Abstrak

Kemajuan terbesar penelitian karbohidrat dalam nutrisi dan kesehatan babi adalah semakin jelasnya klasifikasi karbohidrat, yang tidak hanya berdasarkan struktur kimianya, tetapi juga berdasarkan ciri fisiologisnya.Selain sebagai sumber energi utama, berbagai jenis dan struktur karbohidrat bermanfaat bagi fungsi nutrisi dan kesehatan babi.Mereka terlibat dalam meningkatkan kinerja pertumbuhan dan fungsi usus babi, mengatur komunitas mikroba usus, dan mengatur metabolisme lipid dan glukosa.Mekanisme dasar karbohidrat adalah melalui metabolitnya (asam lemak rantai pendek [SCFA]) dan terutama melalui jalur scfas-gpr43 / 41-pyy / GLP1, SCFAs amp / atp-ampk dan scfas-ampk-g6pase / PEPCK untuk mengatur lemak dan metabolisme glukosa.Studi baru telah mengevaluasi kombinasi optimal berbagai jenis dan struktur karbohidrat, yang dapat meningkatkan kinerja pertumbuhan dan kecernaan nutrisi, meningkatkan fungsi usus, dan meningkatkan kelimpahan bakteri penghasil butirat pada babi.Secara keseluruhan, bukti kuat mendukung pandangan bahwa karbohidrat memainkan peran penting dalam fungsi nutrisi dan kesehatan babi.Selain itu, penentuan komposisi karbohidrat akan mempunyai nilai teoritis dan praktis bagi pengembangan teknologi keseimbangan karbohidrat pada babi.

1. Kata Pengantar

Karbohidrat polimer, pati dan polisakarida non pati (NSP) merupakan komponen utama pakan dan sumber energi utama babi, menyumbang 60% - 70% dari total asupan energi (Bach Knudsen).Perlu dicatat bahwa variasi dan struktur karbohidrat sangat kompleks, yang memiliki efek berbeda pada babi.Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa pemberian pakan dengan pati dengan rasio amilosa terhadap amilosa (AM/AP) yang berbeda memiliki respons fisiologis yang jelas terhadap kinerja pertumbuhan babi (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008).Serat makanan, terutama terdiri dari NSP, diyakini mengurangi pemanfaatan nutrisi dan nilai energi bersih hewan monogastrik (NOBLET dan le, 2001).Namun asupan serat pangan tidak mempengaruhi kinerja pertumbuhan anak babi (Han & Lee, 2005).Semakin banyak bukti yang menunjukkan bahwa serat makanan meningkatkan morfologi usus dan fungsi penghalang pada anak babi, serta mengurangi kejadian diare (Chen et al., 2015; Lndberg,2014； Wu et al., 2018).Oleh karena itu, penting untuk mempelajari cara efektif memanfaatkan karbohidrat kompleks dalam makanan, terutama pakan kaya serat.Karakteristik struktural dan taksonomi karbohidrat serta fungsi nutrisi dan kesehatannya bagi babi harus dijelaskan dan dipertimbangkan dalam formulasi pakan.NSP dan pati resisten (RS) merupakan karbohidrat utama yang tidak dapat dicerna (wey et al., 2011), sedangkan mikrobiota usus memfermentasi karbohidrat yang tidak dapat dicerna menjadi asam lemak rantai pendek (SCFA);Turnbaugh dkk., 2006).Selain itu, beberapa oligosakarida dan polisakarida dianggap sebagai probiotik hewan, yang dapat digunakan untuk merangsang proporsi Lactobacillus dan Bifidobacterium di usus (Mikkelsen et al., 2004; M ø LBAK et al., 2007; Wellock et al. , 2008).Suplementasi oligosakarida telah dilaporkan meningkatkan komposisi mikrobiota usus (de Lange et al., 2010).Untuk meminimalkan penggunaan bahan pemacu pertumbuhan antimikroba dalam produksi babi, penting untuk menemukan cara lain untuk mencapai kesehatan hewan yang baik.Ada peluang untuk menambahkan lebih banyak variasi karbohidrat pada pakan babi.Semakin banyak bukti menunjukkan bahwa kombinasi optimal pati, NSP dan MOS dapat meningkatkan kinerja pertumbuhan dan kecernaan nutrisi, meningkatkan jumlah bakteri penghasil butirat, dan meningkatkan metabolisme lipid babi yang disapih sampai batas tertentu (Zhou, Chen, dkk. ., 2020; Zhou, Yu, dkk., 2020).Oleh karena itu, tujuan makalah ini adalah untuk meninjau penelitian terkini tentang peran kunci karbohidrat dalam meningkatkan kinerja pertumbuhan dan fungsi usus, mengatur komunitas mikroba usus dan kesehatan metabolisme, dan untuk mengeksplorasi kombinasi karbohidrat babi.

