Abstrakts

Lielākais progress ogļhidrātu pētījumos cūku ēdināšanā un veselībā ir skaidrāka ogļhidrātu klasifikācija, kas balstās ne tikai uz ķīmisko struktūru, bet arī pēc fizioloģiskajām īpašībām.Papildus tam, ka ogļhidrāti ir galvenais enerģijas avots, dažādi ogļhidrātu veidi un struktūras ir labvēlīgi cūku uzturam un veselības funkcijām.Tie ir iesaistīti cūku augšanas veiktspējas un zarnu darbības veicināšanā, zarnu mikrobu kopienas regulēšanā un lipīdu un glikozes metabolisma regulēšanā.Ogļhidrātu galvenais mehānisms ir tā metabolīti (īso ķēžu taukskābes [SCFA]) un galvenokārt scfas-gpr43 / 41-pyy / GLP1, SCFAs amp / atp-ampk un scfas-ampk-g6pase / PEPCK ceļi, lai regulētu taukus un glikozes metabolisms.Jaunos pētījumos ir novērtēta dažādu veidu un struktūru ogļhidrātu optimālā kombinācija, kas var uzlabot augšanas veiktspēju un barības vielu sagremojamību, veicināt zarnu darbību un palielināt butirātu ražojošo baktēriju daudzumu cūkām.Kopumā pārliecinoši pierādījumi apstiprina uzskatu, ka ogļhidrātiem ir svarīga loma cūku uztura un veselības funkcijās.Turklāt ogļhidrātu sastāva noteikšanai būs teorētiska un praktiska vērtība ogļhidrātu līdzsvara tehnoloģijas attīstībai cūkām.

1. Priekšvārds

Polimēru ogļhidrāti, cietes un bezcietes polisaharīdi (NSP) ir cūku barības galvenās sastāvdaļas un galvenie enerģijas avoti, kas veido 60–70% no kopējās uzņemtās enerģijas (Bahs Knudsens).Ir vērts atzīmēt, ka ogļhidrātu daudzveidība un struktūra ir ļoti sarežģīta, un tiem ir atšķirīga ietekme uz cūkām.Iepriekšējie pētījumi ir parādījuši, ka barošanai ar cieti ar atšķirīgu amilozes un amilozes (AM / AP) attiecību ir acīmredzama fizioloģiska reakcija uz cūku augšanas spēju (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008).Tiek uzskatīts, ka diētiskās šķiedras, kas galvenokārt sastāv no NSP, samazina barības vielu izmantošanu un neto enerģētisko vērtību monogastriskajiem dzīvniekiem (NOBLET un le, 2001).Tomēr uztura šķiedrvielu uzņemšana neietekmēja sivēnu augšanas spēju (Han & Lee, 2005).Arvien vairāk pierādījumu liecina, ka uztura šķiedras uzlabo zarnu morfoloģiju un barjerfunkciju sivēniem, kā arī samazina caurejas sastopamību (Chen et al., 2015; Lndberg，2014； Wu et al., 2018).Tāpēc steidzami jāpēta, kā uzturā efektīvi izmantot kompleksos ogļhidrātus, īpaši šķiedrvielām bagāto barību.Barības sastāvos jāapraksta un jāņem vērā ogļhidrātu strukturālās un taksonomiskās īpašības, kā arī to uztura un veselības funkcijas cūkām.NSP un rezistentā ciete (RS) ir galvenie nesagremojamie ogļhidrāti (wey et al., 2011), savukārt zarnu mikrobiota fermentē nesagremojamos ogļhidrātus īsās ķēdes taukskābēs (SCFA);Turnbaugh et al., 2006).Turklāt daži oligosaharīdi un polisaharīdi tiek uzskatīti par dzīvnieku probiotikām, kurus var izmantot, lai stimulētu Lactobacillus un Bifidobacterium īpatsvaru zarnās (Mikkelsen et al., 2004; M ø LBAK et al., 2007; Wellock et al. , 2008).Ir ziņots, ka oligosaharīdu papildināšana uzlabo zarnu mikrobiotas sastāvu (de Lange et al., 2010).Lai līdz minimumam samazinātu pretmikrobu augšanas veicinātāju izmantošanu cūkkopībā, ir svarīgi atrast citus veidus, kā panākt labu dzīvnieku veselību.Ir iespēja cūku barībai pievienot daudzveidīgākus ogļhidrātus.Arvien vairāk pierādījumu liecina, ka optimāla cietes, NSP un MOS kombinācija var veicināt augšanu un barības vielu sagremojamību, palielināt butirātu ražojošo baktēriju skaitu un zināmā mērā uzlabot atšķirto cūku lipīdu metabolismu (Zhou, Chen, et al. ., 2020; Zhou, Yu et al., 2020).Tāpēc šī raksta mērķis ir pārskatīt pašreizējos pētījumus par ogļhidrātu galveno lomu augšanas veiktspējas un zarnu darbības veicināšanā, zarnu mikrobu kopienas un vielmaiņas veselības regulēšanā, kā arī izpētīt cūku ogļhidrātu kombināciju.

