Ágrip

Stærsta framfarir kolvetnarannsókna í næringu og heilsu svína er skýrari flokkun kolvetna, sem byggir ekki aðeins á efnafræðilegri uppbyggingu þess heldur einnig á lífeðlisfræðilegum eiginleikum þess.Auk þess að vera aðalorkugjafinn eru mismunandi tegundir og uppbygging kolvetna gagnleg fyrir næringu og heilsufar svína.Þeir taka þátt í að stuðla að vaxtarafköstum og þarmastarfsemi svína, stjórna örverusamfélaginu í þörmum og stjórna umbrotum lípíða og glúkósa.Grunnkerfi kolvetna er í gegnum umbrotsefni þess (stuttkeðju fitusýrur [SCFAs]) og aðallega í gegnum scfas-gpr43 / 41-pyy / GLP1, SCFAs amp / atp-ampk og scfas-ampk-g6pase / PEPCK leiðir til að stjórna fitu og umbrot glúkósa.Nýjar rannsóknir hafa metið ákjósanlega samsetningu mismunandi tegunda og uppbyggingar kolvetna, sem getur bætt vaxtarafköst og meltanleika næringarefna, stuðlað að starfsemi þarma og aukið gnægð bútýratframleiðandi baktería í svínum.Á heildina litið styðja sannfærandi sannanir þá skoðun að kolvetni gegni mikilvægu hlutverki í næringar- og heilsustarfsemi svína.Að auki mun ákvörðun á kolvetnasamsetningu hafa fræðilegt og hagnýtt gildi fyrir þróun kolvetnajafnvægistækni í svínum.

1. Formáli

Fjölliðuð kolvetni, sterkja og ekki sterkju fjölsykrur (NSP) eru helstu þættir fóðurs og helstu orkugjafar svína, sem eru 60% - 70% af heildarorkuinntöku (Bach Knudsen).Þess má geta að fjölbreytni og uppbygging kolvetna er mjög flókin, sem hafa mismunandi áhrif á svín.Fyrri rannsóknir hafa sýnt að fóðrun með sterkju með mismunandi hlutfalli amýlósa og amýlósa (AM / AP) hefur augljós lífeðlisfræðileg svörun við vaxtarafköstum svína (Doti o.fl., 2014; Vicente o.fl., 2008).Fæðutrefjar, aðallega samsettar úr NSP, eru taldar draga úr nýtingu næringarefna og nettóorkuverðmæti einmaga dýra (NOBLET og le, 2001).Hins vegar hafði inntaka matar trefja ekki áhrif á vaxtarafköst grísa (Han & Lee, 2005).Sífellt fleiri vísbendingar sýna að trefjar í fæðu bæti formgerð þarma og hindrunarvirkni grísa og dregur úr tíðni niðurgangs (Chen o.fl., 2015; Lndberg，2014； Wu o.fl., 2018).Því er brýnt að rannsaka hvernig megi nýta flókin kolvetni í fæðunni á áhrifaríkan hátt, sérstaklega trefjaríkt fóður.Lýsa verður byggingar- og flokkunareiginleikum kolvetna og næringar- og heilsueiginleikum þeirra fyrir svín og hafa í huga í fóðurblöndur.NSP og ónæm sterkja (RS) eru helstu ómeltanlegu kolvetnin (wey et al., 2011), á meðan örvera í þörmum gerjast ómeltanleg kolvetni í stuttar fitusýrur (SCFAs);Turnbaugh o.fl., 2006).Að auki eru sumar fásykrur og fjölsykrur taldar vera probiotics dýra, sem hægt er að nota til að örva hlutfall Lactobacillus og Bifidobacterium í þörmum (Mikkelsen o.fl., 2004; M ø LBAK o.fl., 2007; Wellock o.fl. , 2008).Greint hefur verið frá því að fæðubótarefni fásykra bæti samsetningu örveru í þörmum (de Lange o.fl., 2010).Til að lágmarka notkun örverueyðandi vaxtarhvata í svínaframleiðslu er mikilvægt að finna aðrar leiðir til að ná góðri dýraheilbrigði.Það er tækifæri til að bæta við fjölbreyttari kolvetnum í svínafóður.Fleiri og fleiri vísbendingar sýna að ákjósanlegur samsetning sterkju, NSP og MOS getur stuðlað að vaxtarafköstum og meltanleika næringarefna, aukið fjölda bútýratframleiðandi baktería og bætt fituefnaskipti í vanvana svínum að vissu marki (Zhou, Chen, o.fl. ., 2020; Zhou, Yu, o.fl., 2020).Þess vegna er tilgangur þessarar greinar að endurskoða núverandi rannsóknir á lykilhlutverki kolvetna við að stuðla að vaxtarafköstum og þarmastarfsemi, stjórna örverusamfélagi í þörmum og efnaskiptaheilbrigði og kanna kolvetnasamsetningu svína.

