Sažetak

Najveći napredak istraživanja ugljikohidrata u hranidbi i zdravlju svinja je jasnija klasifikacija ugljikohidrata, koja se ne temelji samo na njihovoj kemijskoj strukturi, već i na njihovim fiziološkim karakteristikama.Osim što su glavni izvor energije, različite vrste i strukture ugljikohidrata povoljno djeluju na prehrambene i zdravstvene funkcije svinja.Uključeni su u promicanje rasta i crijevne funkcije svinja, regulaciju crijevne mikrobne zajednice i regulaciju metabolizma lipida i glukoze.Osnovni mehanizam ugljikohidrata je kroz njegove metabolite (masne kiseline kratkog lanca [SCFA]) i uglavnom kroz puteve scfas-gpr43 / 41-pyy / GLP1, SCFA amp / atp-ampk i scfas-ampk-g6pase / PEPCK za regulaciju masti i metabolizam glukoze.Nove studije procijenile su optimalnu kombinaciju različitih vrsta i struktura ugljikohidrata, što može poboljšati rast i probavljivost hranjivih tvari, pospješiti rad crijeva i povećati broj bakterija koje proizvode butirat kod svinja.Općenito, uvjerljivi dokazi podupiru mišljenje da ugljikohidrati igraju važnu ulogu u prehrambenim i zdravstvenim funkcijama svinja.Osim toga, određivanje sastava ugljikohidrata imat će teorijsku i praktičnu vrijednost za razvoj tehnologije ravnoteže ugljikohidrata u svinja.

