추상적인

돼지의 영양과 건강에 관한 탄수화물 연구의 가장 큰 진전은 화학적 구조뿐만 아니라 생리학적 특성에 기초한 탄수화물의 보다 명확한 분류입니다.탄수화물의 주요 에너지원일 뿐만 아니라, 다양한 유형과 구조의 탄수화물은 돼지의 영양 및 건강 기능에 유익합니다.이들은 돼지의 성장 성능과 장 기능을 촉진하고 장내 미생물 군집을 조절하며 지질과 포도당의 대사를 조절하는 데 관여합니다.탄수화물의 기본 메커니즘은 대사산물(단쇄지방산[SCFA])을 통해서이며 주로 scfas-gpr43/41-pyy/GLP1, SCFAs amp/atp-ampk 및 scfas-ampk-g6pase/PEPCK 경로를 통해 지방과 지방을 조절합니다. 포도당 대사.새로운 연구에서는 돼지의 성장 성능과 영양소 소화율을 향상시키고 장 기능을 촉진하며 부티레이트 생산 박테리아의 풍부함을 증가시킬 수 있는 다양한 유형과 구조의 탄수화물의 최적 조합을 평가했습니다.전반적으로, 설득력 있는 증거는 탄수화물이 돼지의 영양 및 건강 기능에 중요한 역할을 한다는 견해를 뒷받침합니다.또한, 탄수화물 조성의 결정은 돼지의 탄수화물 균형 기술 개발에 이론적, 실무적 가치를 가질 것이다.

1. 서문

고분자 탄수화물, 전분, 비전분 다당류(NSP)는 사료의 주요 성분이자 돼지의 주요 에너지원으로 전체 에너지 섭취량의 60~70%를 차지합니다(Bach Knudsen).탄수화물의 다양성과 구조는 매우 복잡하여 돼지에게 다른 영향을 미친다는 점은 주목할 가치가 있습니다.이전 연구에서는 아밀로스 대 아밀로스(AM/AP) 비율이 서로 다른 전분을 급여하면 돼지의 성장 성능에 대해 명백한 생리학적 반응이 있는 것으로 나타났습니다(Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008).주로 NSP로 구성된 식이섬유는 단일 위 동물의 영양 이용률과 순 에너지 가치를 감소시키는 것으로 여겨집니다(NOBLET 및 le, 2001).그러나 식이섬유 섭취는 자돈의 성장능력에 영향을 미치지 않았다(Han & Lee, 2005).식이섬유가 새끼 돼지의 장 형태와 장벽 기능을 개선하고 설사 발병률을 감소시킨다는 증거가 점점 더 늘어나고 있습니다(Chen et al., 2015; Lndberg, 2014; Wu et al., 2018).따라서 복합탄수화물을 식단, 특히 섬유질이 풍부한 사료에서 효과적으로 활용하는 방법에 대한 연구가 시급하다.탄수화물의 구조적, 분류학적 특성과 돼지의 영양 및 건강 기능을 사료 제제에 설명하고 고려해야 합니다.NSP와 저항성 전분(RS)은 주요 비소화성 탄수화물(wey et al., 2011)인 반면, 장내 미생물군은 비소화성 탄수화물을 단쇄지방산(SCFA)으로 발효시킵니다.Turnbaugh 외, 2006).또한 일부 올리고당과 다당류는 동물의 프로바이오틱스로 간주되며 장내 Lactobacillus 및 Bifidobacterium의 비율을 자극하는 데 사용할 수 있습니다(Mikkelsen et al., 2004; M ø LBAK et al., 2007; Wellock et al. , 2008).올리고당 보충은 장내 미생물총의 구성을 개선하는 것으로 보고되었습니다(de Lange et al., 2010).돼지 생산에서 항균 성장 촉진제의 사용을 최소화하려면 좋은 동물 건강을 달성할 수 있는 다른 방법을 찾는 것이 중요합니다.돼지사료에 더욱 다양한 탄수화물을 첨가할 수 있는 기회가 있습니다.점점 더 많은 증거에 따르면 전분, NSP 및 MOS의 최적 조합은 성장 성능과 영양분 소화율을 촉진하고 부티레이트 생산 박테리아의 수를 늘리며 젖을 뗀 돼지의 지질 대사를 어느 정도 향상시킬 수 있습니다(Zhou, Chen, et al ., 2020; Zhou, Yu 등, 2020).따라서 본 논문의 목적은 성장 성능 및 장 기능 촉진, 장내 미생물 군집 및 대사 건강 조절에 있어 탄수화물의 핵심 역할에 대한 현재 연구를 검토하고 돼지의 탄수화물 조합을 탐색하는 것입니다.

