Absztrakt

A szénhidrátkutatás legnagyobb előrelépése a sertéstakarmányozás és -egészségügy terén a szénhidrátok egyértelműbb osztályozása, amely nemcsak kémiai szerkezete alapján, hanem élettani jellemzői alapján is.Amellett, hogy a fő energiaforrás, a különböző típusú és szerkezetű szénhidrátok jótékony hatással vannak a sertések táplálkozására és egészségügyi funkcióira.Részt vesznek a sertések növekedési teljesítményének és bélműködésének elősegítésében, a bélmikrobiális közösség szabályozásában, valamint a lipid- és glükóz anyagcserében.A szénhidrát alapvető mechanizmusa a metabolitjain (rövid láncú zsírsavak [SCFA-k]), és főként az scfas-gpr43 / 41-pyy / GLP1, az SCFA-k amp / atp-ampk és scfas-ampk-g6pase / PEPCK utakon keresztül szabályozza a zsír- és glükóz anyagcsere.Új tanulmányok értékelték a különböző típusú és szerkezetű szénhidrátok optimális kombinációját, amely javíthatja a növekedési teljesítményt és a tápanyagok emészthetőségét, elősegítheti a bélműködést, és növelheti a butirátot termelő baktériumok mennyiségét sertésekben.Összességében meggyőző bizonyítékok támasztják alá azt a nézetet, hogy a szénhidrátok fontos szerepet játszanak a sertések táplálkozási és egészségügyi funkcióiban.Ezen túlmenően a szénhidrát-összetétel meghatározása elméleti és gyakorlati értékkel is bír a sertések szénhidrát-egyensúlyi technológiájának fejlesztése szempontjából.

1. Előszó

A polimer szénhidrátok, a keményítő és a nem keményítő poliszacharidok (NSP) a sertések takarmányának fő összetevői és fő energiaforrásai, a teljes energiabevitel 60-70%-át teszik ki (Bach Knudsen).Érdemes megjegyezni, hogy a szénhidrátok sokfélesége és szerkezete nagyon összetett, amelyek különböző hatással vannak a sertésekre.Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy a különböző amilóz/amilóz (AM/AP) arányú keményítővel való takarmányozás nyilvánvaló fiziológiai választ ad a sertések növekedési teljesítményére (Doti et al., 2014; Vicente és mtsai, 2008).A főként NSP-ből álló élelmi rostokról úgy gondolják, hogy csökkentik a tápanyag-felhasználást és az egygyomrú állatok nettó energiaértékét (NOBLET és le, 2001).Az élelmi rostbevitel azonban nem befolyásolta a malacok növekedési teljesítményét (Han & Lee, 2005).Egyre több bizonyíték bizonyítja, hogy az élelmi rostok javítják a malacok bélrendszerének morfológiáját és gátfunkcióját, valamint csökkentik a hasmenés előfordulását (Chen és mtsai, 2015; Lndberg，2014； Wu et al., 2018).Ezért sürgős annak tanulmányozása, hogyan lehet hatékonyan hasznosítani az összetett szénhidrátokat az étrendben, különösen a rostban gazdag takarmányban.A szénhidrátok szerkezeti és taxonómiai jellemzőit, valamint a sertések táplálkozási és egészségügyi funkcióit le kell írni és figyelembe kell venni a takarmánykészítményekben.Az NSP és a rezisztens keményítő (RS) a fő nem emészthető szénhidrátok (wey et al., 2011), míg a bél mikrobiota a nem emészthető szénhidrátokat rövid szénláncú zsírsavakká (SCFA) fermentálja;Turnbaugh et al., 2006).Ezenkívül egyes oligoszacharidokat és poliszacharidokat az állatok probiotikumának tekintenek, amelyek felhasználhatók a Lactobacillus és a Bifidobacterium arányának serkentésére a bélben (Mikkelsen és mtsai, 2004; M ø LBAK et al., 2007; Wellock et al. , 2008).Beszámoltak arról, hogy az oligoszacharid-kiegészítés javítja a bélmikrobióta összetételét (de Lange et al., 2010).Az antimikrobiális növekedésserkentők sertéstenyésztésben történő felhasználásának minimalizálása érdekében fontos, hogy más módokat találjunk a jó állategészségügy elérésére.Lehetőség van többféle szénhidrát hozzáadására a sertéstakarmányhoz.Egyre több bizonyíték bizonyítja, hogy a keményítő, az NSP és a MOS optimális kombinációja elősegítheti a növekedési teljesítményt és a tápanyag emészthetőségét, növelheti a butirátot termelő baktériumok számát, és bizonyos mértékig javíthatja az elválasztott sertések lipidanyagcseréjét (Zhou, Chen et al. ., 2020; Zhou, Yu és munkatársai, 2020).Ezért ennek a cikknek a célja, hogy áttekintse a szénhidrát kulcsfontosságú szerepét a növekedési teljesítmény és a bélműködés elősegítésében, a bélmikrobiális közösség és az anyagcsere egészségének szabályozásában, valamint a sertések szénhidrát-kombinációinak feltárását célzó jelenlegi kutatásokat.

