Astratto

Il più grande progresso della ricerca sui carboidrati nell'alimentazione e nella salute dei suini è la classificazione più chiara dei carboidrati, che non si basa solo sulla loro struttura chimica, ma anche sulle loro caratteristiche fisiologiche.Oltre ad essere la principale fonte di energia, diversi tipi e strutture di carboidrati sono benefici per la nutrizione e la salute dei suini.Sono coinvolti nel favorire la crescita e la funzione intestinale dei suini, nella regolazione della comunità microbica intestinale e nel regolare il metabolismo dei lipidi e del glucosio.Il meccanismo di base dei carboidrati avviene attraverso i suoi metaboliti (acidi grassi a catena corta [SCFA]) e principalmente attraverso le vie scfas-gpr43 / 41-pyy / GLP1, SCFA amp / atp-ampk e scfas-ampk-g6pase / PEPCK per regolare il grasso e metabolismo del glucosio.Nuovi studi hanno valutato la combinazione ottimale di diversi tipi e strutture di carboidrati, che possono migliorare le prestazioni di crescita e la digeribilità dei nutrienti, promuovere la funzione intestinale e aumentare l'abbondanza di batteri produttori di butirrato nei suini.Nel complesso, prove convincenti supportano l’idea che i carboidrati svolgono un ruolo importante nelle funzioni nutrizionali e sanitarie dei suini.Inoltre, la determinazione della composizione dei carboidrati avrà valore teorico e pratico per lo sviluppo della tecnologia per il bilancio dei carboidrati nei suini.

1. Prefazione

I carboidrati polimerici, i polisaccaridi amidacei e non amidacei (NSP) sono i principali componenti della dieta e le principali fonti energetiche dei suini, rappresentando il 60% - 70% dell'apporto energetico totale (Bach Knudsen).Vale la pena notare che la varietà e la struttura dei carboidrati sono molto complesse e hanno effetti diversi sui maiali.Studi precedenti hanno dimostrato che l'alimentazione con amido con diverso rapporto amilosio/amilosio (AM/AP) ha un'ovvia risposta fisiologica alle prestazioni di crescita dei suini (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008).Si ritiene che la fibra alimentare, composta principalmente da NSP, riduca l’utilizzo dei nutrienti e il valore energetico netto degli animali monogastrici (NOBLET e le, 2001).Tuttavia, l'assunzione di fibre alimentari non ha influenzato le prestazioni di crescita dei suinetti (Han & Lee, 2005).Sempre più prove dimostrano che la fibra alimentare migliora la morfologia intestinale e la funzione di barriera dei suinetti e riduce l’incidenza della diarrea (Chen et al., 2015; Lndberg, 2014； Wu et al., 2018).È quindi urgente studiare come utilizzare in modo efficace i carboidrati complessi nella dieta, in particolare i mangimi ricchi di fibre.Le caratteristiche strutturali e tassonomiche dei carboidrati e le loro funzioni nutrizionali e sanitarie per i suini devono essere descritte e considerate nelle formulazioni dei mangimi.NSP e amido resistente (RS) sono i principali carboidrati non digeribili (wey et al., 2011), mentre il microbiota intestinale fermenta i carboidrati non digeribili in acidi grassi a catena corta (SCFA);Turnbaugh et al., 2006).Inoltre, alcuni oligosaccaridi e polisaccaridi sono considerati probiotici animali, che possono essere utilizzati per stimolare la proporzione di Lactobacillus e Bifidobacterium nell'intestino (Mikkelsen et al., 2004; Mø LBAK et al., 2007; Wellock et al. , 2008).È stato riportato che l’integrazione di oligosaccaridi migliora la composizione del microbiota intestinale (de Lange et al., 2010).Per ridurre al minimo l’uso di promotori della crescita antimicrobici nella produzione suina, è importante trovare altri modi per ottenere una buona salute degli animali.Esiste la possibilità di aggiungere una maggiore varietà di carboidrati al mangime per suini.Sempre più prove dimostrano che la combinazione ottimale di amido, NSP e MOS può promuovere le prestazioni di crescita e la digeribilità dei nutrienti, aumentare il numero di batteri produttori di butirrato e migliorare in una certa misura il metabolismo lipidico dei suini svezzati (Zhou, Chen, et al. ., 2020; Zhou, Yu et al., 2020).Pertanto, lo scopo di questo articolo è quello di rivedere la ricerca attuale sul ruolo chiave dei carboidrati nel promuovere la crescita e la funzione intestinale, regolare la comunità microbica intestinale e la salute metabolica, ed esplorare la combinazione di carboidrati dei suini.

