Abstrak

Kemajuan terbesar penyelidikan karbohidrat dalam pemakanan dan kesihatan babi adalah klasifikasi karbohidrat yang lebih jelas, yang bukan sahaja berdasarkan struktur kimianya, tetapi juga berdasarkan ciri fisiologinya.Selain menjadi sumber tenaga utama, jenis dan struktur karbohidrat yang berbeza memberi manfaat kepada fungsi pemakanan dan kesihatan babi.Mereka terlibat dalam menggalakkan prestasi pertumbuhan dan fungsi usus babi, mengawal selia komuniti mikrob usus, dan mengawal metabolisme lipid dan glukosa.Mekanisme asas karbohidrat adalah melalui metabolitnya (asid lemak rantai pendek [SCFAs]) dan terutamanya melalui laluan scfas-gpr43 / 41-pyy / GLP1, SCFAs amp / atp-ampk dan scfas-ampk-g6pase / PEPCK untuk mengawal lemak dan metabolisme glukosa.Kajian baru telah menilai gabungan optimum pelbagai jenis dan struktur karbohidrat, yang boleh meningkatkan prestasi pertumbuhan dan kebolehcernaan nutrien, menggalakkan fungsi usus, dan meningkatkan banyak bakteria penghasil butirat dalam babi.Secara keseluruhan, bukti kukuh menyokong pandangan bahawa karbohidrat memainkan peranan penting dalam fungsi pemakanan dan kesihatan babi.Di samping itu, penentuan komposisi karbohidrat akan mempunyai nilai teori dan praktikal untuk pembangunan teknologi keseimbangan karbohidrat dalam babi.

1. Mukadimah

Karbohidrat polimer, kanji dan polisakarida bukan kanji (NSP) adalah komponen utama diet dan sumber tenaga utama babi, menyumbang 60% - 70% daripada jumlah pengambilan tenaga (Bach Knudsen).Perlu diingat bahawa pelbagai dan struktur karbohidrat sangat kompleks, yang mempunyai kesan yang berbeza pada babi.Kajian terdahulu menunjukkan bahawa pemberian makanan dengan kanji dengan nisbah amilosa kepada amilosa (AM / AP) yang berbeza mempunyai tindak balas fisiologi yang jelas terhadap prestasi pertumbuhan babi (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008).Serat pemakanan, terutamanya terdiri daripada NSP, dipercayai dapat mengurangkan penggunaan nutrien dan nilai tenaga bersih haiwan monogastrik (NOBLET dan le, 2001).Walau bagaimanapun, pengambilan serat makanan tidak menjejaskan prestasi pertumbuhan anak babi (Han & Lee, 2005).Semakin banyak bukti menunjukkan bahawa serat makanan meningkatkan morfologi usus dan fungsi penghalang anak babi, dan mengurangkan kejadian cirit-birit (Chen et al., 2015; Lndberg，2014； Wu et al., 2018).Oleh itu, adalah penting untuk mengkaji cara menggunakan karbohidrat kompleks secara berkesan dalam diet, terutamanya makanan yang kaya dengan serat.Ciri-ciri struktur dan taksonomi karbohidrat dan fungsi pemakanan dan kesihatannya untuk babi mesti diterangkan dan dipertimbangkan dalam formulasi makanan.NSP dan kanji tahan (RS) adalah karbohidrat utama yang tidak boleh dihadam (wey et al., 2011), manakala mikrobiota usus menapai karbohidrat yang tidak boleh dihadam menjadi asid lemak rantai pendek (SCFA);Turnbaugh et al., 2006).Di samping itu, beberapa oligosakarida dan polisakarida dianggap sebagai probiotik haiwan, yang boleh digunakan untuk merangsang perkadaran Lactobacillus dan Bifidobacterium dalam usus (Mikkelsen et al., 2004; M ø LBAK et al., 2007; Wellock et al. , 2008).Suplemen oligosakarida telah dilaporkan meningkatkan komposisi mikrobiota usus (de Lange et al., 2010).Untuk meminimumkan penggunaan penggalak pertumbuhan antimikrob dalam pengeluaran babi, adalah penting untuk mencari cara lain untuk mencapai kesihatan haiwan yang baik.Terdapat peluang untuk menambah lebih banyak jenis karbohidrat kepada makanan babi.Semakin banyak bukti menunjukkan bahawa gabungan kanji, NSP dan MOS yang optimum boleh menggalakkan prestasi pertumbuhan dan kebolehcernaan nutrien, meningkatkan bilangan bakteria penghasil butirat, dan meningkatkan metabolisme lipid babi yang disapih ke tahap tertentu (Zhou, Chen, et al. ., 2020; Zhou, Yu, et al., 2020).Oleh itu, tujuan kertas ini adalah untuk mengkaji semula penyelidikan semasa mengenai peranan utama karbohidrat dalam menggalakkan prestasi pertumbuhan dan fungsi usus, mengawal selia komuniti mikrob usus dan kesihatan metabolik, dan untuk meneroka kombinasi karbohidrat babi.