2. Ogļhidrātu klasifikācija

Uztura ogļhidrātus var klasificēt pēc to molekulārā izmēra, polimerizācijas pakāpes (DP), savienojuma veida (a vai b) un atsevišķu monomēru sastāva (Cummings, Stephen, 2007).Ir vērts atzīmēt, ka galvenā ogļhidrātu klasifikācija ir balstīta uz to DP, piemēram, monosaharīdi vai disaharīdi (DP, 1-2), oligosaharīdi (DP, 3-9) un polisaharīdi (DP, ≥ 10), kas sastāv no ciete, NSP un glikozīdu saites (Cummings, Stephen, 2007; Englyst et al., 2007; 1. tabula).Ķīmiskā analīze ir nepieciešama, lai izprastu ogļhidrātu fizioloģisko ietekmi un ietekmi uz veselību.Veicot visaptverošāku ogļhidrātu ķīmisko identifikāciju, ir iespējams tos sagrupēt pēc to veselības un fizioloģiskās ietekmes un iekļaut kopējā klasifikācijas plānā (englyst et al., 2007).Ogļhidrāti (monosaharīdi, disaharīdi un lielākā daļa cietes), kurus var sagremot saimniekenzīmi un absorbēt tievajās zarnās, tiek definēti kā sagremojami vai pieejami ogļhidrāti (Cummings, Stephen, 2007).Ogļhidrāti, kas ir izturīgi pret gremošanu zarnās vai slikti uzsūcas un metabolizējas, bet var tikt noārdīti mikrobu fermentācijas rezultātā, tiek uzskatīti par izturīgiem ogļhidrātiem, piemēram, lielākā daļa NSP, nesagremojami oligosaharīdi un RS.Būtībā rezistenti ogļhidrāti tiek definēti kā nesagremojami vai nelietojami, taču tie sniedz salīdzinoši precīzāku ogļhidrātu klasifikācijas aprakstu (englyst et al., 2007).