2. Classificazione dei carboidrati

I carboidrati alimentari possono essere classificati in base alla dimensione molecolare, al grado di polimerizzazione (DP), al tipo di connessione (aob) e alla composizione dei singoli monomeri (Cummings, Stephen, 2007).Vale la pena notare che la classificazione principale dei carboidrati si basa sul loro DP, come monosaccaridi o disaccaridi (DP, 1-2), oligosaccaridi (DP, 3-9) e polisaccaridi (DP, ≥ 10), che sono composti da amido, NSP e legami glicosidici (Cummings, Stephen, 2007; Englyst et al., 2007; Tabella 1).L’analisi chimica è necessaria per comprendere gli effetti fisiologici e sulla salute dei carboidrati.Con un'identificazione chimica più completa dei carboidrati, è possibile raggrupparli in base ai loro effetti sulla salute e fisiologici e includerli nel piano di classificazione generale (englyst et al., 2007).I carboidrati (monosaccaridi, disaccaridi e la maggior parte degli amidi) che possono essere digeriti dagli enzimi dell'ospite e assorbiti nell'intestino tenue sono definiti come carboidrati digeribili o disponibili (Cummings, Stephen, 2007).I carboidrati resistenti alla digestione intestinale, o scarsamente assorbiti e metabolizzati, ma che possono essere degradati dalla fermentazione microbica sono considerati carboidrati resistenti, come la maggior parte degli NSP, degli oligosaccaridi indigeribili e degli RS.Essenzialmente, i carboidrati resistenti sono definiti come indigeribili o inutilizzabili, ma forniscono una descrizione relativamente più accurata della classificazione dei carboidrati (englyst et al., 2007).