1. Predgovor

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

2. Podjela ugljikohidrata

Dijetetski ugljikohidrati mogu se klasificirati prema veličini molekule, stupnju polimerizacije (DP), vrsti veze (a ili b) i sastavu pojedinačnih monomera (Cummings, Stephen, 2007).Važno je napomenuti da se glavna klasifikacija ugljikohidrata temelji na njihovoj DP, kao što su monosaharidi ili disaharidi (DP, 1-2), oligosaharidi (DP, 3-9) i polisaharidi (DP, ≥ 10), koji se sastoje od škrob, NSP i glikozidne veze (Cummings, Stephen, 2007; Englyst et al., 2007; Tablica 1).Kemijska analiza nužna je za razumijevanje fizioloških i zdravstvenih učinaka ugljikohidrata.Uz sveobuhvatniju kemijsku identifikaciju ugljikohidrata, moguće ih je grupirati prema njihovim zdravstvenim i fiziološkim učincima te ih uključiti u opći klasifikacijski plan (englyst et al., 2007).Ugljikohidrati (monosaharidi, disaharidi i većina škrobova) koje enzimi domaćina mogu probaviti i apsorbirati u tankom crijevu definiraju se 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 otpornim ugljikohidratima, poput većine NSP-a, neprobavljivih oligosaharida i RS-a.U osnovi, otporni ugljikohidrati definirani su kao neprobavljivi ili neupotrebljivi, ali daju relativno točniji opis klasifikacije ugljikohidrata (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) vezanog dekstrana, koji sadrži oko 5% dekstrana α（ 1-6) da bi se formirala razgranata molekula (tester i sur., 2004.).Zbog različitih molekularnih konfiguracija i struktura, škrobovi bogati AP lako su probavljivi, dok škrobovi bogati am nisu lako probavljivi (Singh i sur., 2010.).Prethodne studije pokazale su da hranjenje škrobom s različitim omjerima AM/AP ima značajne fiziološke odgovore na učinak rasta svinja (Doti i sur., 2014.; Vicente i sur., 2008.).Unos hrane i učinkovitost hrane odbijene svinje smanjivali su se s povećanjem AM (regmi i sur., 2011.).Međutim, novi dokazi govore da prehrana s višim udjelom am povećava prosječni dnevni prirast i učinkovitost hrane svinja u rastu (Li i sur., 2017.; Wang i sur., 2019.).Osim toga, neki su znanstvenici izvijestili da hranjenje škroba različitim omjerima AM / AP nije utjecalo na učinak rasta odbijene prasadi (Gao i sur., 2020A; Yang i sur., 2015.), dok je prehrana s visokim AP povećala probavljivost hranjivih tvari odbijene prasadi. svinje (Gao i sur., 2020A).Dijetalna vlakna su mali dio hrane koja dolazi iz biljaka.Veliki problem je što je veća količina dijetalnih vlakana povezana s nižom iskorištenošću hranjivih tvari i nižom neto energetskom vrijednošću (noble & Le, 2001.).Naprotiv, umjereni unos vlakana nije utjecao na učinak rasta odbijene svinje (Han & Lee, 2005.; Zhang i sur., 2013.).Na učinke dijetalnih vlakana na iskorištenje hranjivih tvari i neto energetsku vrijednost utječu karakteristike vlakana, a različiti izvori vlakana mogu biti vrlo različiti (lndber, 2014.).Kod odbijenih svinja, dodaci vlaknima graška imali su veću stopu konverzije hrane nego hranjenje vlaknima kukuruza, soje i pšeničnih mekinja (Chen i sur., 2014.).Slično, odbijena prasad liječena kukuruznim i pšeničnim mekinjama pokazala je veću učinkovitost hrane i prirast težine od one liječene sojinom ljuskom (Zhao et al., 2018.).Zanimljivo je da nije bilo razlike u učinku rasta između skupine s vlaknima pšeničnih mekinja i skupine s inulinom (Hu et al., 2020.).Osim toga, u usporedbi s prasadima u skupini na celulozi i skupini na ksilanu, dodatak je bio učinkovitiji β-glukan smanjuje učinak rasta prasadi (Wu et al., 2018.).Oligosaharidi su ugljikohidrati male molekulske mase, posredni položaj između šećera i polisaharida (voragen, 1998).Imaju važna fiziološka i fizikalno-kemijska svojstva, uključujući nisku kaloričnu vrijednost i poticanje rasta korisnih bakterija, pa se mogu koristiti kao prehrambeni probiotici (Bauer i sur., 2006.; Mussatto i mancilha, 2007.).Suplementacija kitozan oligosaharida (COS) može poboljšati probavljivost hranjivih tvari, smanjiti učestalost proljeva i poboljšati morfologiju crijeva, čime se poboljšava učinak rasta odbijene svinje (Zhou i sur., 2012.).Osim toga, prehrana s dodatkom cos-a može poboljšati reproduktivni učinak krmača (broj živih prasadi) (Cheng i sur., 2015.; Wan i sur., 2017.) i učinak rasta svinja u razvoju (wontae i sur., 2008.) .Suplementacija MOS-a i fruktooligosaharida također može poboljšati učinak rasta svinja (Che i sur., 2013.; Duan i sur., 2016.; Wang i sur., 2010.; Wenner i sur., 2013.).Ova izvješća pokazuju da različiti ugljikohidrati imaju različite učinke na učinak rasta svinja (tablica 2a).

