Abstraktus

Didžiausia angliavandenių tyrimų pažanga kiaulių mitybos ir sveikatos srityje yra aiškesnė angliavandenių klasifikacija, pagrįsta ne tik chemine struktūra, bet ir fiziologinėmis savybėmis.Įvairūs angliavandenių tipai ir struktūros yra ne tik pagrindinis energijos šaltinis, bet ir naudingi kiaulių mitybai ir sveikatos funkcijoms.Jie dalyvauja skatinant kiaulių augimą ir žarnyno veiklą, reguliuojant žarnyno mikrobų bendruomenę ir reguliuojant lipidų ir gliukozės metabolizmą.Pagrindinis angliavandenių susidarymo mechanizmas yra jo metabolitai (trumpos grandinės riebalų rūgštys [SCFA]) ir daugiausia scfas-gpr43 / 41-pyy / GLP1, SCFAs amp / atp-ampk ir scfas-ampk-g6pase / PEPCK keliai reguliuojant riebalus ir gliukozės metabolizmas.Nauji tyrimai įvertino optimalų skirtingų tipų ir struktūrų angliavandenių derinį, kuris gali pagerinti augimo efektyvumą ir maistinių medžiagų virškinamumą, skatinti žarnyno veiklą ir padidinti butiratą gaminančių bakterijų gausą kiaulėse.Apskritai, įtikinami įrodymai patvirtina nuomonę, kad angliavandeniai vaidina svarbų vaidmenį kiaulių mitybos ir sveikatos funkcijose.Be to, angliavandenių sudėties nustatymas turės teorinės ir praktinės vertės kuriant kiaulių angliavandenių balanso technologiją.

1. Pratarmė

Polimeriniai angliavandeniai, krakmolas ir nekrakmoliniai polisacharidai (NSP) yra pagrindiniai kiaulių raciono komponentai ir pagrindiniai energijos šaltiniai, sudarantys 60–70 % viso suvartojamos energijos (Bach Knudsen).Verta paminėti, kad angliavandenių įvairovė ir struktūra yra labai sudėtingi, o tai daro skirtingą poveikį kiaulėms.Ankstesni tyrimai parodė, kad šėrimas krakmolu su skirtingu amilozės ir amilozės (AM / AP) santykiu turi akivaizdų fiziologinį atsaką į kiaulių augimo efektyvumą (Doti ir kt., 2014; Vicente ir kt., 2008).Manoma, kad maistinės skaidulos, daugiausia sudarytos iš NŠP, sumažina maistinių medžiagų panaudojimą ir grynąją energetinę vertę monogastriniams gyvūnams (NOBLET ir le, 2001).Tačiau maistinių skaidulų suvartojimas neturėjo įtakos paršelių augimo rezultatams (Han & Lee, 2005).Vis daugiau įrodymų rodo, kad maistinės skaidulos pagerina paršelių žarnyno morfologiją ir barjerinę funkciją bei sumažina viduriavimo dažnį (Chen ir kt., 2015; Lndberg，2014； Wu et al., 2018).Todėl skubu ištirti, kaip efektyviai panaudoti sudėtinius angliavandenius mityboje, ypač ląstelienos turinčius pašarus.Kiaulių angliavandenių struktūrinės ir taksonominės charakteristikos bei jų mitybos ir sveikatos funkcijos turi būti aprašytos ir į tai atsižvelgta ruošiant pašarus.NŠP ir atsparus krakmolas (RS) yra pagrindiniai nevirškinami angliavandeniai (wey ir kt., 2011), o žarnyno mikrobiota fermentuoja nevirškinamus angliavandenius į trumposios grandinės riebalų rūgštis (SCFA);Turnbaugh ir kt., 2006).Be to, kai kurie oligosacharidai ir polisacharidai laikomi gyvūnų probiotikais, kurie gali būti naudojami siekiant skatinti Lactobacillus ir Bifidobacterium dalį žarnyne (Mikkelsen ir kt., 2004; M ø LBAK ir kt., 2007; Wellock ir kt.). , 2008).Buvo pranešta, kad oligosacharidų papildymas pagerina žarnyno mikrobiotos sudėtį (de Lange ir kt., 2010).Siekiant kuo labiau sumažinti antimikrobinių augimo stimuliatorių naudojimą kiaulių auginimui, svarbu rasti kitų būdų, kaip pasiekti gerą gyvūnų sveikatą.Yra galimybė į kiaulių pašarus dėti įvairesnių angliavandenių.Vis daugiau įrodymų rodo, kad optimalus krakmolo, NŠP ir MOS derinys gali skatinti augimą ir maistinių medžiagų virškinimą, padidinti butiratą gaminančių bakterijų skaičių ir tam tikru mastu pagerinti nujunkytų kiaulių lipidų apykaitą (Zhou, Chen ir kt. ., 2020; Zhou, Yu ir kt., 2020).Todėl šio straipsnio tikslas yra apžvelgti dabartinius tyrimus apie pagrindinį angliavandenių vaidmenį skatinant augimą ir žarnyno veiklą, reguliuojant žarnyno mikrobų bendruomenę ir medžiagų apykaitos sveikatą bei ištirti kiaulių angliavandenių derinį.

