Abstrakcyjny

Największym postępem badań nad węglowodanami w żywieniu i zdrowiu świń jest bardziej przejrzysta klasyfikacja węglowodanów, która opiera się nie tylko na ich budowie chemicznej, ale także na ich cechach fizjologicznych.Oprócz tego, że są głównym źródłem energii, różne rodzaje i struktury węglowodanów są korzystne dla funkcji żywieniowych i zdrowotnych świń.Biorą udział w promowaniu wzrostu i funkcjonowaniu jelit świń, regulowaniu społeczności drobnoustrojów jelitowych oraz regulowaniu metabolizmu lipidów i glukozy.Podstawowy mechanizm działania węglowodanów odbywa się poprzez ich metabolity (krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe [SCFA]), a głównie poprzez szlaki scfas-gpr43 / 41-pyy / GLP1, SCFA amp / atp-ampk i scfas-ampk-g6paza / PEPCK regulujące gospodarkę tłuszczową i tłuszczową metabolizm glukozy.W nowych badaniach oceniano optymalną kombinację różnych typów i struktur węglowodanów, która może poprawić wydajność wzrostu i strawność składników odżywczych, wspomagać funkcjonowanie jelit i zwiększać liczebność bakterii wytwarzających maślan u świń.Ogólnie rzecz biorąc, przekonujące dowody potwierdzają pogląd, że węglowodany odgrywają ważną rolę w funkcjach żywieniowych i zdrowotnych świń.Ponadto określenie składu węglowodanów będzie miało wartość teoretyczną i praktyczną dla rozwoju technologii bilansu węglowodanowego u świń.

1. Przedmowa

Węglowodany polimerowe, skrobia i polisacharydy nieskrobiowe (NSP) są głównymi składnikami diet i głównymi źródłami energii świń, odpowiadającymi za 60% - 70% całkowitego spożycia energii (Bach Knudsen).Warto zaznaczyć, że różnorodność i struktura węglowodanów jest bardzo złożona i mają różny wpływ na świnie.Poprzednie badania wykazały, że żywienie skrobią o różnym stosunku amylozy do amylozy (AM/AP) ma oczywistą reakcję fizjologiczną na wydajność wzrostu świń (Doti i in., 2014; Vicente i in., 2008).Uważa się, że błonnik pokarmowy, składający się głównie z NSP, zmniejsza wykorzystanie składników odżywczych i wartość energetyczną netto zwierząt jednożołądkowych (NOBLET i le, 2001).Jednakże spożycie błonnika pokarmowego nie miało wpływu na wydajność wzrostu prosiąt (Han i Lee, 2005).Coraz więcej dowodów wskazuje, że błonnik pokarmowy poprawia morfologię jelit i funkcję barierową prosiąt oraz zmniejsza częstość występowania biegunki (Chen i in., 2015; Lndberg, 2014; Wu i in., 2018).Dlatego pilnie należy zbadać, w jaki sposób efektywnie wykorzystać węglowodany złożone w diecie, zwłaszcza paszy bogatej w błonnik.W recepturach pasz należy opisać i uwzględnić cechy strukturalne i taksonomiczne węglowodanów oraz ich funkcje odżywcze i zdrowotne dla świń.NSP i skrobia oporna (RS) to główne niestrawne węglowodany (wey i in., 2011), podczas gdy mikroflora jelitowa fermentuje niestrawne węglowodany do krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (SCFA);Turnbaugh i in., 2006).Ponadto niektóre oligosacharydy i polisacharydy są uważane za probiotyki zwierząt, które można wykorzystać do stymulacji proporcji Lactobacillus i Bifidobacterium w jelicie (Mikkelsen i in., 2004; Mø LBAK i in., 2007; Wellock i in. , 2008).Donoszono, że suplementacja oligosacharydami poprawia skład mikroflory jelitowej (de Lange i in., 2010).Aby zminimalizować stosowanie przeciwdrobnoustrojowych stymulatorów wzrostu w produkcji trzody chlewnej, ważne jest znalezienie innych sposobów osiągnięcia dobrego zdrowia zwierząt.Istnieje możliwość dodania większej różnorodności węglowodanów do paszy dla świń.Coraz więcej dowodów wskazuje, że optymalna kombinacja skrobi, NSP i MOS może sprzyjać wzrostowi i strawności składników odżywczych, zwiększać liczbę bakterii wytwarzających maślan i w pewnym stopniu poprawiać metabolizm lipidów u prosiąt odsadzonych od maciory (Zhou, Chen i in. ., 2020; Zhou, Yu i in., 2020).Dlatego celem tego artykułu jest przegląd aktualnych badań nad kluczową rolą węglowodanów w promowaniu wzrostu i funkcjonowania jelit, regulowaniu społeczności drobnoustrojów jelitowych i zdrowia metabolicznego, a także zbadanie kombinacji węglowodanów u świń.