2. 탄수화물의 분류

식이 탄수화물은 분자 크기, 중합도(DP), 연결 유형(a 또는 b) 및 개별 단량체의 구성에 따라 분류될 수 있습니다(Cummings, Stephen, 2007).탄수화물의 주요 분류는 단당류 또는 이당류(DP, 1-2), 올리고당(DP, 3-9) 및 다당류(DP, ≥ 10)와 같은 DP를 기반으로 한다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 전분, NSP 및 글리코시드 결합(Cummings, Stephen, 2007; Englyst et al., 2007; 표 1).탄수화물의 생리적, 건강적 영향을 이해하려면 화학적 분석이 필요합니다.탄수화물의 보다 포괄적인 화학적 식별을 통해 건강 및 생리학적 효과에 따라 탄수화물을 그룹화하고 전체 분류 계획에 포함시키는 것이 가능합니다(englyst et al., 2007).숙주 효소에 의해 소화되고 소장에서 흡수될 수 있는 탄수화물(단당류, 이당류 및 대부분의 전분)은 소화 가능하거나 이용 가능한 탄수화물로 정의됩니다(Cummings, Stephen, 2007).장내 소화에 저항성이 있거나 흡수 및 대사가 잘 되지 않지만 미생물 발효에 의해 분해될 수 있는 탄수화물은 대부분의 NSP, 난소화성 올리고당 및 RS와 같이 저항성 탄수화물로 간주됩니다.본질적으로 저항성 탄수화물은 소화되지 않거나 사용할 수 없는 것으로 정의되지만 탄수화물 분류에 대해 상대적으로 더 정확한 설명을 제공합니다(englyst et al., 2007).