2. Angliavandenių klasifikacija

Maisto angliavandeniai gali būti klasifikuojami pagal jų molekulinį dydį, polimerizacijos laipsnį (DP), jungties tipą (a arba b) ir atskirų monomerų sudėtį (Cummings, Stephen, 2007).Verta paminėti, kad pagrindinė angliavandenių klasifikacija yra pagrįsta jų DP, pavyzdžiui, monosacharidai arba disacharidai (DP, 1-2), oligosacharidai (DP, 3-9) ir polisacharidai (DP, ≥ 10), kuriuos sudaro krakmolo, NSP ir glikozidinių jungčių (Cummings, Stephen, 2007; Englyst ir kt., 2007; 1 lentelė).Norint suprasti fiziologinį angliavandenių poveikį sveikatai, būtina atlikti cheminę analizę.Išsamesniu cheminiu angliavandenių identifikavimu galima juos sugrupuoti pagal jų poveikį sveikatai ir fiziologinį bei įtraukti į bendrą klasifikavimo planą (englyst ir kt., 2007).Angliavandeniai (monosacharidai, disacharidai ir dauguma krakmolų), kuriuos gali virškinti šeimininko fermentai ir absorbuoti plonojoje žarnoje, yra apibrėžiami kaip virškinami arba prieinami angliavandeniai (Cummings, Stephen, 2007).Angliavandeniai, kurie yra atsparūs virškinimui žarnyne arba prastai pasisavinami ir metabolizuojami, bet gali būti suskaidyti dėl mikrobinės fermentacijos, yra laikomi atspariais angliavandeniais, pavyzdžiui, dauguma NSP, nevirškinami oligosacharidai ir RS.Iš esmės atsparūs angliavandeniai apibrėžiami kaip nevirškinami arba netinkami vartoti, tačiau jie suteikia santykinai tikslesnį angliavandenių klasifikavimo aprašymą (englyst ir kt., 2007).

