdos.

Vale la pena señalar que las funciones potenciales de los carbohidratos en la expresión de proteínas y genes y la regulación metabólica se descubrirán mediante el uso de métodos proteómicos, genómicos y metabonómicos funcionales de alto rendimiento.Por último, pero no menos importante, la evaluación de diferentes combinaciones de carbohidratos es un requisito previo para el estudio de dietas diversas de carbohidratos en la producción porcina.

Fuente: Revista de ciencia animal.