Abstrato

O maior avanço na pesquisa de carboidratos na nutrição e saúde de suínos é a classificação mais clara dos carboidratos, que não se baseia apenas em sua estrutura química, mas também em suas características fisiológicas.Além de serem a principal fonte de energia, diferentes tipos e estruturas de carboidratos são benéficos às funções nutricionais e de saúde dos suínos.Eles estão envolvidos na promoção do desempenho do crescimento e da função intestinal dos suínos, regulando a comunidade microbiana intestinal e regulando o metabolismo de lipídios e glicose.O mecanismo básico do carboidrato é através de seus metabólitos (ácidos graxos de cadeia curta [SCFAs]) e principalmente através das vias scfas-gpr43/41-pyy/GLP1, SCFAs amp/atp-ampk e scfas-ampk-g6pase/PEPCK para regular a gordura e metabolismo da glicose.Novos estudos avaliaram a combinação ideal de diferentes tipos e estruturas de carboidratos, que podem melhorar o desempenho do crescimento e a digestibilidade dos nutrientes, promover a função intestinal e aumentar a abundância de bactérias produtoras de butirato em suínos.No geral, evidências convincentes apoiam a visão de que os carboidratos desempenham um papel importante nas funções nutricionais e de saúde dos suínos.Além disso, a determinação da composição de carboidratos terá valor teórico e prático para o desenvolvimento da tecnologia de equilíbrio de carboidratos em suínos.

1. Prefácio

Carboidratos poliméricos, polissacarídeos amiláceos e não amiláceos (NSP) são os principais componentes das dietas e as principais fontes de energia dos suínos, representando 60% - 70% da ingestão total de energia (Bach Knudsen).É importante ressaltar que a variedade e a estrutura dos carboidratos são muito complexas, o que tem efeitos diversos nos suínos.Estudos anteriores demonstraram que a alimentação com amido com diferentes proporções de amilose para amilose (AM/AP) tem uma resposta fisiológica óbvia ao desempenho de crescimento dos porcos (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008).Acredita-se que a fibra dietética, composta principalmente de NSP, reduza a utilização de nutrientes e o valor energético líquido de animais monogástricos (NOBLET e le, 2001).No entanto, a ingestão de fibra alimentar não afetou o desempenho de crescimento dos leitões (Han & Lee, 2005).Cada vez mais evidências mostram que a fibra alimentar melhora a morfologia intestinal e a função de barreira dos leitões, e reduz a incidência de diarreia (Chen et al., 2015; Lndberg, 2014; Wu et al., 2018).Portanto, é urgente estudar como utilizar efetivamente os carboidratos complexos na dieta, principalmente os alimentos ricos em fibras.As características estruturais e taxonômicas dos carboidratos e suas funções nutricionais e de saúde para suínos devem ser descritas e consideradas nas formulações de rações.O NSP e o amido resistente (AR) são os principais carboidratos não digeríveis (wey et al., 2011), enquanto a microbiota intestinal fermenta carboidratos não digeríveis em ácidos graxos de cadeia curta (AGCCs);Turnbaugh e outros, 2006).Além disso, alguns oligossacarídeos e polissacarídeos são considerados probióticos de animais, que podem ser usados ​​para estimular a proporção de Lactobacillus e Bifidobacterium no intestino (Mikkelsen et al., 2004; Mø LBAK et al., 2007; Wellock et al., 2007; Wellock et al. , 2008).Foi relatado que a suplementação de oligossacarídeos melhora a composição da microbiota intestinal (de Lange et al., 2010).A fim de minimizar o uso de promotores de crescimento antimicrobianos na produção de suínos, é importante encontrar outras formas de alcançar uma boa saúde animal.Existe uma oportunidade de adicionar mais variedade de carboidratos à ração dos suínos.Cada vez mais evidências mostram que a combinação ideal de amido, NSP e MOS pode promover o desempenho do crescimento e a digestibilidade dos nutrientes, aumentar o número de bactérias produtoras de butirato e melhorar até certo ponto o metabolismo lipídico dos leitões desmamados (Zhou, Chen, et al. ., 2020;Portanto, o objectivo deste artigo é rever a investigação actual sobre o papel fundamental dos hidratos de carbono na promoção do desempenho do crescimento e da função intestinal, regulando a comunidade microbiana intestinal e a saúde metabólica, e explorar a combinação de hidratos de carbono nos porcos.

