Abstraktne

Süsivesikute uuringute suurimaks edusammuks sigade toitumise ja tervise alal on süsivesikute selgem klassifitseerimine, mis ei põhine ainult nende keemilisel struktuuril, vaid ka füsioloogilistel omadustel.Lisaks sellele, et süsivesikud on peamiseks energiaallikaks, on need kasulikud sigade toitumis- ja tervisefunktsioonidele.Nad osalevad sigade kasvuvõime ja sooletalitluse edendamises, soolestiku mikroobikoosluse reguleerimises ning lipiidide ja glükoosi metabolismi reguleerimises.Süsivesikute põhimehhanism on metaboliitide (lühikese ahelaga rasvhapped [SCFA-d]) ja peamiselt scfas-gpr43 / 41-pyy / GLP1, SCFA-de amp / atp-ampk ja scfas-ampk-g6pase / PEPCK radade kaudu, mis reguleerivad rasva ja glükoosi metabolism.Uutes uuringutes on hinnatud erinevate süsivesikute tüüpide ja struktuuride optimaalset kombinatsiooni, mis võib parandada kasvuvõimet ja toitainete seeduvust, soodustada soolestiku tööd ja suurendada butüraati tootvate bakterite arvukust sigadel.Üldiselt toetavad veenvad tõendid seisukohta, et süsivesikutel on oluline roll sigade toitumis- ja tervisefunktsioonides.Lisaks on süsivesikute koostise määramisel teoreetiline ja praktiline väärtus sigade süsivesikute tasakaalu tehnoloogia arendamiseks.

1. Eessõna

Polümeersed süsivesikud, tärklis ja tärkliseta polüsahhariidid (NSP) on sigade toitumise põhikomponendid ja peamised energiaallikad, moodustades 60–70% kogu energiatarbimisest (Bach Knudsen).Väärib märkimist, et süsivesikute mitmekesisus ja struktuur on väga keerukad, millel on sigadele erinev mõju.Varasemad uuringud on näidanud, et erineva amüloosi ja amüloosi (AM/AP) suhtega tärklise söötmisel on ilmne füsioloogiline reaktsioon sigade kasvuvõimele (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008).Arvatakse, et kiudained, mis koosnevad peamiselt NSP-st, vähendavad ühemaoliste loomade toitainete kasutamist ja netoenergia väärtust (NOBLET ja le, 2001).Kuid kiudainete tarbimine ei mõjutanud põrsaste kasvuvõimet (Han & Lee, 2005).Üha enam tõendeid näitab, et kiudained parandavad põrsaste soolestiku morfoloogiat ja barjäärifunktsiooni ning vähendavad kõhulahtisuse esinemissagedust (Chen et al., 2015; Lndberg，2014； Wu et al., 2018).Seetõttu on hädavajalik uurida, kuidas liitsüsivesikuid toidus, eriti kiudainerikkas söödas, tõhusalt kasutada.Süsivesikute struktuurseid ja taksonoomilisi omadusi ning nende toitumis- ja tervisefunktsioone sigade puhul tuleb söödakoostistes kirjeldada ja arvesse võtta.NSP ja resistentne tärklis (RS) on peamised mitteseeditavad süsivesikud (wey et al., 2011), samas kui soolestiku mikrobiota fermenteerib mitteseeditavad süsivesikud lühikese ahelaga rasvhapeteks (SCFA);Turnbaugh et al., 2006).Lisaks peetakse mõningaid oligosahhariide ja polüsahhariide loomade probiootikumideks, mida saab kasutada Lactobacilluse ja Bifidobacterium'e osakaalu stimuleerimiseks soolestikus (Mikkelsen et al., 2004; M ø LBAK et al., 2007; Wellock et al. , 2008).On teatatud, et oligosahhariidide lisamine parandab soolestiku mikrobiota koostist (de Lange et al., 2010).Selleks, et minimeerida antimikroobsete kasvustimulaatorite kasutamist seakasvatuses, on oluline leida muid võimalusi loomade hea tervise saavutamiseks.Seal on võimalus lisada seasöödale rohkem erinevaid süsivesikuid.Üha rohkem tõendeid näitab, et tärklise, NSP ja MOS-i optimaalne kombinatsioon võib soodustada kasvujõudlust ja toitainete seeduvust, suurendada butüraati tootvate bakterite arvu ja parandada teatud määral võõrutatud sigade lipiidide metabolismi (Zhou, Chen et al. ., 2020; Zhou, Yu jt, 2020).Seetõttu on käesoleva artikli eesmärk vaadata läbi käimasolevad uuringud süsivesikute võtmerolli kohta kasvuvõime ja soolestiku funktsiooni edendamisel, soolestiku mikroobikoosluse ja metaboolse tervise reguleerimisel ning uurida sigade süsivesikute kombinatsiooni.