3.1 augimo našumas

Krakmolas susideda iš dviejų rūšių polisacharidų.Amilozė (AM) yra linijinis krakmolo α(1-4) susietas dekstranas, amilopektinas (AP) yra α(1-4) sujungtas dekstranas, turintis apie 5 % dekstrano α (1-6), kad susidarytų šakotoji molekulė. (testeris ir kt., 2004).Dėl skirtingų molekulinių konfigūracijų ir struktūrų AP turtingi krakmolai yra lengvai virškinami, o turtingi krakmolai nėra lengvai virškinami (Singh ir kt., 2010).Ankstesni tyrimai parodė, kad šėrimas krakmolu skirtingais AM / AP santykiais turi reikšmingą fiziologinį atsaką į kiaulių augimo efektyvumą (Doti ir kt., 2014; Vicente ir kt., 2008).Nujunkytų kiaulių pašarų suvartojimas ir pašarų efektyvumas mažėjo padidėjus AM (regmi ir kt., 2011).Tačiau nauji įrodymai rodo, kad dietos su didesniu kiekiu padidina augančių kiaulių vidutinį dienos prieaugį ir pašarų efektyvumą (Li ir kt., 2017; Wang ir kt., 2019).Be to, kai kurie mokslininkai pranešė, kad skirtingų AM/AP santykio krakmolo šėrimas neturėjo įtakos nujunkytų paršelių augimo rezultatams (Gao ir kt., 2020A; Yang ir kt., 2015), o didelė AP dieta padidino nujunkytų paršelių virškinamumą. kiaulės (Gao ir kt., 2020A).Maistinės skaidulos yra nedidelė maisto dalis, gaunama iš augalų.Pagrindinė problema yra ta, kad didesnis maistinių skaidulų kiekis yra susijęs su mažesniu maistinių medžiagų panaudojimu ir mažesne grynąja energine verte (noble & Le, 2001).Priešingai, saikingas skaidulų suvartojimas neturėjo įtakos nujunkytų kiaulių augimo rezultatams (Han & Lee, 2005; Zhang ir kt., 2013).Maistinių skaidulų poveikį maistinių medžiagų panaudojimui ir grynajai energinei vertei įtakoja skaidulų savybės, o skirtingi skaidulų šaltiniai gali būti labai skirtingi (lndber, 2014).Nujunkytų kiaulių papildai žirnių skaidulomis turėjo didesnį pašaro konversijos greitį nei šeriant kukurūzų pluoštą, sojų pupelių pluoštą ir kviečių sėlenų pluoštą (Chen ir kt., 2014).Panašiai nujunkytų paršelių, apdorotų kukurūzų sėlenomis ir kviečių sėlenomis, pašarų efektyvumas ir svorio padidėjimas buvo didesnis nei tų, kurie buvo gydomi sojų lukštais (Zhao ir kt., 2018).Įdomu tai, kad tarp kviečių sėlenų pluošto grupės ir inulino grupės augimo rezultatai nesiskyrė (Hu ir kt., 2020).Be to, lyginant su celiuliozės ir ksilano grupės paršeliais, papildai buvo veiksmingesni, nes β-gliukanas pablogina paršelių augimą (Wu ir kt., 2018).Oligosacharidai yra mažos molekulinės masės angliavandeniai, tarpiniai tarp cukrų ir polisacharidų (voragen, 1998).Jie turi svarbių fiziologinių ir fizikinių bei cheminių savybių, įskaitant mažą kaloringumo vertę ir skatina naudingų bakterijų augimą, todėl gali būti naudojami kaip dietiniai probiotikai (Bauer ir kt., 2006; Mussatto ir mancilha, 2007).Chitozano oligosacharido (COS) papildai gali pagerinti maistinių medžiagų virškinamumą, sumažinti viduriavimo dažnį ir pagerinti žarnyno morfologiją, taip pagerinant nujunkytų kiaulių augimo rezultatus (Zhou ir kt., 2012).Be to, mityba, papildyta kosu, gali pagerinti paršavedžių reprodukcines savybes (gyvų paršelių skaičių) (Cheng ir kt., 2015; Wan ir kt., 2017) ir augančių kiaulių augimo efektyvumą (wontae ir kt., 2008). .MOS ir fruktooligosacharido papildai taip pat gali pagerinti kiaulių augimo efektyvumą (Che ir kt., 2013; Duan ir kt., 2016; Wang ir kt., 2010; Wenner ir kt., 2013).Šios ataskaitos rodo, kad įvairūs angliavandeniai turi skirtingą poveikį kiaulių augimui (2a lentelė).