3.1 성장성과

전분은 두 종류의 다당류로 구성됩니다.아밀로오스(AM)는 선형 전분 α(1-4) 연결된 덱스트란의 일종이며, 아밀로펙틴(AP)은 α(1-4) 연결된 덱스트란으로 약 5%의 덱스트란 α(1-6)을 함유하여 분지형 분자를 형성합니다. (테스터 외., 2004).분자 구성과 구조가 다르기 때문에 AP가 풍부한 전분은 소화하기 쉬운 반면 AM이 풍부한 전분은 소화하기 쉽지 않습니다(Singh et al., 2010).이전 연구에서는 다양한 AM/AP 비율로 전분을 공급하는 것이 돼지의 성장 성능에 대해 상당한 생리학적 반응을 보이는 것으로 나타났습니다(Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008).AM의 증가에 따라 이유자돈의 사료섭취량과 사료효율은 감소하였다(regmi et al., 2011).그러나 새로운 증거에 따르면 am이 높은 사료는 성장하는 돼지의 일일 평균 체중 증가와 사료 효율성을 증가시킵니다(Li et al., 2017; Wang et al., 2019).또한 일부 과학자들은 다양한 AM/AP 비율의 전분을 급여하는 것이 이유자돈의 성장 성능에 영향을 미치지 않는 반면(Gao et al., 2020A; Yang et al., 2015), 높은 AP 사료는 이유자돈의 영양 소화율을 증가시킨다고 보고했습니다. 돼지(Gao et al., 2020A).식이섬유는 식물에서 나오는 음식의 작은 부분입니다.주요 문제는 식이섬유가 많을수록 영양소 활용도가 낮아지고 순 에너지 가치가 낮아진다는 것입니다(noble & Le, 2001).이에 반해 적당한 섬유질 섭취는 이유돈의 성장능력에 영향을 미치지 않았다(Han & Lee, 2005; Zhang et al., 2013).식이섬유가 영양소 활용과 순 에너지 가치에 미치는 영향은 섬유질 특성에 영향을 받으며, 다양한 섬유질 공급원은 매우 다를 수 있습니다(lndber, 2014).이유자돈에서 완두콩 섬유질 보충은 옥수수 섬유질, 대두 섬유질, 밀기울 섬유질 섭취보다 사료 전환율이 더 높았습니다(Chen et al., 2014).마찬가지로, 옥수수겨와 밀기울을 처리한 이유자돈은 대두껍질을 처리한 이유자돈에 비해 더 높은 사료 효율과 체중 증가를 나타냈습니다(Zhao et al., 2018).흥미롭게도 밀기울 섬유군과 이눌린군 간에 성장 성능에는 차이가 없었습니다(Hu et al., 2020).또한, 셀룰로오스 그룹과 자일란 그룹의 새끼 돼지에 비해 β-글루칸 보충이 더 효과적이었고 새끼 돼지의 성장 성능을 손상시켰습니다(Wu et al., 2018).올리고당은 설탕과 다당류 사이의 중간체인 저분자량 탄수화물입니다(voragen, 1998).이들은 낮은 발열량, 유익한 박테리아의 성장 촉진 등 중요한 생리학적, 물리화학적 특성을 갖고 있어 식이성 프로바이오틱스로 사용될 수 있습니다(Bauer et al., 2006; Mussatto and mancilha, 2007).키토산올리고당(COS)의 보충은 영양소의 소화율을 향상시키고, 설사 발생률을 감소시키며, 장의 형태를 개선하여 이유돈의 성장능력을 향상시킬 수 있다(Zhou et al., 2012).또한, cos를 보충한 사료는 모돈의 번식능력(살아있는 새끼돼지의 수)(Cheng et al., 2015; Wan et al., 2017)과 성장하는 돼지의 성장능력(wontae et al., 2008)을 향상시킬 수 있다. .MOS와 프락토올리고당의 보충은 또한 돼지의 성장 성능을 향상시킬 수 있습니다(Che et al., 2013; Duan et al., 2016; Wang et al., 2010; Wenner et al., 2013).이러한 보고서는 다양한 탄수화물이 돼지의 성장 성능에 서로 다른 영향을 미친다는 것을 나타냅니다(표 2a).