2. Klasifikasi karbohidrat

Karbohidrat makanan dapat diklasifikasikan menurut ukuran molekulnya, derajat polimerisasi (DP), jenis sambungan (a atau b) dan komposisi monomer individu (Cummings, Stephen, 2007).Perlu dicatat bahwa klasifikasi utama karbohidrat didasarkan pada DP-nya, seperti monosakarida atau disakarida (DP, 1-2), oligosakarida (DP, 3-9) dan polisakarida (DP, ≥ 10), yang terdiri dari pati, NSP dan ikatan glikosidik (Cummings, Stephen, 2007; Englyst et al., 2007; Tabel 1).Analisis kimia diperlukan untuk memahami efek fisiologis dan kesehatan dari karbohidrat.Dengan identifikasi kimiawi karbohidrat yang lebih komprehensif, dimungkinkan untuk mengelompokkannya berdasarkan efek kesehatan dan fisiologisnya dan memasukkannya ke dalam rencana klasifikasi keseluruhan (englyst et al., 2007).Karbohidrat (monosakarida, disakarida, dan sebagian besar pati) yang dapat dicerna oleh enzim inang dan diserap di usus kecil didefinisikan sebagai karbohidrat yang dapat dicerna atau tersedia (Cummings, Stephen, 2007).Karbohidrat yang resisten terhadap pencernaan usus, atau sulit diserap dan dimetabolisme, namun dapat terdegradasi oleh fermentasi mikroba dianggap sebagai karbohidrat resisten, seperti sebagian besar NSP, oligosakarida yang tidak dapat dicerna, dan RS.Pada dasarnya, karbohidrat resisten didefinisikan sebagai karbohidrat yang tidak dapat dicerna atau tidak dapat digunakan, namun memberikan gambaran klasifikasi karbohidrat yang relatif lebih akurat (englyst et al., 2007).