2. Flokkun kolvetna

Fæðukolvetni má flokka eftir sameindastærð þeirra, fjölliðunarstigi (DP), tengigerð (a eða b) og samsetningu einstakra einliða (Cummings, Stephen, 2007).Rétt er að taka fram að meginflokkun kolvetna byggist á DP þeirra, svo sem einsykrur eða tvísykrur (DP, 1-2), fásykrur (DP, 3-9) og fjölsykrur (DP, ≥ 10), sem eru samsettar af sterkju, NSP og glýkósíðtengi (Cummings, Stephen, 2007; Englyst o.fl., 2007; Tafla 1).Efnagreining er nauðsynleg til að skilja lífeðlisfræðileg og heilsufarsleg áhrif kolvetna.Með ítarlegri efnagreiningu á kolvetnum er hægt að flokka þau eftir heilsufars- og lífeðlisfræðilegum áhrifum þeirra og setja þau inn í heildarflokkunaráætlunina (englyst o.fl., 2007).Kolvetni (einsykrur, tvísykrur og flest sterkja) sem hægt er að melta af hýsilensímum og frásogast í smáþörmum eru skilgreind sem meltanleg eða tiltæk kolvetni (Cummings, Stephen, 2007).Kolvetni sem eru ónæm fyrir meltingu í þörmum, eða frásogast illa og umbrotnar, en geta brotnað niður við gerjun örvera, eru talin ónæm kolvetni, eins og flest NSP, ómeltanlegar fásykrur og RS.Í meginatriðum eru ónæm kolvetni skilgreind sem ómeltanleg eða ónothæf, en gefa tiltölulega nákvæmari lýsingu á flokkun kolvetna (englyst o.fl., 2007).