3.2 장 기능

높은 am/ap 비율의 전분은 장 건강을 개선할 수 있습니다(트리바이린이유돈의 장 형태를 촉진하고 유전자 발현과 관련된 장 기능을 상향 조절함으로써 돼지를 보호할 수 있습니다(Han et al., 2012; Xiang et al., 2011).융모 높이와 회장 및 공장의 오목 깊이에 대한 융모 높이의 비율은 오전식이 섭취량이 많을수록 높았고, 소장의 총 세포사멸률은 낮았다.동시에 십이지장과 공장에서 차단 유전자의 발현도 증가한 반면, AP가 높은 그룹에서는 이유돼지 공장 내 수크로스와 말타아제의 활성이 증가했다(Gao et al., 2020b).마찬가지로, 이전 연구에서는 오전이 풍부한 식단이 pH를 감소시키고 AP가 풍부한 식단이 젖을 뗀 돼지의 맹장 내 총 박테리아 수를 증가시키는 것으로 나타났습니다(Gao et al., 2020A).식이섬유는 돼지의 장 발달과 기능에 영향을 미치는 핵심 성분이다.축적된 증거에 따르면 식이섬유는 젖을 뗀 돼지의 장 형태와 장벽 기능을 개선하고 설사 발병률을 감소시키는 것으로 나타났습니다(Chen et al., 2015; Lndber, 2014; Wu et al., 2018).식이섬유 결핍은 병원체의 감수성을 증가시키고 결장 점막의 장벽 기능을 손상시키는 반면(Desai et al., 2016), 불용성 섬유질 사료를 급여하면 돼지의 융모 길이를 늘려 병원균을 예방할 수 있습니다(hedemann et al., 2006) ).다양한 유형의 섬유는 결장 및 회장 장벽의 기능에 다양한 영향을 미칩니다.밀기울과 완두콩 섬유는 옥수수와 대두 섬유에 비해 TLR2 유전자 발현을 조절하고 장내 미생물 군집을 개선하여 장 장벽 기능을 강화합니다(Chen et al., 2015).완두콩 섬유질을 장기간 섭취하면 대사 관련 유전자 또는 단백질 발현을 조절하여 결장 장벽 및 면역 기능을 향상시킬 수 있습니다(Che et al., 2014).식이 중 이눌린은 장 투과성을 증가시켜 이유자돈의 장 장애를 피할 수 있습니다(Awad et al., 2013).가용성(이눌린)과 불용성 섬유질(셀룰로오스)의 조합이 단독보다 더 효과적이라는 점은 주목할 가치가 있으며, 이는 젖을 뗀 돼지의 영양 흡수 및 장 장벽 기능을 향상시킬 수 있습니다(Chen et al., 2019).식이섬유가 장 점막에 미치는 영향은 그 성분에 따라 다릅니다.이전 연구에서는 자일란이 박테리아 스펙트럼과 대사산물의 변화뿐만 아니라 장 장벽 기능을 촉진하고, 글루칸이 장 장벽 기능과 점막 건강을 촉진하는 것으로 나타났습니다. 그러나 셀룰로오스 보충은 이유자돈에서 유사한 효과를 나타내지 않았습니다(Wu et al. , 2018).올리고당은 소화되어 활용되는 대신 상부 장에 있는 미생물의 탄소원으로 사용될 수 있습니다.과당 보충은 이유 돼지의 장 점막 두께, 부티르산 생성, 열성 세포 수 및 장 상피 세포 증식을 증가시킬 수 있습니다(Tsukahara et al., 2003).펙틴 올리고당은 장 장벽 기능을 향상시키고 새끼 돼지의 로타바이러스로 인한 장 손상을 줄일 수 있습니다(Mao et al., 2017).또한 cos는 새끼 돼지에서 장 점막의 성장을 크게 촉진하고 차단 유전자의 발현을 크게 증가시킬 수 있는 것으로 밝혀졌습니다(WAN, Jiang, et al. 포괄적인 방식으로 이는 다양한 유형의 탄수화물이 장을 개선할 수 있음을 나타냅니다). 새끼 돼지의 기능(표 2b).

요약 및 전망

탄수화물은 돼지의 주요 에너지원으로 다양한 단당류, 이당류, 올리고당, 다당류로 구성되어 있습니다.생리학적 특성을 기반으로 한 용어는 탄수화물의 잠재적인 건강 기능에 초점을 맞추고 탄수화물 분류의 정확성을 높이는 데 도움이 됩니다.다양한 구조와 유형의 탄수화물은 성장 성능 유지, 장 기능 및 미생물 균형 촉진, 지질 및 포도당 대사 조절에 다양한 영향을 미칩니다.지질과 포도당 대사에 대한 탄수화물 조절의 가능한 메커니즘은 장내 미생물에 의해 발효되는 대사산물(SCFA)에 기초합니다.구체적으로, 식이 중 탄수화물은 scfas-gpr43/41-glp1/PYY 및 ampk-g6pase/PEPCK 경로를 통해 포도당 대사를 조절할 수 있고, scfas-gpr43/41 및 amp/atp-ampk 경로를 통해 지질 대사를 조절할 수 있습니다.또한, 다양한 종류의 탄수화물을 최적의 조합으로 섭취할 경우 돼지의 성장능력과 건강기능이 향상될 수 있습니다.

높은 처리량의 기능성 단백질체학, 유전체학 및 대사체학 방법을 사용하여 단백질과 유전자 발현 및 대사 조절에서 탄수화물의 잠재적인 기능을 발견할 수 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다.마지막으로, 다양한 탄수화물 조합에 대한 평가는 돼지 생산에서 다양한 탄수화물 식단을 연구하기 위한 전제조건입니다.

출처 : 동물 과학 저널