Povzetek

Največji napredek raziskav ogljikovih hidratov v prehrani in zdravju prašičev je jasnejša klasifikacija ogljikovih hidratov, ki ne temelji le na njihovi kemijski strukturi, temveč tudi na njihovih fizioloških značilnostih.Poleg tega, da so glavni vir energije, so različne vrste in strukture ogljikovih hidratov koristne za prehrano in zdravstvene funkcije prašičev.Sodelujejo pri spodbujanju rasti in delovanja črevesja prašičev, uravnavanju črevesne mikrobne skupnosti ter uravnavanju metabolizma lipidov in glukoze.Osnovni mehanizem ogljikovih hidratov poteka prek njihovih metabolitov (maščobne kisline s kratkimi verigami [SCFA]) in predvsem prek poti scfas-gpr43 / 41-pyy / GLP1, SCFA amp / atp-ampk in scfas-ampk-g6pase / PEPCK za uravnavanje maščob in metabolizem glukoze.Nove študije so ocenile optimalno kombinacijo različnih vrst in struktur ogljikovih hidratov, ki lahko izboljšajo rast in prebavljivost hranil, spodbujajo delovanje črevesja in povečajo številčnost bakterij, ki proizvajajo butirat, pri prašičih.Na splošno prepričljivi dokazi podpirajo stališče, da imajo ogljikovi hidrati pomembno vlogo pri prehranjevalnih in zdravstvenih funkcijah prašičev.Poleg tega bo imelo določanje sestave ogljikovih hidratov teoretično in praktično vrednost za razvoj tehnologije ravnovesja ogljikovih hidratov pri prašičih.

1. Predgovor

Polimerni ogljikovi hidrati, škrobni in neškrobni polisaharidi (NSP) so glavne sestavine prehrane in glavni vir energije pri prašičih, saj predstavljajo 60-70 % celotnega vnosa energije (Bach Knudsen).Omeniti velja, da sta raznolikost in struktura ogljikovih hidratov zelo kompleksni, kar ima različne učinke na prašiče.Prejšnje študije so pokazale, da ima hranjenje s škrobom z različnim razmerjem med amilozo in amilozo (AM/AP) očiten fiziološki odziv na rast prašičev (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008).Verjame se, da prehranske vlaknine, v glavnem sestavljene iz NSP, zmanjšujejo izrabo hranil in neto energijsko vrednost monogastričnih živali (NOBLET in le, 2001).Vendar pa vnos prehranskih vlaknin ni vplival na rast pujskov (Han & Lee, 2005).Vedno več dokazov kaže, da prehranske vlaknine izboljšajo črevesno morfologijo in pregradno funkcijo pujskov ter zmanjšajo pojavnost driske (Chen et al., 2015; Lndberg，2014； Wu et al., 2018).Zato je nujno proučiti, kako učinkovito izkoristiti kompleksne ogljikove hidrate v prehrani, še posebej krmo, bogato z vlakninami.Strukturne in taksonomske značilnosti ogljikovih hidratov ter njihove prehranske in zdravstvene funkcije za prašiče je treba opisati in upoštevati v formulacijah krme.NSP in rezistentni škrob (RS) sta glavna neprebavljiva ogljikova hidrata (wey et al., 2011), medtem ko črevesna mikrobiota fermentira neprebavljive ogljikove hidrate v kratkoverižne maščobne kisline (SCFA);Turnbaugh et al., 2006).Poleg tega nekateri oligosaharidi in polisaharidi veljajo za živalske probiotike, ki jih je mogoče uporabiti za spodbujanje deleža Lactobacillus in Bifidobacterium v ​​črevesju (Mikkelsen et al., 2004; M ø LBAK et al., 2007; Wellock et al. , 2008).Poročali so, da dodajanje oligosaharidov izboljša sestavo črevesne mikrobiote (de Lange et al., 2010).Da bi čim bolj zmanjšali uporabo protimikrobnih pospeševalcev rasti v prašičereji, je pomembno najti druge načine za doseganje dobrega zdravja živali.Obstaja možnost dodajanja več različnih ogljikovih hidratov krmi za prašiče.Vedno več dokazov kaže, da lahko optimalna kombinacija škroba, NSP in MOS pospeši rast in prebavljivost hranil, poveča število bakterij, ki proizvajajo butirat, in do določene mere izboljša metabolizem lipidov odstavljenih prašičev (Zhou, Chen, et al. ., 2020; Zhou, Yu, et al., 2020).Zato je namen tega prispevka pregledati trenutne raziskave o ključni vlogi ogljikovih hidratov pri pospeševanju rasti in delovanja črevesja, uravnavanju črevesne mikrobne skupnosti in presnovnega zdravja ter raziskati kombinacijo ogljikovih hidratov pri prašičih.