3.1 performance di crescita

L'amido è composto da due tipi di polisaccaridi.L'amilosio (AM) è un tipo di destrano legato all'amido lineare α（ 1-4), l'amilopectina (AP) è un destrano legato α（ 1-4), contenente circa il 5% di destrano α（ 1-6) per formare una molecola ramificata (tester et al., 2004).A causa delle diverse configurazioni e strutture molecolari, gli amidi ricchi di AP sono facili da digerire, mentre gli amidi ricchi di am non sono facili da digerire (Singh et al., 2010).Studi precedenti hanno dimostrato che l'alimentazione di amido con diversi rapporti AM/AP ha risposte fisiologiche significative alle prestazioni di crescita dei suini (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008).L'assunzione di mangime e l'efficienza alimentare dei suini svezzati diminuiscono con l'aumento dell'AM (regmi et al., 2011).Tuttavia, prove emergenti riportano che le diete con un am elevato aumentano il guadagno medio giornaliero e l’efficienza alimentare dei suini in crescita (Li et al., 2017; Wang et al., 2019).Inoltre, alcuni scienziati hanno riferito che l'alimentazione di diversi rapporti AM/AP di amido non ha influenzato le prestazioni di crescita dei suinetti svezzati (Gao et al., 2020A; Yang et al., 2015), mentre una dieta ad alto contenuto di AP ha aumentato la digeribilità dei nutrienti dei suinetti svezzati. suini (Gao et al., 2020A).La fibra alimentare è una piccola parte del cibo che proviene dalle piante.Uno dei problemi principali è che una maggiore quantità di fibre alimentari è associata a un minore utilizzo dei nutrienti e a un valore energetico netto inferiore (noble & Le, 2001).Al contrario, un apporto moderato di fibre non ha influenzato le prestazioni di crescita dei suinetti svezzati (Han & Lee, 2005; Zhang et al., 2013).Gli effetti delle fibre alimentari sull’utilizzo dei nutrienti e sul valore energetico netto sono influenzati dalle caratteristiche delle fibre e le diverse fonti di fibre possono essere molto diverse (lndber, 2014).Nei suini svezzati, l'integrazione con fibra di piselli ha avuto un tasso di conversione alimentare più elevato rispetto all'alimentazione con fibra di mais, fibra di soia e fibra di crusca di frumento (Chen et al., 2014).Allo stesso modo, i suinetti svezzati trattati con crusca di mais e crusca di frumento hanno mostrato una maggiore efficienza alimentare e aumento di peso rispetto a quelli trattati con gusci di soia (Zhao et al., 2018).È interessante notare che non è stata riscontrata alcuna differenza nelle prestazioni di crescita tra il gruppo contenente fibre di crusca di frumento e il gruppo inulina (Hu et al., 2020).Inoltre, rispetto ai suinetti del gruppo cellulosa e del gruppo xilano, l'integrazione è stata più efficace. Il β-glucano compromette le prestazioni di crescita dei suinetti (Wu et al., 2018).Gli oligosaccaridi sono carboidrati a basso peso molecolare, intermedi tra zuccheri e polisaccaridi (voragen, 1998).Hanno importanti proprietà fisiologiche e fisico-chimiche, tra cui un basso potere calorifico e la stimolazione della crescita di batteri benefici, quindi possono essere utilizzati come probiotici dietetici (Bauer et al., 2006; Mussatto e mancilha, 2007).La supplementazione di chitosano oligosaccaride (COS) può migliorare la digeribilità dei nutrienti, ridurre l'incidenza della diarrea e migliorare la morfologia intestinale, migliorando così le prestazioni di crescita dei suini svezzati (Zhou et al., 2012).Inoltre, le diete integrate con cos possono migliorare le prestazioni riproduttive delle scrofe (il numero di suinetti vivi) (Cheng et al., 2015; Wan et al., 2017) e le prestazioni di crescita dei suini in accrescimento (wontae et al., 2008). .L'integrazione di MOS e fruttooligosaccaridi può anche migliorare le prestazioni di crescita dei suini (Che et al., 2013; Duan et al., 2016; Wang et al., 2010; Wenner et al., 2013).Questi rapporti indicano che i vari carboidrati hanno effetti diversi sulle prestazioni di crescita dei suini (tabella 2a).