3.1 izaugsmes rādītāji

Ciete sastāv no divu veidu polisaharīdiem.Amiloze (AM) ir lineāra ciete α(1-4) saistīta dekstrāna, amilopektīns (AP) ir α(1-4) saistīts dekstrāns, kas satur apmēram 5% dekstrāna α(1-6), veidojot sazarotu molekulu. (testētājs et al., 2004).Atšķirīgo molekulāro konfigurāciju un struktūru dēļ AP bagātās cietes ir viegli sagremojamas, savukārt am bagātās cietes nav viegli sagremojamas (Singh et al., 2010).Iepriekšējie pētījumi ir parādījuši, ka barošanai ar cieti ar dažādām AM/AP attiecībām ir nozīmīga fizioloģiska reakcija uz cūku augšanas spēju (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008).Atšķirto cūku barības uzņemšana un barības efektivitāte samazinājās līdz ar AM palielināšanos (regmi et al., 2011).Tomēr jaunākie pierādījumi liecina, ka diētas ar lielāku am palielina augošo cūku vidējo dienas pieaugumu un barības efektivitāti (Li et al., 2017; Wang et al., 2019).Turklāt daži zinātnieki ziņoja, ka dažādu AM/AP attiecību cietes barošana neietekmēja atšķirto sivēniņu augšanas spēju (Gao et al., 2020A; Yang et al., 2015), savukārt augsta AP diēta uzlaboja atšķirto sivēniņu barības vielu sagremojamību. cūkas (Gao et al., 2020A).Diētiskās šķiedras ir neliela daļa no pārtikas, kas nāk no augiem.Galvenā problēma ir tā, ka augstāks šķiedrvielu daudzums uzturā ir saistīts ar zemāku uzturvielu izmantošanu un zemāku enerģētisko vērtību (noble & Le, 2001).Gluži pretēji, mērena šķiedrvielu uzņemšana neietekmēja atšķirto cūku augšanas rādītājus (Han & Lee, 2005; Zhang et al., 2013).Diētisko šķiedrvielu ietekmi uz barības vielu izmantošanu un tīro enerģētisko vērtību ietekmē šķiedrvielu īpašības, un dažādi šķiedrvielu avoti var būt ļoti atšķirīgi (lndber, 2014).Atšķirtām cūkām, papildinot ar zirņu šķiedrām, barības konversijas ātrums bija augstāks nekā barojot ar kukurūzas šķiedrām, sojas pupu šķiedrām un kviešu kliju šķiedrām (Chen et al., 2014).Līdzīgi atšķirtiem sivēniem, kas apstrādāti ar kukurūzas klijām un kviešu klijām, bija lielāka barības efektivitāte un svara pieaugums nekā tiem, kas tika apstrādāti ar sojas pupu mizu (Zhao et al., 2018).Interesanti, ka starp kviešu kliju šķiedru grupu un inulīna grupu augšanas rādītāji neatšķīrās (Hu et al., 2020).Turklāt, salīdzinot ar sivēniem celulozes grupā un ksilāna grupā, papildinājums bija efektīvāks, jo β-glikāns pasliktina sivēniem augšanas spēju (Wu et al., 2018).Oligosaharīdi ir zemas molekulmasas ogļhidrāti, starpprodukti starp cukuriem un polisaharīdiem (voragen, 1998).Tiem ir svarīgas fizioloģiskas un fizikāli ķīmiskas īpašības, tostarp zema siltumspēja un labvēlīgo baktēriju augšanas stimulēšana, tāpēc tās var izmantot kā uztura probiotikas (Bauer et al., 2006; Mussatto un mancilha, 2007).Hitozāna oligosaharīda (COS) papildināšana var uzlabot barības vielu sagremojamību, samazināt caurejas biežumu un uzlabot zarnu morfoloģiju, tādējādi uzlabojot atšķirto cūku augšanas spēju (Zhou et al., 2012).Turklāt barība, kas papildināta ar cos, var uzlabot sivēnmāšu reproduktīvo darbību (dzīvu sivēnu skaitu) (Cheng et al., 2015; Wan et al., 2017) un augošu cūku augšanas veiktspēju (wontae et al., 2008). .MOS un fruktooligosaharīda papildināšana var arī uzlabot cūku augšanas spēju (Che et al., 2013; Duan et al., 2016; Wang et al., 2010; Wenner et al., 2013).Šie ziņojumi liecina, ka dažādiem ogļhidrātiem ir atšķirīga ietekme uz cūku augšanas spēju (2.a tabula).