2. Klasyfikacja węglowodanów

Węglowodany spożywcze można klasyfikować ze względu na ich wielkość cząsteczkową, stopień polimeryzacji (DP), typ połączenia (a lub b) oraz skład poszczególnych monomerów (Cummings, Stephen, 2007).Warto zauważyć, że główna klasyfikacja węglowodanów opiera się na ich DP, do których należą monosacharydy lub disacharydy (DP, 1-2), oligosacharydy (DP, 3-9) i polisacharydy (DP, ≥ 10), które składają się z skrobia, NSP i wiązania glikozydowe (Cummings, Stephen, 2007; Englyst i in., 2007; Tabela 1).Analiza chemiczna jest konieczna, aby zrozumieć fizjologiczne i zdrowotne skutki węglowodanów.Dzięki bardziej kompleksowej identyfikacji chemicznej węglowodanów możliwe jest pogrupowanie ich według ich skutków zdrowotnych i fizjologicznych oraz włączenie ich do ogólnego planu klasyfikacji (englyst i in., 2007).Węglowodany (monosacharydy, disacharydy i większość skrobi), które mogą być trawione przez enzymy gospodarza i wchłaniane w jelicie cienkim, definiuje się jako węglowodany strawne lub dostępne (Cummings, Stephen, 2007).Węglowodany odporne na trawienie jelitowe lub słabo wchłaniane i metabolizowane, ale mogą być rozkładane w wyniku fermentacji mikrobiologicznej, są uważane za węglowodany oporne, takie jak większość NSP, niestrawnych oligosacharydów i RS.Zasadniczo węglowodany oporne definiuje się jako niestrawne lub nienadające się do spożycia, ale zapewniają stosunkowo dokładniejszy opis klasyfikacji węglowodanów (englyst i in., 2007).