2. Classificação dos carboidratos

Os carboidratos dietéticos podem ser classificados de acordo com seu tamanho molecular, grau de polimerização (DP), tipo de ligação (a ou b) e composição de monômeros individuais (Cummings, Stephen, 2007).Vale ressaltar que a principal classificação dos carboidratos é baseada no seu DP, como monossacarídeos ou dissacarídeos (DP, 1-2), oligossacarídeos (DP, 3-9) e polissacarídeos (DP, ≥ 10), que são compostos por amido, NSP e ligações glicosídicas (Cummings, Stephen, 2007; Englyst et al., 2007; Tabela 1).A análise química é necessária para compreender os efeitos fisiológicos e de saúde dos carboidratos.Com uma identificação química mais abrangente dos hidratos de carbono, é possível agrupá-los de acordo com os seus efeitos fisiológicos e para a saúde e incluí-los no plano de classificação geral (englyst et al., 2007).Os carboidratos (monossacarídeos, dissacarídeos e a maioria dos amidos) que podem ser digeridos pelas enzimas do hospedeiro e absorvidos no intestino delgado são definidos como carboidratos digeríveis ou disponíveis (Cummings, Stephen, 2007).Os carboidratos que são resistentes à digestão intestinal, ou mal absorvidos e metabolizados, mas que podem ser degradados pela fermentação microbiana, são considerados carboidratos resistentes, como a maioria dos NSP, oligossacarídeos indigestíveis e RS.Essencialmente, os carboidratos resistentes são definidos como indigestíveis ou inutilizáveis, mas fornecem uma descrição relativamente mais precisa da classificação dos carboidratos (englyst et al., 2007).

3.1 desempenho de crescimento

O amido é composto por dois tipos de polissacarídeos.Amilose (AM) é um tipo de amido linear α (1-4) dextrano ligado, amilopectina (AP) é um dextrano ligado α (1-4), contendo cerca de 5% de dextrano α (1-6) para formar uma molécula ramificada (testador et al., 2004).Devido às diferentes configurações e estruturas moleculares, os amidos ricos em AP são fáceis de digerir, enquanto os amidos ricos em AM não são fáceis de digerir (Singh et al., 2010).Estudos anteriores demonstraram que a alimentação com amido com diferentes proporções AM/AP tem respostas fisiológicas significativas ao desempenho de crescimento dos porcos (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008).O consumo de ração e a eficiência alimentar dos leitões desmamados diminuíram com o aumento da AM (regmi et al., 2011).No entanto, evidências emergentes relatam que dietas com maior am aumentam o ganho médio diário e a eficiência alimentar dos porcos em crescimento (Li et al., 2017; Wang et al., 2019).Além disso, alguns cientistas relataram que a alimentação de diferentes proporções AM/AP de amido não afetou o desempenho de crescimento dos leitões desmamados (Gao et al., 2020A; Yang et al., 2015), enquanto a dieta com alto teor de AP aumentou a digestibilidade dos nutrientes dos leitões desmamados. porcos (Gao et al., 2020A).A fibra dietética é uma pequena parte dos alimentos que vem das plantas.Um grande problema é que um maior teor de fibra alimentar está associado a uma menor utilização de nutrientes e a um menor valor energético líquido (noble & Le, 2001).Pelo contrário, a ingestão moderada de fibra não afectou o desempenho de crescimento dos leitões desmamados (Han & Lee, 2005; Zhang et al., 2013).Os efeitos da fibra alimentar na utilização de nutrientes e no valor energético líquido são afetados pelas características da fibra, e diferentes fontes de fibra podem ser muito diferentes (lndber, 2014).Em leitões desmamados, a suplementação com fibra de ervilha teve uma taxa de conversão alimentar mais elevada do que a alimentação com fibra de milho, fibra de soja e fibra de farelo de trigo (Chen et al., 2014).Da mesma forma, leitões desmamados tratados com farelo de milho e farelo de trigo apresentaram maior eficiência alimentar e ganho de peso do que aqueles tratados com casca de soja (Zhao et al., 2018).Curiosamente, não houve diferença no desempenho do crescimento entre o grupo da fibra do farelo de trigo e o grupo da inulina (Hu et al., 2020).Além disso, em comparação com os leitões do grupo celulose e do grupo xilana, a suplementação foi mais eficaz. O β-Glucano prejudica o desempenho de crescimento dos leitões (Wu et al., 2018).Oligossacarídeos são carboidratos de baixo peso molecular, intermediários entre açúcares e polissacarídeos (voragen, 1998).Possuem importantes propriedades fisiológicas e físico-químicas, incluindo baixo valor calórico e estímulo ao crescimento de bactérias benéficas, podendo ser utilizados como probióticos dietéticos (Bauer et al., 2006; Mussatto e Mancilha, 2007).A suplementação com oligossacarídeo de quitosana (COS) pode melhorar a digestibilidade dos nutrientes, reduzir a incidência de diarreia e melhorar a morfologia intestinal, melhorando assim o desempenho de crescimento dos leitões desmamados (Zhou et al., 2012).Além disso, as dietas suplementadas com cos podem melhorar o desempenho reprodutivo das porcas (o número de leitões vivos) (Cheng et al., 2015; Wan et al., 2017) e o desempenho de crescimento dos porcos em crescimento (wontae et al., 2008). .A suplementação de MOS e frutooligossacarídeo também pode melhorar o desempenho de crescimento dos suínos (Che et al., 2013; Duan et al., 2016; Wang et al., 2010; Wenner et al., 2013).Estes relatórios indicam que vários hidratos de carbono têm efeitos diferentes no desempenho de crescimento dos porcos (tabela 2a).