2. Klasifikasi karbohidrat

Karbohidrat pemakanan boleh dikelaskan mengikut saiz molekulnya, tahap pempolimeran (DP), jenis sambungan (a atau b) dan komposisi monomer individu (Cummings, Stephen, 2007).Perlu diingat bahawa klasifikasi utama karbohidrat adalah berdasarkan DP mereka, seperti monosakarida atau disakarida (DP, 1-2), oligosakarida (DP, 3-9) dan polisakarida (DP, ≥ 10), yang terdiri daripada kanji, NSP dan ikatan glikosidik (Cummings, Stephen, 2007; Englyst et aL., 2007; Jadual 1).Analisis kimia adalah perlu untuk memahami kesan fisiologi dan kesihatan karbohidrat.Dengan pengenalpastian kimia yang lebih komprehensif bagi karbohidrat, adalah mungkin untuk mengumpulkannya mengikut kesan kesihatan dan fisiologinya dan memasukkannya ke dalam pelan pengelasan keseluruhan (englyst et al., 2007).Karbohidrat (monosakarida, disakarida, dan kebanyakan kanji) yang boleh dicerna oleh enzim perumah dan diserap dalam usus kecil ditakrifkan sebagai karbohidrat yang boleh dihadam atau tersedia (Cummings, Stephen, 2007).Karbohidrat yang tahan terhadap pencernaan usus, atau kurang diserap dan dimetabolismekan, tetapi mungkin terdegradasi oleh penapaian mikrob dianggap sebagai karbohidrat yang tahan, seperti kebanyakan NSP, oligosakarida yang tidak boleh dihadam dan RS.Pada asasnya, karbohidrat tahan ditakrifkan sebagai tidak boleh dihadam atau tidak boleh digunakan, tetapi memberikan penerangan yang agak lebih tepat mengenai klasifikasi karbohidrat (englyst et al., 2007).