3.1 wydajność wzrostu

Skrobia składa się z dwóch rodzajów polisacharydów.Amyloza (AM) jest rodzajem liniowej skrobi α（1-4) dekstranu połączonego, amylopektyna (AP) jest dekstranem połączonym α（1-4), zawierającym około 5% dekstranu α（1-6) tworząc rozgałęzioną cząsteczkę (tester i in., 2004).Ze względu na różne konfiguracje i struktury molekularne skrobie bogate w AP są łatwe do strawienia, podczas gdy skrobie bogate w am nie są łatwe do strawienia (Singh i in., 2010).Poprzednie badania wykazały, że żywienie skrobią o różnych proporcjach AM/AP ma znaczącą reakcję fizjologiczną na wydajność wzrostu świń (Doti i in., 2014; Vicente i in., 2008).Pobranie paszy i wydajność paszy u odsadzonych prosiąt zmniejszały się wraz ze wzrostem AM (regmi i in., 2011).Jednak pojawiające się dowody wskazują, że diety o wyższej zawartości am zwiększają średni dzienny przyrost i efektywność wykorzystania paszy u rosnących świń (Li i in., 2017; Wang i in., 2019).Ponadto niektórzy naukowcy podali, że żywienie skrobią o różnych proporcjach AM/AP nie miało wpływu na wydajność wzrostu odsadzonych prosiąt (Gao i in., 2020A; Yang i in., 2015), podczas gdy dieta bogata w AP zwiększała strawność składników odżywczych odsadzonych od matki świnie (Gao i in., 2020A).Błonnik pokarmowy to niewielka część żywności pochodząca z roślin.Głównym problemem jest to, że wyższa zawartość błonnika pokarmowego wiąże się z niższym wykorzystaniem składników odżywczych i niższą wartością energetyczną netto (noble i Le, 2001).Wręcz przeciwnie, umiarkowane spożycie błonnika nie miało wpływu na wzrost prosiąt odsadzonych od matki (Han i Lee, 2005; Zhang i in., 2013).Wpływ błonnika pokarmowego na wykorzystanie składników odżywczych i wartość energetyczną netto zależy od właściwości błonnika, a różne źródła błonnika mogą się znacznie różnić (lndber, 2014).U odsadzonych świń suplementacja błonnikiem grochu charakteryzowała się wyższym współczynnikiem wykorzystania paszy niż żywienie błonnikiem kukurydzianym, błonnikiem sojowym i błonnikiem z otrębów pszennych (Chen i in., 2014).Podobnie prosięta odsadzone od matki, którym podawano otręby kukurydziane i otręby pszenne, wykazały wyższą efektywność wykorzystania paszy i przyrost masy ciała w porównaniu z prosiętami, którym podawano łuskę sojową (Zhao i in., 2018).Co ciekawe, nie było różnicy w wydajności wzrostu pomiędzy grupą otrzymującą błonnik z otrębów pszennych a grupą otrzymującą inulinę (Hu i in., 2020).Ponadto w porównaniu z prosiętami z grupy celulozowej i ksylanowej suplementacja była skuteczniejsza. β-Glukan pogarsza wydajność wzrostu prosiąt (Wu i in., 2018).Oligosacharydy to węglowodany o niskiej masie cząsteczkowej, pośrednie pomiędzy cukrami i polisacharydami (voragen, 1998).Mają istotne właściwości fizjologiczne i fizykochemiczne, m.in. niską wartość opałową oraz stymulują wzrost pożytecznych bakterii, dzięki czemu mogą być stosowane jako probiotyki dietetyczne (Bauer i in., 2006; Mussatto i mancilha, 2007).Suplementacja oligosacharydem chitozanu (COS) może poprawić strawność składników odżywczych, zmniejszyć częstość występowania biegunki i poprawić morfologię jelit, poprawiając w ten sposób wydajność wzrostu prosiąt odsadzonych od matki (Zhou i in., 2012).Ponadto diety uzupełnione Cos mogą poprawić wydajność reprodukcyjną macior (liczbę żywych prosiąt) (Cheng i in., 2015; Wan i in., 2017) i wydajność wzrostu rosnących świń (wontae i in., 2008). .Suplementacja MOS i fruktooligosacharydów może również poprawić wydajność wzrostu świń (Che i in., 2013; Duan i in., 2016; Wang i in., 2010; Wenner i in., 2013).Raporty te wskazują, że różne węglowodany mają różny wpływ na wydajność wzrostu świń (tabela 2a).