2. Razvrstitev ogljikovih hidratov

Prehranske ogljikove hidrate lahko razvrstimo glede na velikost molekule, stopnjo polimerizacije (DP), vrsto povezave (a ali b) in sestavo posameznih monomerov (Cummings, Stephen, 2007).Omeniti velja, da glavna klasifikacija ogljikovih hidratov temelji na njihovi DP, kot so monosaharidi ali disaharidi (DP, 1-2), oligosaharidi (DP, 3-9) in polisaharidi (DP, ≥ 10), ki so sestavljeni iz škrob, NSP in glikozidne vezi (Cummings, Stephen, 2007; Englyst et al., 2007; tabela 1).Kemijska analiza je potrebna za razumevanje fizioloških in zdravstvenih učinkov ogljikovih hidratov.Z obsežnejšo kemično identifikacijo ogljikovih hidratov jih je mogoče razvrstiti v skupine glede na njihove zdravstvene in fiziološke učinke ter jih vključiti v splošni klasifikacijski načrt (englyst et al., 2007).Ogljikovi hidrati (monosaharidi, disaharidi in večina škroba), ki jih lahko prebavijo gostiteljski encimi in absorbirajo v tankem črevesu, so opredeljeni kot prebavljivi ali dostopni ogljikovi hidrati (Cummings, Stephen, 2007).Ogljikovi hidrati, ki so odporni na črevesno prebavo ali se slabo absorbirajo in presnavljajo, vendar se lahko razgradijo z mikrobno fermentacijo, se štejejo za odporne ogljikove hidrate, kot je večina NSP, neprebavljivih oligosaharidov in RS.V bistvu so odporni ogljikovi hidrati opredeljeni kot neprebavljivi ali neuporabni, vendar zagotavljajo relativno natančnejši opis klasifikacije ogljikovih hidratov (englyst et al., 2007).

3.1 uspešnost rasti

Škrob je sestavljen iz dveh vrst polisaharidov.Amiloza (AM) je nekakšen linearni škrob α（ 1-4) vezan dekstran, amilopektin (AP) je α（ 1-4) vezan dekstran, ki vsebuje približno 5 % dekstrana α（ 1-6), da tvori razvejano molekulo (tester et al., 2004).Zaradi različnih molekularnih konfiguracij in struktur so škrobi, bogati z AP, lahko prebavljivi, medtem ko škrobi, bogati z am, niso lahko prebavljivi (Singh et al., 2010).Prejšnje študije so pokazale, da ima hranjenje s škrobom z različnimi razmerji AM/AP pomembne fiziološke odzive na rast prašičev (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008).Vnos krme in učinkovitost krme pri odstavljenih prašičih sta se zmanjšala s povečanjem AM (regmi et al., 2011).Vendar pa nastajajoči dokazi poročajo, da diete z višjo količino am povečajo povprečni dnevni prirastek in učinkovitost krme rastočih prašičev (Li et al., 2017; Wang et al., 2019).Poleg tega so nekateri znanstveniki poročali, da hranjenje škroba z različnimi razmerji AM/AP ni vplivalo na rast odstavljenih pujskov (Gao et al., 2020A; Yang et al., 2015), medtem ko je prehrana z visokim AP povečala prebavljivost hranil odstavljenih pujskov. prašiči (Gao et al., 2020A).Prehranske vlaknine so majhen del hrane, ki prihaja iz rastlin.Velika težava je, da je več prehranskih vlaknin povezano z nižjo izrabo hranil in nižjo neto energijsko vrednostjo (noble & Le, 2001).Ravno nasprotno, zmeren vnos vlaknin ni vplival na rast odstavljenih prašičev (Han & Lee, 2005; Zhang et al., 2013).Na učinke prehranskih vlaknin na izkoristek hranil in neto energijsko vrednost vplivajo lastnosti vlaken, različni viri vlaknin pa so lahko zelo različni (lndber, 2014).Pri odstavljenih prašičih je dodajanje grahovih vlaknin imelo višjo stopnjo pretvorbe krme kot krmljenje s koruznimi vlakninami, sojinimi vlakninami in vlakninami iz pšeničnih otrobov (Chen et al., 2014).Podobno so odstavljeni pujski, zdravljeni s koruznimi in pšeničnimi otrobi, pokazali večjo učinkovitost krme in povečanje telesne mase kot tisti, zdravljeni s sojinimi lupinami (Zhao et al., 2018).Zanimivo je, da ni bilo razlike v uspešnosti rasti med skupino z vlakninami pšeničnih otrobov in skupino z inulinom (Hu et al., 2020).Poleg tega je bil dodatek v primerjavi s pujski v skupini s celulozo in skupino s ksilanom učinkovitejši. β-glukan poslabša rast pujskov (Wu et al., 2018).Oligosaharidi so nizkomolekularni ogljikovi hidrati, vmesni položaj med sladkorji in polisaharidi (voragen, 1998).Imajo pomembne fiziološke in fizikalno-kemijske lastnosti, vključno z nizko kalorično vrednostjo in spodbujanjem rasti koristnih bakterij, zato jih lahko uporabljamo kot prehranske probiotike (Bauer et al., 2006; Mussatto in mancilha, 2007).Dodatek hitozanskega oligosaharida (COS) lahko izboljša prebavljivost hranil, zmanjša pojavnost driske in izboljša morfologijo črevesja, s čimer se izboljša rast odstavljenih prašičev (Zhou et al., 2012).Poleg tega lahko diete, dopolnjene s cos, izboljšajo reprodukcijsko zmogljivost svinj (število živih pujskov) (Cheng et al., 2015; Wan et al., 2017) in rast prašičev v rasti (wontae et al., 2008). .Dodatek MOS in fruktooligosaharida lahko izboljša tudi rast prašičev (Che et al., 2013; Duan et al., 2016; Wang et al., 2010; Wenner et al., 2013).Ta poročila kažejo, da imajo različni ogljikovi hidrati različne učinke na rast prašičev (tabela 2a).