3.1 prestasi pertumbuhan

Pati terdiri daripada dua jenis polisakarida.Amilosa (AM) ialah sejenis kanji linear α（ 1-4) dextran berpaut, amilopektin (AP) ialah dextran berpaut α（ 1-4), mengandungi kira-kira 5% dekstran α（ 1-6) untuk membentuk molekul bercabang. (penguji et al., 2004).Oleh kerana konfigurasi dan struktur molekul yang berbeza, kanji kaya AP mudah dihadam, manakala kanji kaya am tidak mudah dihadam (Singh et al., 2010).Kajian terdahulu telah menunjukkan bahawa pemakanan kanji dengan nisbah AM / AP yang berbeza mempunyai tindak balas fisiologi yang signifikan terhadap prestasi pertumbuhan babi (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008).Pengambilan makanan dan kecekapan makanan babi yang dicerai susu menurun dengan peningkatan AM (regmi et al., 2011).Walau bagaimanapun, bukti yang muncul melaporkan bahawa diet dengan am yang lebih tinggi meningkatkan purata keuntungan harian dan kecekapan makanan babi yang sedang membesar (Li et al., 2017; Wang et al., 2019).Di samping itu, beberapa saintis melaporkan bahawa memberi makan nisbah AM / AP kanji yang berbeza tidak menjejaskan prestasi pertumbuhan anak babi yang disapih (Gao et al., 2020A; Yang et al., 2015), manakala diet AP yang tinggi meningkatkan kebolehcernaan nutrien bagi anak yang disapih. babi (Gao et al., 2020A).Serat pemakanan adalah sebahagian kecil makanan yang berasal dari tumbuhan.Masalah utama ialah serat makanan yang lebih tinggi dikaitkan dengan penggunaan nutrien yang lebih rendah dan nilai tenaga bersih yang lebih rendah (noble & Le, 2001).Sebaliknya, pengambilan serat yang sederhana tidak menjejaskan prestasi pertumbuhan babi yang diputuskan susu (Han & Lee, 2005; Zhang et al., 2013).Kesan serat makanan terhadap penggunaan nutrien dan nilai tenaga bersih dipengaruhi oleh ciri serat, dan sumber serat yang berbeza mungkin sangat berbeza (lndber, 2014).Dalam babi yang diputuskan susu, suplemen dengan serat kacang mempunyai kadar penukaran makanan yang lebih tinggi daripada memberi makan serat jagung, serat kacang soya dan serat dedak gandum (Chen et al., 2014).Begitu juga, anak babi yang disapih yang dirawat dengan dedak jagung dan dedak gandum menunjukkan kecekapan makanan dan penambahan berat badan yang lebih tinggi daripada yang dirawat dengan kulit kacang soya (Zhao et al., 2018).Menariknya, tidak terdapat perbezaan dalam prestasi pertumbuhan antara kumpulan gentian dedak gandum dan kumpulan inulin (Hu et al., 2020).Di samping itu, berbanding dengan anak babi dalam kumpulan selulosa dan kumpulan xylan, suplemen adalah lebih berkesan β- Glucan menjejaskan prestasi pertumbuhan anak babi (Wu et al., 2018).Oligosakarida ialah karbohidrat berat molekul rendah, perantaraan antara gula dan polisakarida (voragen, 1998).Mereka mempunyai sifat fisiologi dan fizikokimia yang penting, termasuk nilai kalori yang rendah dan merangsang pertumbuhan bakteria berfaedah, jadi ia boleh digunakan sebagai probiotik diet (Bauer et al., 2006; Mussatto dan mancilha, 2007).Suplemen kitosan oligosakarida (COS) boleh meningkatkan penghadaman nutrien, mengurangkan kejadian cirit-birit dan memperbaiki morfologi usus, sekali gus meningkatkan prestasi pertumbuhan babi yang diputuskan susu (Zhou et al., 2012).Di samping itu, diet yang ditambah dengan cos boleh meningkatkan prestasi pembiakan anak ayam (bilangan anak babi hidup) (Cheng et al., 2015; Wan et al., 2017) dan prestasi pertumbuhan babi yang sedang membesar (wontae et al., 2008) .Suplemen MOS dan fructooligosaccharide juga boleh meningkatkan prestasi pertumbuhan babi (Che et al., 2013; Duan et al., 2016; Wang et al., 2010; Wenner et al., 2013).Laporan ini menunjukkan bahawa pelbagai karbohidrat mempunyai kesan yang berbeza terhadap prestasi pertumbuhan babi (jadual 2a).