3.2 função intestinal

O amido com alta relação am/ap pode melhorar a saúde intestinal(triborinapode protegê-lo para suínos), promovendo a morfologia intestinal e regulando a função intestinal relacionada à expressão gênica em leitões desmamados (Han et al., 2012; Xiang et al., 2011).A proporção entre a altura das vilosidades e a altura das vilosidades e a profundidade do recesso do íleo e do jejuno foi maior quando alimentados com dieta rica em alimentos matinais, e a taxa de apoptose total do intestino delgado foi menor.Ao mesmo tempo, também aumentou a expressão de genes bloqueadores no duodeno e jejuno, enquanto no grupo de alta PA, as atividades de sacarose e maltase no jejuno de leitões desmamados foram aumentadas (Gao et al., 2020b).Da mesma forma, trabalhos anteriores descobriram que dietas ricas em am reduziram o pH e dietas ricas em AP aumentaram o número total de bactérias no ceco de leitões desmamados (Gao et al., 2020A).A fibra dietética é o principal componente que afeta o desenvolvimento e a função intestinal dos suínos.A evidência acumulada mostra que a fibra alimentar melhora a morfologia intestinal e a função de barreira dos leitões desmamados, e reduz a incidência de diarreia (Chen et al., 2015; Lndber, 2014; Wu et al., 2018).A deficiência de fibra dietética aumenta a suscetibilidade a patógenos e prejudica a função de barreira da mucosa do cólon (Desai et al., 2016), enquanto a alimentação com dieta de fibra altamente insolúvel pode prevenir patógenos, aumentando o comprimento das vilosidades em porcos (hedemann et al., 2006). ).Os diferentes tipos de fibras têm efeitos diferentes na função da barreira do cólon e do íleo.O farelo de trigo e as fibras de ervilha melhoram a função da barreira intestinal regulando a expressão do gene TLR2 e melhorando as comunidades microbianas intestinais em comparação com as fibras de milho e soja (Chen et al., 2015).A ingestão prolongada de fibra de ervilha pode regular a expressão de genes ou proteínas relacionadas ao metabolismo, melhorando assim a barreira do cólon e a função imunológica (Che et al., 2014).A inulina na dieta pode evitar distúrbios intestinais em leitões desmamados, aumentando a permeabilidade intestinal (Awad et al., 2013).É importante notar que a combinação de fibra solúvel (inulina) e insolúvel (celulose) é mais eficaz do que isoladamente, o que pode melhorar a absorção nutricional e a função da barreira intestinal em leitões desmamados (Chen et al., 2019).O efeito da fibra alimentar na mucosa intestinal depende dos seus componentes.Um estudo anterior descobriu que a xilana promoveu a função de barreira intestinal, bem como alterações no espectro bacteriano e nos metabólitos, e o glucano promoveu a função de barreira intestinal e a saúde da mucosa, mas a suplementação de celulose não mostrou efeitos semelhantes em leitões desmamados (Wu et al. , 2018).Os oligossacarídeos podem ser usados ​​como fontes de carbono para os microrganismos da parte superior do intestino, em vez de serem digeridos e utilizados.A suplementação com frutose pode aumentar a espessura da mucosa intestinal, a produção de ácido butírico, o número de células recessivas e a proliferação de células epiteliais intestinais em leitões desmamados (Tsukahara et al., 2003).Os oligossacarídeos de pectina podem melhorar a função da barreira intestinal e reduzir os danos intestinais causados ​​pelo rotavírus em leitões (Mao et al., 2017).Além disso, descobriu-se que o cos pode promover significativamente o crescimento da mucosa intestinal e aumentar significativamente a expressão de genes bloqueadores em leitões (WAN, Jiang, et al. de forma abrangente, estes indicam que diferentes tipos de carboidratos podem melhorar o intestino função dos leitões (tabela 2b).

Resumo e perspectiva

O carboidrato é a principal fonte de energia dos suínos, sendo composto por diversos monossacarídeos, dissacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos.Termos baseados em características fisiológicas ajudam a focar nas funções potenciais dos carboidratos para a saúde e melhoram a precisão da classificação dos carboidratos.Diferentes estruturas e tipos de carboidratos têm efeitos diferentes na manutenção do desempenho do crescimento, na promoção da função intestinal e no equilíbrio microbiano e na regulação do metabolismo de lipídios e glicose.O possível mecanismo de regulação dos carboidratos no metabolismo de lipídios e glicose baseia-se em seus metabólitos (AGCCs), que são fermentados pela microbiota intestinal.Especificamente, os carboidratos na dieta podem regular o metabolismo da glicose através das vias scfas-gpr43/41-glp1/PYY e ampk-g6pase/PEPCK, e regular o metabolismo lipídico através das vias scfas-gpr43/41 e amp/atp-ampk.Além disso, quando diferentes tipos de carboidratos estão na melhor combinação, o desempenho de crescimento e a função de saúde dos suínos podem ser melhorados.

Vale a pena notar que as funções potenciais dos carboidratos na expressão de proteínas e genes e na regulação metabólica serão descobertas usando métodos proteômicos, genômicos e metabonômicos funcionais de alto rendimento.Por último, mas não menos importante, a avaliação de diferentes combinações de hidratos de carbono é um pré-requisito para o estudo de diversas dietas de hidratos de carbono na produção de suínos.

Fonte: Animal Science Journal