2. A szénhidrátok osztályozása

Az étkezési szénhidrátok molekulaméretük, polimerizációs fokuk (DP), kapcsolódási típusuk (a vagy b) és az egyes monomerek összetétele alapján osztályozhatók (Cummings, Stephen, 2007).Érdemes megjegyezni, hogy a szénhidrátok fő osztályozása a DP-n alapul, ilyenek a monoszacharidok vagy diszacharidok (DP, 1-2), oligoszacharidok (DP, 3-9) és poliszacharidok (DP, ≥ 10), amelyek a következőkből állnak: keményítő, NSP és glikozid kötések (Cummings, Stephen, 2007; Englyst et al., 2007; 1. táblázat).A kémiai elemzés szükséges a szénhidrátok élettani és egészségügyi hatásainak megértéséhez.A szénhidrátok átfogóbb kémiai azonosításával lehetőség nyílik egészségi és élettani hatásuk szerinti csoportosításukra és az átfogó osztályozási tervbe való felvételükre (englyst et al., 2007).A gazdaenzimek által emészthető és a vékonybélben felszívódó szénhidrátokat (monoszacharidokat, diszacharidokat és a legtöbb keményítőt) emészthető vagy elérhető szénhidrátként határozzák meg (Cummings, Stephen, 2007).Azok a szénhidrátok, amelyek ellenállnak a bélben történő emésztésnek, vagy rosszul felszívódnak és metabolizálódnak, de a mikrobiális fermentáció hatására lebomlanak, rezisztens szénhidrátoknak minősülnek, mint például a legtöbb NSP, emészthetetlen oligoszacharid és RS.A rezisztens szénhidrátok lényegében emészthetetlennek vagy használhatatlannak minősülnek, de viszonylag pontosabb leírást adnak a szénhidrátok osztályozásáról (englyst et al., 2007).