3.1 vaxtarárangur

Sterkja er samsett úr tvenns konar fjölsykrum.Amýlósi (AM) er eins konar línuleg sterkja α（ 1-4) tengd dextran, amýlópektín (AP) er α（ 1-4) tengd dextran, sem inniheldur um 5% dextran α（ 1-6) til að mynda greinótta sameind (tester o.fl., 2004).Vegna mismunandi sameindauppsetningar og uppbyggingar er AP-rík sterkja auðvelt að melta, en am-rík sterkja er ekki auðvelt að melta (Singh o.fl., 2010).Fyrri rannsóknir hafa sýnt að sterkjufóðrun með mismunandi AM / AP hlutföllum hefur marktæk lífeðlisfræðileg svörun við vaxtarafköstum svína (Doti o.fl., 2014; Vicente o.fl., 2008).Fóðurneysla og fóðurnýting svína sem vanin var frá minnkaði með aukningu AM (regmi o.fl., 2011).Hins vegar koma fram vísbendingar um að mataræði með hærra ama auki meðaltal daglegrar aukningar og fóðurnýtni vaxandi svína (Li o.fl., 2017; Wang o.fl., 2019).Að auki greindu sumir vísindamenn frá því að fóðrun á mismunandi AM / AP hlutföllum sterkju hefði ekki áhrif á vaxtarframmistöðu frávaninna grísa (Gao o.fl., 2020A; Yang o.fl., 2015), á meðan hátt AP-fæði jók næringarmeltanleika vanvana grísa. svín (Gao o.fl., 2020A).Fæðutrefjar eru lítill hluti fæðu sem kemur frá plöntum.Stórt vandamál er að meiri trefjar í fæðu eru tengd minni nýtingu næringarefna og lægra nettóorkuverðmæti (noble & Le, 2001).Þvert á móti hafði hófleg trefjainntaka ekki áhrif á vaxtarafköst svína sem vanin voru frá sér (Han & Lee, 2005; Zhang o.fl., 2013).Áhrif fæðutrefja á nýtingu næringarefna og nettóorkuverðmæti hafa áhrif á eiginleika trefja og mismunandi trefjagjafar geta verið mjög mismunandi (Lndber, 2014).Hjá svínum sem vanin var frá hafði bætiefni með ertrefjum hærra umbreytingarhlutfall fóðurs en fóðrun korntrefja, sojatrefja og hveitiklíðtrefja (Chen o.fl., 2014).Á sama hátt sýndu vannir grísir sem voru meðhöndlaðir með maísklíði og hveitiklíði meiri fóðurnýtni og þyngdaraukningu en þeir sem voru meðhöndlaðir með sojabaunum (Zhao o.fl., 2018).Athyglisvert var að enginn munur var á vaxtarframmistöðu milli hveitiklíðtrefjahópsins og inúlínhópsins (Hu o.fl., 2020).Að auki, samanborið við grísina í sellulósahópnum og xýlanhópnum, var viðbótin skilvirkari β- Glucan skerðir vaxtarafköst grísa (Wu o.fl., 2018).Fásykrur eru kolvetni með lágmólþunga, millistig á milli sykra og fjölsykrra (voragen, 1998).Þær hafa mikilvæga lífeðlisfræðilega og eðlisefnafræðilega eiginleika, þar á meðal lágt hitaeiningagildi og örva vöxt gagnlegra baktería, svo hægt er að nota þær sem fæðubótarefni (Bauer o.fl., 2006; Mussatto og mancilha, 2007).Viðbót á kítósan oligosaccharide (COS) getur bætt meltanleika næringarefna, dregið úr tíðni niðurgangs og bætt formgerð þarma og þannig bætt vaxtarafköst svína sem vanin eru frá (Zhou o.fl., 2012).Að auki getur fæði sem er bætt við cos bætt æxlunargetu gylta (fjöldi lifandi grísa) (Cheng o.fl., 2015; Wan o.fl., 2017) og vaxtarafköstum svína í vexti (wontae o.fl., 2008) .Viðbót á MOS og frúktólógósakríði getur einnig bætt vaxtarafköst svína (Che o.fl., 2013; Duan o.fl., 2016; Wang o.fl., 2010; Wenner o.fl., 2013).Þessar skýrslur benda til þess að ýmis kolvetni hafi mismunandi áhrif á vaxtarafköst svína (tafla 2a).