2. Süsivesikute klassifikatsioon

Toiduga saadavaid süsivesikuid saab klassifitseerida nende molekuli suuruse, polümerisatsiooniastme (DP), ühendustüübi (a või b) ja üksikute monomeeride koostise järgi (Cummings, Stephen, 2007).Väärib märkimist, et süsivesikute põhiklassifikatsioon põhineb nende DP-l, näiteks monosahhariidid või disahhariidid (DP, 1-2), oligosahhariidid (DP, 3-9) ja polüsahhariidid (DP, ≥ 10), mis koosnevad tärklis, NSP ja glükosiidsidemed (Cummings, Stephen, 2007; Englyst et al., 2007; tabel 1).Keemiline analüüs on vajalik, et mõista süsivesikute füsioloogilisi ja tervisemõjusid.Süsivesikute põhjalikuma keemilise identifitseerimisega on võimalik neid rühmitada vastavalt nende tervisele ja füsioloogilistele mõjudele ning lisada üldisesse klassifitseerimiskavasse (englyst et al., 2007).Süsivesikud (monosahhariidid, disahhariidid ja enamik tärklisi), mida saab seedida peremeesensüümide poolt ja imenduda peensooles, on määratletud kui seeditavad või kättesaadavad süsivesikud (Cummings, Stephen, 2007).Süsivesikuid, mis on resistentsed soolestiku seedimisele või halvasti imenduvad ja metaboliseeruvad, kuid mis võivad mikroobse fermentatsiooni käigus laguneda, peetakse resistentseteks süsivesikuteks, nagu enamik NSP-sid, seedimatud oligosahhariidid ja RS.Põhimõtteliselt määratletakse resistentsed süsivesikud seedimatutena või kasutamiskõlbmatutena, kuid need annavad suhteliselt täpsema kirjelduse süsivesikute klassifikatsioonist (englyst et al., 2007).