3.1 növekedési teljesítmény

A keményítő kétféle poliszacharidból áll.Az amilóz (AM) egyfajta lineáris keményítő α(1-4)-hez kötött dextrán, az amilopektin (AP) egy α(1-4)-hez kapcsolódó dextrán, amely körülbelül 5% α(1-6) dextránt tartalmaz, hogy elágazó molekulát képezzen. (tesztelő et al., 2004).A különböző molekuláris konfigurációk és szerkezetek miatt az AP-ban gazdag keményítők könnyen emészthetők, míg az am rich keményítők nem könnyen emészthetők (Singh et al., 2010).Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy a különböző AM/AP arányú keményítővel történő takarmányozás jelentős fiziológiai választ ad a sertések növekedési teljesítményére (Doti et al., 2014; Vicente és mtsai, 2008).Az elválasztott sertések takarmányfelvétele és takarmányhatékonysága az AM növekedésével csökkent (regmi et al., 2011).Az újonnan megjelent bizonyítékok azonban arról számolnak be, hogy a magasabb am-ot tartalmazó takarmányok növelik a növekvő sertések átlagos napi gyarapodását és takarmányozási hatékonyságát (Li et al., 2017; Wang és mtsai, 2019).Ezenkívül egyes tudósok arról számoltak be, hogy a különböző AM/AP arányú keményítő etetése nem befolyásolta az elválasztott malacok növekedési teljesítményét (Gao et al., 2020A; Yang et al., 2015), míg a magas AP-táplálék növelte az elválasztott malacok tápanyag-emészthetőségét. sertések (Gao et al., 2020A).Az élelmi rost az élelmiszer egy kis része, amely növényekből származik.A fő probléma az, hogy a magasabb élelmi rost alacsonyabb tápanyag-felhasználással és alacsonyabb nettó energiaértékkel jár (noble & Le, 2001).Éppen ellenkezőleg, a mérsékelt rostbevitel nem befolyásolta az elválasztott sertések növekedési teljesítményét (Han & Lee, 2005; Zhang és mtsai, 2013).Az élelmi rostok tápanyag-felhasználásra és nettó energiaértékre gyakorolt ​​hatását a rostok jellemzői befolyásolják, és a különböző rostforrások nagyon eltérőek lehetnek (lndber, 2014).Az elválasztott sertéseknél a borsórost-kiegészítés magasabb takarmánykonverziót eredményezett, mint a kukoricarost, a szójabab és a búzakorpa rost etetése (Chen et al., 2014).Hasonlóképpen, a kukoricakorpával és búzakorpával kezelt elválasztott malacok nagyobb takarmányozási hatékonyságot és súlygyarapodást mutattak, mint a szójababhéjjal kezeltek (Zhao et al., 2018).Érdekes módon nem volt különbség a növekedési teljesítményben a búzakorpa rostcsoport és az inulin csoport között (Hu et al., 2020).Ezen túlmenően, összehasonlítva a cellulózcsoportban és a xiláncsoportban lévő malacokkal, a kiegészítés hatékonyabb volt, mivel a β-glükán rontja a malacok növekedési teljesítményét (Wu et al., 2018).Az oligoszacharidok alacsony molekulatömegű szénhidrátok, a cukrok és a poliszacharidok köztitermékei (voragen, 1998).Fontos fiziológiai és fizikai-kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek, beleértve az alacsony fűtőértéket és serkentik a jótékony baktériumok növekedését, így diétás probiotikumként is használhatók (Bauer et al., 2006; Mussatto és mancilha, 2007).A kitozán-oligoszacharid (COS) kiegészítése javíthatja a tápanyagok emészthetőségét, csökkentheti a hasmenés előfordulását és javíthatja a bélmorfológiát, ezáltal javítva az elválasztott sertések növekedési teljesítményét (Zhou et al., 2012).Emellett a cos-szal kiegészített étrend javíthatja a kocák szaporodási teljesítményét (az élő malacok számát) (Cheng és mtsai, 2015; Wan és mtsai, 2017) és a növekvő sertések növekedési teljesítményét (wontae et al., 2008). .A MOS és a frukto-oligoszacharid kiegészítése szintén javíthatja a sertések növekedési teljesítményét (Che et al., 2013; Duan és mtsai, 2016; Wang és mtsai, 2010; Wenner és mtsai, 2013).Ezek a jelentések azt mutatják, hogy a különböző szénhidrátok eltérő hatással vannak a sertések növekedési teljesítményére (2a. táblázat).