3.2 þarmastarfsemi

Sterkja með hátt am/ap hlutfall getur bætt þarmaheilbrigði (tribyriner hægt að vernda það fyrir svín) með því að efla formgerð þarma og stjórna þarmastarfsemi sem tengist genatjáningu hjá svínum sem eru að venjast (Han o.fl., 2012; Xiang o.fl., 2011).Hlutfall villihæðar og villihæðar og holudýptar í ileum og jejunum var hærra þegar fóðrið var með miklu amaræði og heildarflóðsmæðishraðinn í smáþörmum var lægri.Á sama tíma jók það einnig tjáningu blokkandi gena í skeifugörn og jejunum, en í hópnum með háa AP jókst virkni súkrósa og maltasa í jejunum hjá svínum sem vanin var frá (Gao o.fl., 2020b).Að sama skapi kom í ljós að ríkt fæði lækkaði pH og AP ríkt fæði jók heildarfjölda baktería í bláæðabólga á vanvana svínum (Gao o.fl., 2020A).Fæðutrefjar eru lykilþátturinn sem hefur áhrif á þarmaþroska og virkni svína.Uppsöfnuð sönnunargögn sýna að fæðutrefjarnar bæta formgerð þarma og hindrunarstarfsemi svína sem vanin eru frá sér og draga úr tíðni niðurgangs (Chen o.fl., 2015; Lndber，2014； Wu o.fl., 2018).Skortur á fæðutrefjum eykur næmni sýkla og dregur úr hindrunarvirkni ristilslímhúðarinnar (Desai o.fl., 2016), en fóðrun með mjög óleysanleg trefjafæði getur komið í veg fyrir sýkla með því að auka lengd villi í svínum (hedemann o.fl., 2006) ).Mismunandi tegundir trefja hafa mismunandi áhrif á virkni ristils og ristilhindrana.Hveitiklíð og ertatrefjar auka virkni þarmahindrana með því að stjórna TLR2 genatjáningu og bæta örverusamfélög í þörmum samanborið við maís- og sojabaunatrefjar (Chen o.fl., 2015).Langtíma inntaka ertatrefja getur stjórnað umbrotstengdri gena- eða próteintjáningu og þar með bætt ristilhindrun og ónæmisvirkni (Che o.fl., 2014).Inúlín í fæði getur komið í veg fyrir truflun í þörmum hjá grísum sem vannir eru frá sér með því að auka gegndræpi þarma (Awad o.fl., 2013).Þess má geta að samsetning leysanlegra (inúlíns) og óleysanlegra trefja (sellulósa) er áhrifaríkari en ein sér, sem getur bætt næringarupptöku og þarmahindranir í svínum sem vanin eru frá (Chen o.fl., 2019).Áhrif fæðutrefja á slímhúð í þörmum fer eftir íhlutum þeirra.Fyrri rannsókn leiddi í ljós að xýlan ýtti undir virkni þarmahindrana, auk breytinga á bakteríurófi og umbrotsefnum, og glúkan ýtti undir virkni þarmahindrana og slímhúðarheilbrigði, en viðbót sellulósa sýndi ekki svipuð áhrif hjá svíni sem var að venjast (Wu o.fl. , 2018).Hægt er að nota fásykrur sem kolefnisgjafa fyrir örverurnar í efri þörmum í stað þess að melta þær og nýta þær.Frúktósauppbót getur aukið slímhúð í þörmum, smjörsýruframleiðslu, fjölda víkjandi frumna og fjölgun þekjufrumna í þörmum í svínum sem vanin eru frá (Tsukahara o.fl., 2003).Pektín fásykrur geta bætt virkni þarmahindrana og dregið úr skaða í þörmum af völdum rótaveiru í grísum (Mao o.fl., 2017).Að auki hefur komið í ljós að cos getur verulega stuðlað að vexti slímhúð í þörmum og aukið marktækt tjáningu blokkandi gena í grísum (WAN, Jiang, o.fl. á yfirgripsmikinn hátt, þetta bendir til þess að mismunandi tegundir kolvetna geti bætt þörmum virkni grísa (tafla 2b).

Samantekt og horfur

Kolvetni er aðalorkugjafi svína sem er samsett úr ýmsum einsykrum, tvísykrum, fásykrum og fjölsykrum.Hugtök byggð á lífeðlisfræðilegum eiginleikum hjálpa til við að einblína á hugsanlega heilsufarsvirkni kolvetna og bæta nákvæmni kolvetnaflokkunar.Mismunandi uppbygging og gerðir kolvetna hafa mismunandi áhrif á að viðhalda vaxtarafköstum, stuðla að þarmastarfsemi og örverujafnvægi og stjórna fitu- og glúkósaefnaskiptum.Hugsanlegt fyrirkomulag kolvetnastjórnunar á umbrotum fitu og glúkósa byggist á umbrotsefnum þeirra (SCFA), sem gerjast af örveru í þörmum.Nánar tiltekið geta kolvetni í mataræði stjórnað efnaskiptum glúkósa í gegnum scfas-gpr43 / 41-glp1 / PYY og ampk-g6pase / PEPCK ferla, og stjórnað fituumbrotum í gegnum scfas-gpr43 / 41 og amp / atp-ampk ferla.Þar að auki, þegar mismunandi tegundir kolvetna eru í bestu samsetningu, getur vaxtarafköst og heilsuvirkni svína batnað.

Það er athyglisvert að hugsanleg virkni kolvetna í prótein- og genatjáningu og efnaskiptastjórnun verður uppgötvað með því að nota hagnýta próteinfræði, erfðafræði og metabonomics aðferðir með mikilli afköstum.Síðast en ekki síst er mat á mismunandi kolvetnasamsetningum forsenda þess að hægt sé að rannsaka fjölbreytt kolvetnafæði í svínaframleiðslu.

Heimild: Animal Science Journal