3.2 funzione intestinale

L’elevato rapporto am/ap dell’amido può migliorare la salute intestinale(tribirinapuò essere protetto per i suini) promuovendo la morfologia intestinale e regolando la funzione intestinale correlata all'espressione genetica nei suini in svezzamento (Han et al., 2012; Xiang et al., 2011).Il rapporto tra altezza dei villi e altezza dei villi e profondità del recesso dell'ileo e del digiuno era più elevato quando nutriti con una dieta ad alto contenuto di am, e il tasso di apoptosi totale dell'intestino tenue era inferiore.Allo stesso tempo, ha anche aumentato l'espressione dei geni bloccanti nel duodeno e nel digiuno, mentre nel gruppo con alto AP, sono aumentate le attività del saccarosio e della maltasi nel digiuno dei suini svezzati (Gao et al., 2020b).Allo stesso modo, lavori precedenti avevano scoperto che le diete ricche riducevano il pH e le diete ricche di AP aumentavano il numero totale di batteri nel cieco dei suini svezzati (Gao et al., 2020A).La fibra alimentare è il componente chiave che influenza lo sviluppo e la funzione intestinale dei suini.Le prove accumulate mostrano che la fibra alimentare migliora la morfologia intestinale e la funzione di barriera dei suini svezzati e riduce l'incidenza della diarrea (Chen et al., 2015; Lndber, 2014； Wu et al., 2018).La carenza di fibre alimentari aumenta la suscettibilità agli agenti patogeni e compromette la funzione barriera della mucosa del colon (Desai et al., 2016), mentre l'alimentazione con una dieta a base di fibre altamente insolubili può prevenire gli agenti patogeni aumentando la lunghezza dei villi nei suini (hedemann et al., 2006). ).I diversi tipi di fibre hanno effetti diversi sulla funzione della barriera del colon e dell'ileo.Le fibre di crusca di frumento e di piselli migliorano la funzione della barriera intestinale regolando l'espressione del gene TLR2 e migliorando le comunità microbiche intestinali rispetto alle fibre di mais e soia (Chen et al., 2015).L'ingestione a lungo termine di fibra di pisello può regolare l'espressione genica o proteica correlata al metabolismo, migliorando così la barriera del colon e la funzione immunitaria (Che et al., 2014).L'inulina nella dieta può evitare disturbi intestinali nei suinetti svezzati aumentando la permeabilità intestinale (Awad et al., 2013).Vale la pena notare che la combinazione di fibre solubili (inulina) e insolubili (cellulosa) è più efficace della sola, poiché può migliorare l'assorbimento nutrizionale e la funzione di barriera intestinale nei suini svezzati (Chen et al., 2019).L'effetto delle fibre alimentari sulla mucosa intestinale dipende dai loro componenti.Uno studio precedente aveva scoperto che lo xilano promuoveva la funzione di barriera intestinale, così come i cambiamenti nello spettro batterico e nei metaboliti, e il glucano promuoveva la funzione di barriera intestinale e la salute delle mucose, ma l'integrazione di cellulosa non ha mostrato effetti simili nei suini svezzati (Wu et al. , 2018).Gli oligosaccaridi possono essere utilizzati come fonti di carbonio per i microrganismi nell'intestino superiore invece di essere digeriti e utilizzati.L'integrazione di fruttosio può aumentare lo spessore della mucosa intestinale, la produzione di acido butirrico, il numero di cellule recessive e la proliferazione delle cellule epiteliali intestinali nei suini svezzati (Tsukahara et al., 2003).Gli oligosaccaridi della pectina possono migliorare la funzione della barriera intestinale e ridurre il danno intestinale causato dal rotavirus nei suinetti (Mao et al., 2017).Inoltre, è stato scoperto che cos può promuovere significativamente la crescita della mucosa intestinale e aumentare significativamente l'espressione dei geni bloccanti nei suinetti (WAN, Jiang, et al. in modo completo, questi indicano che diversi tipi di carboidrati possono migliorare l'intestino funzione dei suinetti (tabella 2b).

Riepilogo e Prospetto

I carboidrati sono la principale fonte energetica dei suini, essendo composta da vari monosaccaridi, disaccaridi, oligosaccaridi e polisaccaridi.I termini basati sulle caratteristiche fisiologiche aiutano a concentrarsi sulle potenziali funzioni salutari dei carboidrati e a migliorare l’accuratezza della classificazione dei carboidrati.Diverse strutture e tipi di carboidrati hanno effetti diversi sul mantenimento delle prestazioni di crescita, sulla promozione della funzione intestinale e dell'equilibrio microbico e sulla regolazione del metabolismo dei lipidi e del glucosio.Il possibile meccanismo di regolazione dei carboidrati nel metabolismo dei lipidi e del glucosio si basa sui loro metaboliti (SCFA), che vengono fermentati dal microbiota intestinale.Nello specifico, i carboidrati nella dieta possono regolare il metabolismo del glucosio attraverso le vie scfas-gpr43/41-glp1/PYY e ampk-g6pase/PEPCK e regolare il metabolismo dei lipidi attraverso le vie scfas-gpr43/41 e amp/atp-ampk.Inoltre, quando diversi tipi di carboidrati sono nella migliore combinazione, le prestazioni di crescita e la salute dei suini possono essere migliorate.

Vale la pena notare che le potenziali funzioni dei carboidrati nell'espressione proteica e genetica e nella regolazione metabolica saranno scoperte utilizzando metodi di proteomica funzionale, genomica e metabonomica ad alto rendimento.Ultimo ma non meno importante, la valutazione delle diverse combinazioni di carboidrati è un prerequisito per lo studio delle diverse diete a base di carboidrati nella produzione suina.

Fonte: Giornale di scienze animali