3.2 bélműködés

A magas am/ap arányú keményítő javíthatja a bélrendszer egészségét (tribyrinvédelmet nyújthat a sertés számára) a bélmorfológia elősegítésével és a bélműködés szabályozásával a génexpresszióhoz kapcsolódóan elválasztott sertéseknél (Han és mtsai, 2012; Xiang és mtsai, 2011).A bolyhok magasságának aránya a bolyhok magasságához, valamint az ileum és a jejunum bemélyedési mélységéhez képest magasabb volt, ha magas am táplálékkal táplálták, és a vékonybél teljes apoptózisa alacsonyabb volt.Ugyanakkor növelte a blokkoló gének expresszióját a duodenumban és a jejunumban, míg a magas AP csoportban az elválasztott sertések jejunumában a szacharóz és a maltáz aktivitása nőtt (Gao et al., 2020b).Hasonlóképpen, a korábbi munkák azt találták, hogy a gazdag étrend csökkentette a pH-t, az AP-ban gazdag étrend pedig növelte a baktériumok teljes számát az elválasztott sertések vakbelében (Gao et al., 2020A).Az élelmi rost a sertések bélrendszerének fejlődését és működését befolyásoló kulcsfontosságú összetevő.A felhalmozott bizonyítékok azt mutatják, hogy az élelmi rostok javítják az elválasztott sertések bélmorfológiáját és gátfunkcióját, valamint csökkentik a hasmenés előfordulását (Chen és mtsai, 2015; Lndber，2014； Wu et al., 2018).Az élelmi rosthiány növeli a kórokozók érzékenységét és rontja a vastagbél nyálkahártyájának barrier funkcióját (Desai és mtsai, 2016), míg a nagyon oldhatatlan rosttáppal történő takarmányozás a sertések boholyainak hosszának növelésével megelőzheti a kórokozókat (hedemann et al., 2006). ).A különböző típusú rostok eltérő hatással vannak a vastagbél és az ileum gát működésére.A búzakorpa és a borsó rostjai a kukorica- és szójarostokhoz képest javítják a bélgát funkcióját azáltal, hogy szabályozzák a TLR2 génexpressziót, és javítják a bélmikrobiális közösségeket (Chen et al., 2015).A borsórost hosszú távú fogyasztása szabályozhatja az anyagcserével kapcsolatos gén- vagy fehérjeexpressziót, ezáltal javítva a vastagbél gátat és az immunfunkciót (Che et al., 2014).Az étrendben lévő inulin elkerülheti az elválasztott malacok bélrendszeri zavarait a bélpermeabilitás növelésével (Awad et al., 2013).Érdemes megjegyezni, hogy az oldható (inulin) és az oldhatatlan rost (cellulóz) kombinációja hatékonyabb, mint önmagában, ami javíthatja a tápanyag felszívódását és a bélgát funkcióját elválasztott sertéseknél (Chen és mtsai, 2019).Az élelmi rostok bélnyálkahártyára gyakorolt ​​hatása összetevőiktől függ.Egy korábbi tanulmány megállapította, hogy a xilán elősegítette a bélgát funkcióját, valamint a baktériumok spektrumának és metabolitjainak változásait, a glükán pedig a bélgát működését és a nyálkahártya egészségét, de a cellulóz kiegészítése nem mutatott hasonló hatást az elválasztott sertéseknél (Wu et al. , 2018).Az oligoszacharidok szénforrásként használhatók a felső bélrendszerben lévő mikroorganizmusok számára, ahelyett, hogy megemésztenék és hasznosulnának.A fruktóz kiegészítés növelheti a bélnyálkahártya vastagságát, a vajsavtermelést, a recesszív sejtek számát és a bélhámsejtek szaporodását elválasztott sertésekben (Tsukahara et al., 2003).A pektin oligoszacharidok javíthatják a bélgát működését és csökkenthetik a rotavírus okozta bélkárosodást malacoknál (Mao et al., 2017).Ezenkívül azt találták, hogy a cos jelentősen elősegítheti a bélnyálkahártya növekedését, és jelentősen növelheti a blokkoló gének expresszióját malacokban (WAN, Jiang et al. átfogó módon, ezek azt jelzik, hogy a különböző típusú szénhidrátok javíthatják a bélrendszert a malacok funkciója (2b. táblázat).

Összegzés és kilátás

A sertések fő energiaforrása a szénhidrát, amely különféle monoszacharidokból, diszacharidokból, oligoszacharidokból és poliszacharidokból áll.A fiziológiai jellemzőkre épülő kifejezések segítenek a szénhidrátok lehetséges egészségügyi funkcióira összpontosítani, és javítják a szénhidrátok osztályozásának pontosságát.A különböző szerkezetű és típusú szénhidrátok eltérő hatással vannak a növekedési teljesítmény fenntartására, a bélműködés és a mikrobiális egyensúly elősegítésére, valamint a lipid- és glükóz-anyagcsere szabályozására.A lipid- és glükóz-anyagcsere szénhidrát-szabályozásának lehetséges mechanizmusa ezek metabolitjain (SCFA-k) alapul, amelyeket a bélmikrobióta fermentál.Pontosabban, az étrendben lévő szénhidrát szabályozhatja a glükóz anyagcserét az scfas-gpr43 / 41-glp1 / PYY és az ampk-g6pase / PEPCK útvonalakon, és szabályozhatja a lipid metabolizmust az scfas-gpr43 / 41 és amp / atp-ampk útvonalakon keresztül.Ezenkívül, ha a különböző típusú szénhidrátok a legjobb kombinációban vannak, a sertések növekedési teljesítménye és egészségi funkciója javulhat.

Érdemes megjegyezni, hogy a szénhidrátok lehetséges funkcióit a fehérje- és génexpresszióban, valamint a metabolikus szabályozásban nagy áteresztőképességű funkcionális proteomikai, genomikai és metabonomikai módszerek segítségével lehet majd felfedezni.Végül, de nem utolsósorban, a különböző szénhidrát-kombinációk értékelése előfeltétele a változatos szénhidrát-étrendek tanulmányozásának a sertéstartásban.

Forrás: Animal Science Journal