3.1 kasvutulemused

Tärklis koosneb kahte tüüpi polüsahhariididest.Amüloos (AM) on lineaarne tärklise α(1-4)-seotud dekstraan, amülopektiin (AP) on α(1-4)-seotud dekstraan, mis sisaldab hargnenud molekuli moodustamiseks umbes 5% dekstraani α(1-6). (testija jt, 2004).Erinevate molekulaarsete konfiguratsioonide ja struktuuride tõttu on AP-rikkad tärklised kergesti seeditavad, samas kui am-rikkad tärklised ei ole kergesti seeditavad (Singh et al., 2010).Varasemad uuringud on näidanud, et tärklise söötmisel erineva AM/AP suhtega on oluline füsioloogiline reaktsioon sigade kasvuvõimele (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008).Võõrutatud sigade söödatarbimine ja söödaefektiivsus vähenesid AM suurenemisega (regmi et al., 2011).Uued tõendid näitavad aga, et suurema söödasisaldusega dieedid suurendavad kasvavate sigade keskmist päevast juurdekasvu ja sööda efektiivsust (Li et al., 2017; Wang et al., 2019).Lisaks teatasid mõned teadlased, et tärklise erineva AM/AP suhtega söötmine ei mõjutanud võõrutatud põrsaste kasvuvõimet (Gao et al., 2020A; Yang et al., 2015), samas kui kõrge AP toit suurendas võõrutatud põrsaste toitainete seeduvust. sead (Gao et al., 2020A).Kiudained on väike osa toidust, mis pärineb taimedest.Suureks probleemiks on see, et suurem kiudainesisaldus on seotud toitainete väiksema kasutamise ja madalama netoenergia väärtusega (noble & Le, 2001).Vastupidi, mõõdukas kiudainete tarbimine ei mõjutanud võõrutatud sigade kasvuvõimet (Han & Lee, 2005; Zhang et al., 2013).Kiudainete mõju toitainete kasutamisele ja netoenergia väärtusele on mõjutatud kiudainete omadustest ning erinevad kiudainete allikad võivad olla väga erinevad (lndber, 2014).Võõrutatud sigadel oli hernekiudude lisamisel suurem sööda konversioonimäär kui maisi-, soja- ja nisukliikiudude söötmisel (Chen et al., 2014).Samamoodi näitasid maisikliide ja nisukliidega töödeldud võõrutatud põrsad suuremat sööda efektiivsust ja kaalutõusu kui sojaoa kestaga töödeldud põrsad (Zhao et al., 2018).Huvitaval kombel ei olnud nisukliikiudude rühma ja inuliinirühma vahel kasvunäitajaid (Hu et al., 2020).Lisaks oli toidulisand võrreldes tselluloosirühma ja ksülaanirühma põrsastega tõhusam, kuna β-glükaan kahjustab põrsaste kasvuvõimet (Wu et al., 2018).Oligosahhariidid on madala molekulmassiga süsivesikud, suhkrute ja polüsahhariidide vahepealsed (voragen, 1998).Neil on olulised füsioloogilised ja füüsikalis-keemilised omadused, sealhulgas madal kütteväärtus ja kasulike bakterite kasvu stimuleerimine, mistõttu saab neid kasutada toiduprobiootikumidena (Bauer et al., 2006; Mussatto ja mancilha, 2007).Kitosaani oligosahhariidi (COS) lisamine võib parandada toitainete seeduvust, vähendada kõhulahtisuse esinemissagedust ja parandada soolestiku morfoloogiat, parandades seega võõrutatud sigade kasvuvõimet (Zhou et al., 2012).Lisaks võivad cos-iga täiendatud toidud parandada emiste paljunemisvõimet (eluspõrsaste arvu) (Cheng et al., 2015; Wan et al., 2017) ja kasvavate sigade kasvuvõimet (wontae et al., 2008) .MOS-i ja fruktooligosahhariidi lisamine võib samuti parandada sigade kasvuvõimet (Che et al., 2013; Duan et al., 2016; Wang et al., 2010; Wenner jt, 2013).Need aruanded näitavad, et erinevatel süsivesikutel on sigade kasvuvõimele erinev mõju (tabel 2a).