3.2 Funkcja jelit

Skrobia o wysokim stosunku am/ap może poprawić zdrowie jelit (trybirynmożna go chronić dla świń) poprzez promowanie morfologii jelit i regulację funkcji jelit związaną z ekspresją genów u odsadzonych prosiąt (Han i in., 2012; Xiang i in., 2011).Stosunek wysokości kosmków do wysokości kosmków i głębokości zachyłu jelita krętego i jelita czczego był wyższy w przypadku karmienia dietą wysokotłuszczową, a całkowity wskaźnik apoptozy jelita cienkiego był niższy.Jednocześnie zwiększał także ekspresję genów blokujących w dwunastnicy i jelicie czczym, natomiast w grupie z wysokim AP wzrosła aktywność sacharozy i maltazy w jelicie czczym prosiąt odsadzonych od matki (Gao i in., 2020b).Podobnie, poprzednie prace wykazały, że diety bogate w am obniżyły pH, a diety bogate w AP zwiększały całkowitą liczbę bakterii w jelicie ślepym prosiąt odsadzonych od maciory (Gao i in., 2020A).Błonnik pokarmowy jest kluczowym składnikiem wpływającym na rozwój i funkcjonowanie jelit świń.Zgromadzone dowody wskazują, że błonnik pokarmowy poprawia morfologię jelit i funkcję barierową u odsadzonych prosiąt oraz zmniejsza częstość występowania biegunki (Chen i in., 2015; Lndber, 2014; Wu i in., 2018).Niedobór błonnika pokarmowego zwiększa podatność patogenów i upośledza funkcję barierową błony śluzowej jelita grubego (Desai i in., 2016), natomiast żywienie dietą zawierającą wysoce nierozpuszczalny błonnik może zapobiegać patogenom poprzez zwiększenie długości kosmków u świń (hedemann i in., 2006). ).Różne typy włókien mają różny wpływ na funkcjonowanie bariery okrężnicy i jelita krętego.Włókna z otrębów pszennych i grochu poprawiają funkcję bariery jelitowej poprzez regulację ekspresji genu TLR2 i poprawę społeczności drobnoustrojów jelitowych w porównaniu z włóknami kukurydzy i soi (Chen i in., 2015).Długotrwałe spożywanie błonnika grochu może regulować ekspresję genów lub białek związaną z metabolizmem, poprawiając w ten sposób barierę okrężnicy i funkcję odpornościową (Che i in., 2014).Inulina w diecie może zapobiec zaburzeniom jelitowym u odsadzonych prosiąt poprzez zwiększenie przepuszczalności jelit (Awad i in., 2013).Warto zauważyć, że połączenie rozpuszczalnego (inuliny) i nierozpuszczalnego błonnika (celulozy) jest skuteczniejsze niż samodzielnie, co może poprawić wchłanianie składników odżywczych i funkcjonowanie bariery jelitowej u prosiąt odsadzonych od matki (Chen i in., 2019).Wpływ błonnika pokarmowego na błonę śluzową jelit zależy od jego składników.Poprzednie badanie wykazało, że ksylan poprawia funkcję bariery jelitowej, a także zmiany w spektrum bakterii i metabolitach, a glukan poprawia funkcję bariery jelitowej i zdrowie błony śluzowej, ale suplementacja celulozą nie wykazała podobnych efektów u prosiąt odsadzonych od matki (Wu i in. , 2018).Oligosacharydy mogą być wykorzystywane jako źródła węgla dla mikroorganizmów w górnej części jelita, zamiast być trawione i wykorzystywane.Suplementacja fruktozy może zwiększać grubość błony śluzowej jelit, wytwarzanie kwasu masłowego, liczbę komórek recesywnych i proliferację komórek nabłonka jelit u prosiąt odsadzonych od maciory (Tsukahara i in., 2003).Oligosacharydy pektynowe mogą poprawiać funkcję bariery jelitowej i zmniejszać uszkodzenia jelit powodowane przez rotawirusy u prosiąt (Mao i in., 2017).Ponadto stwierdzono, że cos może znacząco sprzyjać wzrostowi błony śluzowej jelit i znacznie zwiększać ekspresję genów blokujących u prosiąt (WAN, Jiang i wsp. w sposób kompleksowy wskazują, że różne rodzaje węglowodanów mogą poprawiać pracę jelit) funkcja prosiąt (tabela 2b).

Podsumowanie i perspektywy

Węglowodany są głównym źródłem energii świń i składają się z różnych monosacharydów, disacharydów, oligosacharydów i polisacharydów.Terminy oparte na cechach fizjologicznych pomagają skupić się na potencjalnych funkcjach zdrowotnych węglowodanów i poprawić dokładność klasyfikacji węglowodanów.Różne struktury i rodzaje węglowodanów mają różny wpływ na utrzymanie wydajności wzrostu, promowanie funkcji jelit i równowagi mikrobiologicznej oraz regulację metabolizmu lipidów i glukozy.Możliwy mechanizm regulacji metabolizmu lipidów i glukozy przez węglowodany opiera się na ich metabolitach (SCFA), które są fermentowane przez mikroflorę jelitową.W szczególności węglowodany w diecie mogą regulować metabolizm glukozy poprzez szlaki scfas-gpr43 / 41-glp1 / PYY i ampk-g6pazy / PEPCK oraz regulować metabolizm lipidów poprzez szlaki scfas-gpr43 / 41 i amp / atp-ampk.Ponadto, gdy różne rodzaje węglowodanów są w najlepszej kombinacji, można poprawić wydajność wzrostu i funkcje zdrowotne świń.

Warto zauważyć, że potencjalne funkcje węglowodanów w ekspresji białek i genów oraz regulacji metabolizmu zostaną odkryte przy użyciu wysokowydajnych metod funkcjonalnej proteomiki, genomiki i metabonomiki.Wreszcie, ocena różnych kombinacji węglowodanów jest warunkiem wstępnym badania różnorodnych diet węglowodanowych w produkcji trzody chlewnej.

Źródło: Animal Science Journal