3.2 žarnyno funkcija

Didelis am/ap santykis krakmolas gali pagerinti žarnyno sveikatą (tribirinasgali būti apsaugotas kiaulėms) skatinant žarnyno morfologiją ir reguliuojant žarnyno funkciją, susijusią su genų ekspresija nujunkomoms kiaulėms (Han ir kt., 2012; Xiang ir kt., 2011).Gaurelių aukščio ir gaurelių aukščio santykis bei klubinės žarnos ir tuščiosios žarnos įdubimo gylis buvo didesnis, kai buvo šeriama daug amžių, o bendras plonosios žarnos apoptozės greitis buvo mažesnis.Tuo pačiu metu jis taip pat padidino blokuojančių genų raišką dvylikapirštėje ir tuščiojoje žarnoje, o aukšto AP grupėje padidėjo sacharozės ir maltazės aktyvumas nujunkytų kiaulių tuščiojoje žarnoje (Gao ir kt., 2020b).Panašiai, ankstesniame darbe nustatyta, kad dieta, kurioje gausu dietų, sumažino pH, o dieta, kurioje gausu AP, padidino bendrą bakterijų skaičių nujunkytų kiaulių aklojoje žarnoje (Gao ir kt., 2020A).Maistinės skaidulos yra pagrindinis komponentas, turintis įtakos kiaulių žarnyno vystymuisi ir funkcijoms.Sukaupti įrodymai rodo, kad maistinės skaidulos pagerina nujunkytų kiaulių žarnyno morfologiją ir barjerinę funkciją bei sumažina viduriavimo dažnį (Chen ir kt., 2015; Lndber，2014； Wu et al., 2018).Maistinių skaidulų trūkumas padidina patogenų jautrumą ir pablogina gaubtinės žarnos gleivinės barjerinę funkciją (Desai ir kt., 2016), o šeriant labai netirpiomis skaidulinėmis medžiagomis galima užkirsti kelią patogenams, padidinant kiaulių gaurelių ilgį (hedemann ir kt., 2006). ).Skirtingi skaidulų tipai turi skirtingą poveikį gaubtinės žarnos ir klubinės žarnos barjero funkcijai.Kviečių sėlenų ir žirnių skaidulos sustiprina žarnyno barjerinę funkciją, reguliuodamos TLR2 geno ekspresiją ir pagerindamos žarnyno mikrobų bendruomenes, palyginti su kukurūzų ir sojų pupelių skaidulomis (Chen ir kt., 2015).Ilgalaikis žirnių skaidulų suvartojimas gali reguliuoti su metabolizmu susijusią genų ar baltymų ekspresiją, taip pagerinant gaubtinės žarnos barjerą ir imuninę funkciją (Che ir kt., 2014).Inulinas dietoje gali išvengti nujunkytų paršelių žarnyno sutrikimų padidindamas žarnyno pralaidumą (Awad ir kt., 2013).Verta paminėti, kad tirpių (inulino) ir netirpių skaidulų (celiuliozės) derinys yra veiksmingesnis nei vienas, o tai gali pagerinti nujunkytų kiaulių mitybos įsisavinimą ir žarnyno barjero funkciją (Chen ir kt., 2019).Maistinių skaidulų poveikis žarnyno gleivinei priklauso nuo jų komponentų.Ankstesnis tyrimas parodė, kad ksilanas skatino žarnyno barjerinę funkciją, taip pat bakterijų spektro ir metabolitų pokyčius, o gliukanas – žarnyno barjerinę funkciją ir gleivinės sveikatą, tačiau celiuliozės papildymas neparodė panašaus poveikio nujunkomoms kiaulėms (Wu et al. , 2018).Oligosacharidai gali būti naudojami kaip anglies šaltiniai viršutinėje žarnyno dalyje esantiems mikroorganizmams, o ne virškinami ir naudojami.Fruktozės papildymas gali padidinti atjunkytų kiaulių žarnyno gleivinės storį, sviesto rūgšties gamybą, recesyvinių ląstelių skaičių ir žarnyno epitelio ląstelių dauginimąsi (Tsukahara ir kt., 2003).Pektino oligosacharidai gali pagerinti žarnyno barjerinę funkciją ir sumažinti paršelių rotaviruso sukeltą žarnyno pažeidimą (Mao ir kt., 2017).Be to, buvo nustatyta, kad cos gali žymiai paskatinti žarnyno gleivinės augimą ir žymiai padidinti blokuojančių genų ekspresiją paršeliuose (WAN, Jiang ir kt. visapusiškai, tai rodo, kad skirtingų tipų angliavandeniai gali pagerinti žarnyno veiklą paršelių funkcija (2b lentelė).

Santrauka ir perspektyva

Angliavandeniai yra pagrindinis kiaulių energijos šaltinis, kurį sudaro įvairūs monosacharidai, disacharidai, oligosacharidai ir polisacharidai.Fiziologinėmis savybėmis pagrįsti terminai padeda sutelkti dėmesį į galimas angliavandenių sveikatos funkcijas ir pagerinti angliavandenių klasifikavimo tikslumą.Skirtingos angliavandenių struktūros ir tipai turi skirtingą poveikį palaikant augimo efektyvumą, skatinant žarnyno veiklą ir mikrobų pusiausvyrą bei reguliuojant lipidų ir gliukozės apykaitą.Galimas lipidų ir gliukozės metabolizmo angliavandenių reguliavimo mechanizmas pagrįstas jų metabolitais (SCFA), kuriuos fermentuoja žarnyno mikrobiota.Konkrečiai, angliavandeniai dietoje gali reguliuoti gliukozės metabolizmą per scfas-gpr43 / 41-glp1 / PYY ir ampk-g6pase / PEPCK kelius ir reguliuoti lipidų apykaitą per scfas-gpr43 / 41 ir amp / atp-ampk kelius.Be to, kai skirtingų rūšių angliavandeniai yra geriausiai derinami, gali pagerėti kiaulių augimas ir sveikatos funkcija.

Verta paminėti, kad galimos angliavandenių funkcijos baltymų ir genų ekspresijoje bei medžiagų apykaitos reguliavime bus aptiktos naudojant didelio našumo funkcinės proteomikos, genomikos ir metabonomikos metodus.Paskutinis, bet ne mažiau svarbus dalykas – skirtingų angliavandenių derinių įvertinimas yra būtina sąlyga tiriant įvairias angliavandenių dietas kiaulių auginimui.

Šaltinis: Animal Science Journal