3.1 kinerja pertumbuhan

Pati terdiri dari dua jenis polisakarida.Amilosa (AM) adalah sejenis pati linier dekstran tertaut α（ 1-4), amilopektin (AP) adalah dekstran tertaut α（ 1-4), mengandung sekitar 5% dekstran α（ 1-6) untuk membentuk molekul bercabang (penguji et al., 2004).Karena konfigurasi dan struktur molekul yang berbeda, pati kaya AP mudah dicerna, sedangkan pati kaya am tidak mudah dicerna (Singh et al., 2010).Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa pemberian pati dengan rasio AM/AP yang berbeda memiliki respon fisiologis yang signifikan terhadap kinerja pertumbuhan babi (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008).Asupan pakan dan efisiensi pakan babi yang disapih menurun seiring dengan peningkatan AM (regmi et al., 2011).Namun, bukti yang muncul melaporkan bahwa pola makan dengan am yang lebih tinggi meningkatkan rata-rata pertambahan bobot badan harian dan efisiensi pakan pada babi yang sedang tumbuh (Li et al., 2017; Wang et al., 2019).Selain itu, beberapa ilmuwan melaporkan bahwa pemberian pati dengan rasio AM/AP yang berbeda tidak mempengaruhi kinerja pertumbuhan anak babi yang disapih (Gao et al., 2020A; Yang et al., 2015), sedangkan diet AP yang tinggi meningkatkan kecernaan nutrisi anak babi yang disapih. babi (Gao et al., 2020A).Serat pangan merupakan sebagian kecil makanan yang berasal dari tumbuhan.Masalah utamanya adalah tingginya serat makanan dikaitkan dengan rendahnya pemanfaatan nutrisi dan rendahnya nilai energi bersih (noble & Le, 2001).Sebaliknya, asupan serat dalam jumlah sedang tidak mempengaruhi kinerja pertumbuhan babi yang disapih (Han & Lee, 2005; Zhang et al., 2013).Pengaruh serat makanan terhadap pemanfaatan nutrisi dan nilai energi bersih dipengaruhi oleh karakteristik serat, dan sumber serat yang berbeda mungkin sangat berbeda (lndber, 2014).Pada babi yang disapih, suplementasi serat kacang polong memiliki tingkat konversi pakan yang lebih tinggi dibandingkan pemberian serat jagung, serat kedelai, dan serat dedak gandum (Chen et al., 2014).Demikian pula, anak babi yang disapih yang diberi dedak jagung dan dedak gandum menunjukkan efisiensi pakan dan pertambahan berat badan yang lebih tinggi dibandingkan anak babi yang diberi kulit kedelai (Zhao et al., 2018).Menariknya, tidak ada perbedaan kinerja pertumbuhan antara kelompok serat dedak gandum dan kelompok inulin (Hu et al., 2020).Selain itu, dibandingkan dengan anak babi pada kelompok selulosa dan kelompok xilan, suplementasi β- Glukan lebih efektif mengganggu kinerja pertumbuhan anak babi (Wu et al., 2018).Oligosakarida adalah karbohidrat dengan berat molekul rendah, perantara antara gula dan polisakarida (voragen, 1998).Mereka memiliki sifat fisiologis dan fisikokimia yang penting, termasuk nilai kalori yang rendah dan merangsang pertumbuhan bakteri menguntungkan, sehingga dapat digunakan sebagai probiotik makanan (Bauer et al., 2006; Mussatto dan mancilha, 2007).Suplementasi kitosan oligosakarida (COS) dapat meningkatkan daya cerna zat gizi, menurunkan kejadian diare dan memperbaiki morfologi usus, sehingga meningkatkan kinerja pertumbuhan babi yang disapih (Zhou et al., 2012).Selain itu, pakan yang dilengkapi dengan cos dapat meningkatkan performa reproduksi babi (jumlah anak babi yang hidup) (Cheng et al., 2015; Wan et al., 2017) dan performa pertumbuhan babi yang sedang tumbuh (wontae et al., 2008) .Suplementasi MOS dan fruktooligosakarida juga dapat meningkatkan kinerja pertumbuhan babi (Che et al., 2013; Duan et al., 2016; Wang et al., 2010; Wenner et al., 2013).Laporan-laporan ini menunjukkan bahwa berbagai karbohidrat mempunyai pengaruh berbeda terhadap kinerja pertumbuhan babi (tabel 2a).