3.2 fungsi usus

Kanji nisbah am/ap yang tinggi boleh meningkatkan kesihatan usus(tribyrinboleh melindunginya untuk babi) dengan menggalakkan morfologi usus dan mengawal selia fungsi usus yang berkaitan dengan ekspresi gen dalam babi yang bercerai susu (Han et al., 2012; Xiang et al., 2011).Nisbah ketinggian vili kepada ketinggian vili dan kedalaman ceruk ileum dan jejunum adalah lebih tinggi apabila diberi makan dengan diet am tinggi, dan jumlah kadar apoptosis usus kecil adalah lebih rendah.Pada masa yang sama, ia juga meningkatkan ekspresi gen penyekat dalam duodenum dan jejunum, manakala dalam kumpulan AP tinggi, aktiviti sukrosa dan maltase dalam jejunum babi yang disapih meningkat (Gao et al., 2020b).Begitu juga, kerja terdahulu mendapati bahawa diet kaya mengurangkan pH dan diet kaya AP meningkatkan jumlah bakteria dalam sekum babi yang diputuskan susu (Gao et al., 2020A).Serat pemakanan adalah komponen utama yang mempengaruhi perkembangan usus dan fungsi babi.Bukti terkumpul menunjukkan bahawa serat makanan meningkatkan morfologi usus dan fungsi penghalang babi yang dicerai susu, dan mengurangkan kejadian cirit-birit (Chen et al., 2015; Lndber，2014； Wu et al., 2018).Kekurangan serat makanan meningkatkan kerentanan patogen dan menjejaskan fungsi penghalang mukosa kolon (Desai et al., 2016), manakala pemakanan dengan diet serat yang sangat tidak larut boleh menghalang patogen dengan meningkatkan panjang vili dalam babi (hedemann et al., 2006). ).Jenis gentian yang berbeza mempunyai kesan yang berbeza terhadap fungsi penghalang kolon dan ileum.Gentian dedak gandum dan kacang meningkatkan fungsi penghalang usus dengan mengawal selia ekspresi gen TLR2 dan meningkatkan komuniti mikrob usus berbanding dengan serat jagung dan kacang soya (Chen et al., 2015).Pengambilan jangka panjang serat kacang boleh mengawal metabolisme gen atau ekspresi protein, dengan itu meningkatkan halangan kolon dan fungsi imun (Che et al., 2014).Inulin dalam diet boleh mengelakkan gangguan usus pada anak babi yang diputuskan susu dengan meningkatkan kebolehtelapan usus (Awad et al., 2013).Perlu diingat bahawa gabungan serat larut (inulin) dan serat tidak larut (selulosa) adalah lebih berkesan daripada bersendirian, yang boleh meningkatkan penyerapan nutrisi dan fungsi penghalang usus dalam babi yang diputuskan susu (Chen et al., 2019).Kesan serat makanan pada mukosa usus bergantung pada komponennya.Kajian terdahulu mendapati bahawa xylan menggalakkan fungsi penghalang usus, serta perubahan dalam spektrum bakteria dan metabolit, dan glucan menggalakkan fungsi penghalang usus dan kesihatan mukosa, tetapi suplemen selulosa tidak menunjukkan kesan yang sama dalam menyapih babi (Wu et al. , 2018).Oligosakarida boleh digunakan sebagai sumber karbon untuk mikroorganisma di bahagian atas usus dan bukannya dicerna dan digunakan.Suplemen fruktosa boleh meningkatkan ketebalan mukosa usus, pengeluaran asid butirik, bilangan sel resesif dan percambahan sel epitelium usus dalam babi yang diputuskan susu (Tsukahara et al., 2003).Pektin oligosakarida boleh meningkatkan fungsi penghalang usus dan mengurangkan kerosakan usus yang disebabkan oleh rotavirus pada anak babi (Mao et al., 2017).Di samping itu, didapati bahawa cos boleh menggalakkan pertumbuhan mukosa usus dengan ketara dan dengan ketara meningkatkan ekspresi gen penyekat dalam babi (WAN, Jiang, et al. secara komprehensif, ini menunjukkan bahawa jenis karbohidrat yang berbeza boleh meningkatkan usus. fungsi anak babi (jadual 2b).

Ringkasan dan Prospek

Karbohidrat adalah sumber tenaga utama babi, yang terdiri daripada pelbagai monosakarida, disakarida, oligosakarida dan polisakarida.Istilah berdasarkan ciri fisiologi membantu menumpukan pada potensi fungsi kesihatan karbohidrat dan meningkatkan ketepatan klasifikasi karbohidrat.Struktur dan jenis karbohidrat yang berbeza mempunyai kesan yang berbeza untuk mengekalkan prestasi pertumbuhan, menggalakkan fungsi usus dan keseimbangan mikrob, dan mengawal metabolisme lipid dan glukosa.Mekanisme yang mungkin untuk pengawalan karbohidrat metabolisme lipid dan glukosa adalah berdasarkan metabolitnya (SCFA), yang ditapai oleh mikrobiota usus.Khususnya, karbohidrat dalam diet boleh mengawal metabolisme glukosa melalui laluan scfas-gpr43 / 41-glp1 / PYY dan ampk-g6pase / PEPCK, dan mengawal metabolisme lipid melalui laluan scfas-gpr43 / 41 dan amp / atp-ampk.Di samping itu, apabila pelbagai jenis karbohidrat berada dalam kombinasi terbaik, prestasi pertumbuhan dan fungsi kesihatan babi boleh dipertingkatkan.

Perlu diingat bahawa potensi fungsi karbohidrat dalam ekspresi protein dan gen dan peraturan metabolik akan ditemui dengan menggunakan kaedah proteomik, genomik dan metabonomik berfungsi tinggi.Akhir sekali, penilaian kombinasi karbohidrat yang berbeza adalah prasyarat untuk kajian diet karbohidrat yang pelbagai dalam pengeluaran babi.

Sumber：Jurnal Sains Haiwan