3.2 crijevna funkcija

Visoki omjer am/ap škrob može poboljšati zdravlje crijeva (tribirinmože se zaštititi za svinje) promicanjem crijevne morfologije i reguliranjem crijevne funkcije povezane s ekspresijom gena kod svinja koje se odbijaju (Han i sur., 2012.; Xiang i sur., 2011.).Omjer visine resica prema visini resica i dubini recesusa ileuma i jejunuma bio je veći kada su hranjeni visokom prehranom, a ukupna stopa apoptoze tankog crijeva bila je niža.Istodobno je također povećao ekspresiju blokirajućih gena u duodenumu i jejunumu, dok su u skupini s visokim AP povećane aktivnosti saharoze i maltaze u jejunumu odbijene svinje (Gao et al., 2020b).Slično tome, prethodni je rad otkrio da prehrana bogata amnom smanjuje pH, a prehrana bogata AP-om povećava ukupan broj bakterija u cekumu odbijene svinje (Gao et al., 2020A).Prehrambena vlakna su ključna komponenta koja utječe na razvoj crijeva i funkciju svinja.Prikupljeni dokazi pokazuju da prehrambena vlakna poboljšavaju morfologiju crijeva i funkciju barijere odbijenih svinja te smanjuju učestalost proljeva (Chen i sur., 2015.; Lndber，2014.; Wu i sur., 2018.).Nedostatak dijetalnih vlakana povećava osjetljivost patogena i narušava funkciju barijere sluznice debelog crijeva (Desai i sur., 2016.), dok hranjenje hranom s visoko netopivim vlaknima može spriječiti patogene povećanjem duljine resica kod svinja (hedemann i sur., 2006.). ).Različite vrste vlakana imaju različite učinke na funkciju barijere debelog crijeva i ileuma.Vlakna pšeničnih mekinja i graška poboljšavaju funkciju crijevne barijere reguliranjem ekspresije gena TLR2 i poboljšanjem zajednica crijevnih mikroba u usporedbi s vlaknima kukuruza i soje (Chen i sur., 2015.).Dugotrajno uzimanje vlakana graška može regulirati ekspresiju gena ili proteina vezanu uz metabolizam, čime se poboljšava barijera debelog crijeva i imunološka funkcija (Che et al., 2014.).Inulin u prehrani može izbjeći crijevne smetnje kod odbijene prasadi povećanjem crijevne propusnosti (Awad i sur., 2013.).Vrijedno je napomenuti da je kombinacija topivih (inulin) i netopivih vlakana (celuloza) učinkovitija nego sama, što može poboljšati apsorpciju hranjivih tvari i funkciju crijevne barijere kod odbijenih svinja (Chen i sur., 2019.).Učinak dijetalnih vlakana na crijevnu sluznicu ovisi o njihovim sastojcima.Prethodno istraživanje pokazalo je da ksilan potiče funkciju crijevne barijere, kao i promjene u bakterijskom spektru i metabolitima, a glukan potiče funkciju crijevne barijere i zdravlje sluznice, ali dodatak celuloze nije pokazao slične učinke kod svinja koje se odbijaju od sise (Wu et al. , 2018).Oligosaharidi se mogu koristiti kao izvori ugljika za mikroorganizme u gornjem dijelu crijeva umjesto da se probave i iskoriste.Dodatak fruktoze može povećati debljinu crijevne sluznice, proizvodnju maslačne kiseline, broj recesivnih stanica i proliferaciju intestinalnih epitelnih stanica kod odbijene svinje (Tsukahara i sur., 2003.).Pektinski oligosaharidi mogu poboljšati funkciju crijevne barijere i smanjiti oštećenje crijeva uzrokovano rotavirusom u prasadi (Mao et al., 2017.).Osim toga, otkriveno je da cos može značajno pospješiti rast crijevne sluznice i značajno povećati ekspresiju blokirajućih gena u prasadi (WAN, Jiang, et al. na sveobuhvatan način, to ukazuje da različite vrste ugljikohidrata mogu poboljšati crijevnu funkcija prasadi (tablica 2b).

Sažetak i perspektiva

Ugljikohidrati su glavni izvor energije svinja, a sastoje se od raznih monosaharida, disaharida, oligosaharida i polisaharida.Izrazi koji se temelje 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 rasta, promicanje crijevne funkcije i ravnoteže mikroba te reguliranje metabolizma lipida i glukoze.Mogući mehanizam ugljikohidratne regulacije metabolizma lipida i glukoze temelji se na njihovim metabolitima (SCFA), koje fermentira crijevna mikrobiota.Točnije, ugljikohidrati u prehrani mogu regulirati metabolizam glukoze putem puteva scfas-gpr43 / 41-glp1 / PYY i ampk-g6pase / PEPCK, te regulirati metabolizam lipida putem puteva scfas-gpr43 / 41 i amp / atp-ampk.Osim toga, kada su različite vrste ugljikohidrata u najboljoj kombinaciji, učinak rasta i zdravstvena funkcija svinja mogu se poboljšati.

Važno je napomenuti da će potencijalne funkcije ugljikohidrata u ekspresiji proteina i gena te metaboličkoj regulaciji biti otkrivene korištenjem visokoučinkovitih funkcionalnih proteomičkih, genomičkih i metabonomskih metoda.Posljednje, ali ne i najmanje važno, procjena različitih kombinacija ugljikohidrata je preduvjet za proučavanje raznolikih ugljikohidratnih obroka u proizvodnji svinja.

Izvor: Animal Science Journal