3.2 fungsi usus

Pati dengan rasio am/ap yang tinggi dapat meningkatkan kesehatan usus(tribyrindapat melindunginya untuk babi) dengan meningkatkan morfologi usus dan meningkatkan pengaturan fungsi usus terkait dengan ekspresi gen pada babi yang disapih (Han et al., 2012; Xiang et al., 2011).Rasio tinggi vili terhadap tinggi vili dan kedalaman reses ileum dan jejunum lebih tinggi ketika diberi diet tinggi, dan tingkat apoptosis total usus halus lebih rendah.Pada saat yang sama, ekspresi gen penghambat di duodenum dan jejunum juga meningkat, sedangkan pada kelompok AP tinggi, aktivitas sukrosa dan maltase di jejunum babi yang disapih meningkat (Gao et al., 2020b).Penelitian sebelumnya juga menemukan bahwa pola makan kaya akan menurunkan pH dan pola makan kaya AP meningkatkan jumlah total bakteri dalam sekum babi yang disapih (Gao et al., 2020A).Serat pangan merupakan komponen kunci yang mempengaruhi perkembangan dan fungsi usus babi.Akumulasi bukti menunjukkan bahwa serat makanan meningkatkan morfologi usus dan fungsi penghalang babi yang disapih, dan mengurangi kejadian diare (Chen et al., 2015; Lndber,2014； Wu et al., 2018).Defisiensi serat pangan meningkatkan kerentanan patogen dan mengganggu fungsi penghalang mukosa usus besar (Desai et al., 2016), sedangkan pemberian pakan dengan serat pangan sangat tidak larut dapat mencegah patogen dengan meningkatkan panjang vili pada babi (hedemann et al., 2006 ).Berbagai jenis serat memiliki efek berbeda pada fungsi penghalang usus besar dan ileum.Serat dedak gandum dan kacang polong meningkatkan fungsi penghalang usus dengan mengatur ekspresi gen TLR2 dan meningkatkan komunitas mikroba usus dibandingkan dengan serat jagung dan kedelai (Chen et al., 2015).Konsumsi serat kacang polong dalam jangka panjang dapat mengatur metabolisme terkait ekspresi gen atau protein, sehingga meningkatkan penghalang usus besar dan fungsi kekebalan tubuh (Che et al., 2014).Inulin dalam pakan dapat menghindari gangguan usus pada anak babi yang disapih dengan meningkatkan permeabilitas usus (Awad et al., 2013).Perlu dicatat bahwa kombinasi serat larut (inulin) dan serat tidak larut (selulosa) lebih efektif dibandingkan jika diberikan sendiri, yaitu dapat meningkatkan penyerapan nutrisi dan fungsi penghalang usus pada babi yang disapih (Chen et al., 2019).Pengaruh serat makanan pada mukosa usus tergantung pada komponennya.Penelitian sebelumnya menemukan bahwa xilan meningkatkan fungsi penghalang usus, serta perubahan spektrum bakteri dan metabolit, dan glukan meningkatkan fungsi penghalang usus dan kesehatan mukosa, namun suplementasi selulosa tidak menunjukkan efek serupa pada babi yang disapih (Wu et al. , 2018).Oligosakarida dapat digunakan sebagai sumber karbon bagi mikroorganisme di usus bagian atas alih-alih dicerna dan dimanfaatkan.Suplementasi fruktosa dapat meningkatkan ketebalan mukosa usus, produksi asam butirat, jumlah sel resesif dan proliferasi sel epitel usus pada babi yang disapih (Tsukahara et al., 2003).Oligosakarida pektin dapat meningkatkan fungsi sawar usus dan mengurangi kerusakan usus akibat rotavirus pada anak babi (Mao et al., 2017).Selain itu, telah ditemukan bahwa cos dapat secara signifikan meningkatkan pertumbuhan mukosa usus dan secara signifikan meningkatkan ekspresi gen penghambat pada anak babi (WAN, Jiang, dkk. Secara komprehensif, hal ini menunjukkan bahwa berbagai jenis karbohidrat dapat memperbaiki kondisi usus. fungsi anak babi (tabel 2b).

Ringkasan dan Prospek

Karbohidrat merupakan sumber energi utama babi yang tersusun dari berbagai monosakarida, disakarida, oligosakarida dan polisakarida.Istilah berdasarkan karakteristik fisiologis membantu untuk fokus pada potensi fungsi kesehatan dari karbohidrat dan meningkatkan keakuratan klasifikasi karbohidrat.Struktur dan jenis karbohidrat yang berbeda memiliki efek berbeda dalam mempertahankan kinerja pertumbuhan, meningkatkan fungsi usus dan keseimbangan mikroba, serta mengatur metabolisme lipid dan glukosa.Kemungkinan mekanisme regulasi karbohidrat dalam metabolisme lipid dan glukosa didasarkan pada metabolitnya (SCFA), yang difermentasi oleh mikrobiota usus.Secara khusus, karbohidrat dalam makanan dapat mengatur metabolisme glukosa melalui jalur scfas-gpr43/41-glp1/PYY dan ampk-g6pase/PEPCK, serta mengatur metabolisme lipid melalui jalur scfas-gpr43/41 dan amp/atp-ampk.Selain itu, ketika berbagai jenis karbohidrat berada dalam kombinasi terbaik, kinerja pertumbuhan dan fungsi kesehatan babi dapat ditingkatkan.

Perlu dicatat bahwa fungsi potensial karbohidrat dalam ekspresi protein dan gen serta regulasi metabolisme akan ditemukan dengan menggunakan metode proteomik fungsional, genomik, dan metabonomi fungsional tinggi.Yang terakhir, evaluasi kombinasi karbohidrat yang berbeda merupakan prasyarat untuk mempelajari keragaman pola makan karbohidrat dalam produksi babi.

Sumber：Jurnal Ilmu Hewan