3.2 soolestiku talitlus

Kõrge am/ap suhe tärklis võib parandada soolestiku tervist (tribüriinvõib seda kaitsta sigade puhul), edendades soolestiku morfoloogiat ja reguleerides geeniekspressiooniga seotud soolefunktsiooni võõrutavatel sigadel (Han et al., 2012; Xiang et al., 2011).Villi kõrguse ja niudesoole kõrguse ning niudesoole ja tühisoole süvendite suhe oli kõrgem, kui neid toideti kõrge toiduga, ja peensoole apoptoosi kogumäär oli madalam.Samal ajal suurendas see ka blokeerivate geenide ekspressiooni kaksteistsõrmiksooles ja tühisooles, samas kui kõrge AP rühmas suurenes sahharoosi ja maltaasi aktiivsus võõrutatud sigade tühisooles (Gao et al., 2020b).Samamoodi leiti varasemates töödes, et am rikas toit vähendas pH-d ja AP-rikas toit suurendas võõrutatud sigade pimesoole bakterite koguarvu (Gao et al., 2020A).Kiudained on põhikomponent, mis mõjutab sigade soolestiku arengut ja talitlust.Kogunenud tõendid näitavad, et kiudained parandavad võõrutatud sigade soolestiku morfoloogiat ja barjäärifunktsiooni ning vähendavad kõhulahtisuse esinemissagedust (Chen et al., 2015; Lndber，2014； Wu et al., 2018).Kiudainete puudus suurendab patogeenide vastuvõtlikkust ja halvendab käärsoole limaskesta barjäärifunktsiooni (Desai et al., 2016), samas kui väga lahustumatute kiudainetega söötmine võib ennetada patogeene, suurendades sigade villide pikkust (hedemann et al., 2006). ).Erinevat tüüpi kiududel on erinev mõju käärsoole ja niudesoole barjääri funktsioonile.Nisuklii- ja hernekiud suurendavad soolestiku barjääri funktsiooni, reguleerides TLR2 geeniekspressiooni ja parandades soolestiku mikroobide kooslusi võrreldes maisi- ja sojakiududega (Chen et al., 2015).Hernekiudude pikaajaline allaneelamine võib reguleerida ainevahetusega seotud geeni- või valguekspressiooni, parandades seeläbi käärsoole barjääri ja immuunfunktsiooni (Che et al., 2014).Inuliin toidus võib vältida võõrutatud põrsaste soolehäireid, suurendades soolestiku läbilaskvust (Awad et al., 2013).Väärib märkimist, et lahustuva (inuliin) ja lahustumatu kiudaine (tselluloos) kombinatsioon on tõhusam kui üksi, mis võib parandada võõrutatud sigade toitainete imendumist ja soolebarjääri funktsiooni (Chen et al., 2019).Kiudainete mõju soole limaskestale sõltub nende komponentidest.Eelmises uuringus leiti, et ksülaan soodustas soolebarjääri funktsiooni, samuti muutusi bakterite spektris ja metaboliitides ning glükaan soodustas soolebarjääri funktsiooni ja limaskesta tervist, kuid tselluloosi lisamine ei näidanud sarnast mõju võõrutavatel sigadel (Wu et al. , 2018).Oligosahhariide saab seedimise ja kasutamise asemel kasutada soolestiku ülaosa mikroorganismide süsinikuallikana.Fruktoosi lisamine võib suurendada võõrutatud sigade soole limaskesta paksust, võihappe tootmist, retsessiivsete rakkude arvu ja sooleepiteelirakkude proliferatsiooni (Tsukahara et al., 2003).Pektiinoligosahhariidid võivad parandada soolebarjääri funktsiooni ja vähendada rotaviiruse poolt põhjustatud soolekahjustusi põrsastel (Mao et al., 2017).Lisaks on leitud, et cos võib oluliselt soodustada soole limaskesta kasvu ja oluliselt suurendada põrsaste blokeerivate geenide ekspressiooni (WAN, Jiang jt kõikehõlmavalt näitavad need, et erinevat tüüpi süsivesikud võivad parandada soolestiku tööd põrsaste funktsioon (tabel 2b).

Kokkuvõte ja väljavaade

Süsivesikud on sigade peamine energiaallikas, mis koosneb erinevatest monosahhariididest, disahhariididest, oligosahhariididest ja polüsahhariididest.Füsioloogilistel omadustel põhinevad terminid aitavad keskenduda süsivesikute potentsiaalsetele tervisefunktsioonidele ja parandavad süsivesikute klassifitseerimise täpsust.Erinevad süsivesikute struktuurid ja tüübid avaldavad erinevat mõju kasvuvõime säilitamisele, soolestiku funktsiooni ja mikroobide tasakaalu edendamisele ning lipiidide ja glükoosi metabolismi reguleerimisele.Lipiidide ja glükoosi metabolismi süsivesikute reguleerimise võimalik mehhanism põhineb nende metaboliitidel (SCFA), mida kääritab soolestiku mikrobiota.Täpsemalt võivad dieedis sisalduvad süsivesikud reguleerida glükoosi metabolismi scfas-gpr43 / 41-glp1 / PYY ja ampk-g6pase / PEPCK radade kaudu ning reguleerida lipiidide metabolismi scfas-gpr43 / 41 ja amp / atp-ampk radade kaudu.Lisaks võib sigade kasvuvõime ja tervisefunktsioon paraneda, kui eri tüüpi süsivesikuid on parimas kombinatsioonis.

Väärib märkimist, et süsivesikute potentsiaalsed funktsioonid valkude ja geenide ekspressioonis ning metaboolse reguleerimises avastatakse suure läbilaskevõimega funktsionaalse proteoomika, genoomika ja metabonoomika meetodite abil.Viimaseks, kuid mitte vähem tähtsaks, on erinevate süsivesikute kombinatsioonide hindamine seakasvatuse mitmekesise süsivesikute toitumise uurimise eelduseks.

Allikas: Animal Science Journal