3.2 zarnu darbība

Augsta am/ap attiecība ciete var uzlabot zarnu veselību (tribirīnsvar aizsargāt to cūkām), veicinot zarnu morfoloģiju un regulējot zarnu darbību, kas saistīta ar gēnu ekspresiju atšķiršanas cūkām (Han et al., 2012; Xiang et al., 2011).Bumbuļu augstuma attiecība pret bārkstiņu augstumu un padziļinājuma dziļumu ileuma un tukšajā zarnā bija augstāka, ja tika barota ar diētu, un kopējais tievās zarnas apoptozes ātrums bija mazāks.Tajā pašā laikā tas arī palielināja bloķējošo gēnu ekspresiju divpadsmitpirkstu zarnā un tukšajā zarnā, savukārt augsta AP grupā tika palielināta saharozes un maltāzes aktivitāte atšķirtu cūku tukšajā zarnā (Gao et al., 2020b).Līdzīgi, iepriekšējais darbs atklāja, ka am bagāta diēta samazināja pH līmeni un AP bagāta diēta palielināja kopējo baktēriju skaitu atšķirto cūku aklās zarnās (Gao et al., 2020A).Diētiskās šķiedras ir galvenā sastāvdaļa, kas ietekmē cūku zarnu attīstību un darbību.Uzkrātie pierādījumi liecina, ka uztura šķiedra uzlabo atšķirtu cūku zarnu morfoloģiju un barjerfunkciju, kā arī samazina caurejas biežumu (Chen et al., 2015; Lndber，2014； Wu et al., 2018).Diētisko šķiedrvielu deficīts palielina patogēnu uzņēmību un pasliktina resnās zarnas gļotādas barjerfunkciju (Desai et al., 2016), savukārt barošana ar ļoti nešķīstošu šķiedrvielu diētu var novērst patogēnu veidošanos, palielinot cūku bārkstiņu garumu (hedemann et al., 2006). ).Dažādiem šķiedru veidiem ir atšķirīga ietekme uz resnās zarnas un ileuma barjeras darbību.Kviešu klijas un zirņu šķiedras uzlabo zarnu barjeras funkciju, regulējot TLR2 gēna ekspresiju un uzlabojot zarnu mikrobu kopienas salīdzinājumā ar kukurūzas un sojas pupu šķiedrām (Chen et al., 2015).Ilgstoša zirņu šķiedras uzņemšana var regulēt ar vielmaiņu saistīto gēnu vai olbaltumvielu ekspresiju, tādējādi uzlabojot resnās zarnas barjeru un imūno funkciju (Che et al., 2014).Inulīns uzturā var izvairīties no zarnu darbības traucējumiem atšķirtiem sivēniem, palielinot zarnu caurlaidību (Awad et al., 2013).Ir vērts atzīmēt, ka šķīstošās (inulīna) un nešķīstošās šķiedras (celulozes) kombinācija ir efektīvāka nekā viena pati, kas var uzlabot barības vielu uzsūkšanos un zarnu barjeras funkciju atšķirtām cūkām (Chen et al., 2019).Uztura šķiedrvielu ietekme uz zarnu gļotādu ir atkarīga no to sastāvdaļām.Iepriekšējā pētījumā konstatēts, ka ksilāns veicināja zarnu barjeras funkciju, kā arī izmaiņas baktēriju spektrā un metabolītos, un glikāns veicināja zarnu barjeras funkciju un gļotādas veselību, bet celulozes papildināšana neuzrādīja līdzīgu ietekmi uz atšķiršanas cūkām (Wu et al. , 2018).Oligosaharīdus var izmantot kā oglekļa avotus mikroorganismiem, kas atrodas zarnu augšdaļā, nevis sagremot un izmantot.Fruktozes papildināšana var palielināt zarnu gļotādas biezumu, sviestskābes veidošanos, recesīvo šūnu skaitu un zarnu epitēlija šūnu proliferāciju atšķirtām cūkām (Tsukahara et al., 2003).Pektīna oligosaharīdi var uzlabot zarnu barjeras funkciju un samazināt rotavīrusa izraisītos zarnu bojājumus sivēniem (Mao et al., 2017).Turklāt ir konstatēts, ka cos var ievērojami veicināt zarnu gļotādas augšanu un būtiski palielināt bloķējošo gēnu ekspresiju sivēniem (WAN, Jiang, et al. visaptverošā veidā, tie norāda, ka dažāda veida ogļhidrāti var uzlabot zarnu darbību sivēnu funkcija (2.b tabula).

Kopsavilkums un perspektīva

Ogļhidrāti ir galvenais cūku enerģijas avots, kas sastāv no dažādiem monosaharīdiem, disaharīdiem, oligosaharīdiem un polisaharīdiem.Uz fizioloģiskajām īpašībām balstīti termini palīdz koncentrēties uz ogļhidrātu potenciālajām veselības funkcijām un uzlabo ogļhidrātu klasifikācijas precizitāti.Dažādām ogļhidrātu struktūrām un veidiem ir atšķirīga ietekme uz augšanas veiktspējas uzturēšanu, zarnu darbības un mikrobu līdzsvara veicināšanu, kā arī lipīdu un glikozes metabolisma regulēšanu.Iespējamais lipīdu un glikozes metabolisma ogļhidrātu regulēšanas mehānisms ir balstīts uz to metabolītiem (SCFA), kurus fermentē zarnu mikrobiota.Konkrēti, ogļhidrāti uzturā var regulēt glikozes metabolismu, izmantojot scfas-gpr43 / 41-glp1 / PYY un ampk-g6pase / PEPCK ceļus, un regulēt lipīdu metabolismu, izmantojot scfas-gpr43 / 41 un amp / atp-ampk ceļus.Turklāt, ja dažādu veidu ogļhidrāti ir vislabākajā kombinācijā, var uzlaboties cūku augšanas rādītāji un veselības funkcija.

Ir vērts atzīmēt, ka ogļhidrātu iespējamās funkcijas olbaltumvielu un gēnu ekspresijā un vielmaiņas regulēšanā tiks atklātas, izmantojot augstas caurlaidības funkcionālās proteomikas, genomikas un metabonomikas metodes.Visbeidzot, dažādu ogļhidrātu kombināciju novērtējums ir priekšnoteikums, lai pētītu daudzveidīgu ogļhidrātu diētu cūkkopībā.

Avots: Animal Science Journal