3.2 delovanje črevesja

Škrob z visokim razmerjem am/ap lahko izboljša zdravje črevesja (tribiringa je mogoče zaščititi za prašiče) s spodbujanjem črevesne morfologije in izboljšanjem regulacije črevesne funkcije, povezane z izražanjem genov pri odstavljenih prašičih (Han et al., 2012; Xiang et al., 2011).Razmerje med višino resic in višino resic ter globino vdolbine ileuma in jejunuma je bilo večje pri hranjenju z visoko dieto, skupna stopnja apoptoze tankega črevesa pa nižja.Hkrati je povečal tudi izražanje blokirnih genov v dvanajstniku in jejunumu, medtem ko sta bili v skupini z visokim AP povečani aktivnosti saharoze in maltaze v jejunumu odstavljenih prašičev (Gao et al., 2020b).Podobno je prejšnje delo pokazalo, da so diete, bogate z am, znižale pH, diete, bogate z AP, pa so povečale skupno število bakterij v slepem črevesu odstavljenih prašičev (Gao et al., 2020A).Prehranske vlaknine so ključna sestavina, ki vpliva na razvoj črevesja in delovanje prašičev.Zbrani dokazi kažejo, da prehranske vlaknine izboljšajo črevesno morfologijo in pregradno funkcijo odstavljenih prašičev ter zmanjšajo pojavnost driske (Chen et al., 2015; Lndber，2014； Wu et al., 2018).Pomanjkanje prehranskih vlaknin poveča občutljivost patogenov in poslabša barierno funkcijo sluznice debelega črevesa (Desai in sod., 2016), medtem ko lahko hranjenje z visoko netopnimi vlakninami prepreči patogene s povečanjem dolžine resic pri prašičih (hedemann in sod., 2006). ).Različne vrste vlaken imajo različne učinke na delovanje bariere debelega črevesa in ileuma.Vlakna pšeničnih otrobov in graha izboljšajo delovanje črevesne pregrade z uravnavanjem ekspresije gena TLR2 in izboljšanjem črevesnih mikrobnih skupnosti v primerjavi s koruznimi in sojinimi vlakni (Chen et al., 2015).Dolgotrajno zaužitje grahovih vlaken lahko uravnava izražanje genov ali beljakovin, povezanih s presnovo, in tako izboljša bariero debelega črevesa in imunsko funkcijo (Che et al., 2014).Inulin v prehrani lahko prepreči črevesne motnje pri odstavljenih pujskovih s povečanjem prepustnosti črevesja (Awad et al., 2013).Omeniti velja, da je kombinacija topnih (inulin) in netopnih vlaken (celuloza) učinkovitejša kot sama, kar lahko izboljša absorpcijo hranil in črevesno pregradno funkcijo pri odstavljenih prašičih (Chen et al., 2019).Vpliv prehranskih vlaknin na črevesno sluznico je odvisen od njihovih sestavin.Prejšnja študija je pokazala, da je ksilan spodbujal delovanje črevesne pregrade, pa tudi spremembe v bakterijskem spektru in presnovkih, glukan pa je spodbujal delovanje črevesne pregrade in zdravje sluznice, vendar dodatek celuloze ni pokazal podobnih učinkov pri odstavljenih prašičih (Wu et al. , 2018).Oligosaharidi se lahko uporabljajo kot viri ogljika za mikroorganizme v zgornjem črevesju, namesto da bi jih prebavili in uporabili.Dodatek fruktoze lahko poveča debelino črevesne sluznice, proizvodnjo maslene kisline, število recesivnih celic in proliferacijo črevesnih epitelijskih celic pri odstavljenih prašičih (Tsukahara et al., 2003).Pektinski oligosaharidi lahko izboljšajo delovanje črevesne pregrade in zmanjšajo poškodbe črevesja, ki jih povzroča rotavirus pri pujskih (Mao et al., 2017).Poleg tega je bilo ugotovljeno, da lahko cos znatno pospeši rast črevesne sluznice in znatno poveča izražanje blokirnih genov pri pujskih (WAN, Jiang et al. na celovit način ti kažejo, da lahko različne vrste ogljikovih hidratov izboljšajo črevesno delovanje pujskov (tabela 2b).

Povzetek in obeti

Ogljikovi hidrati so glavni vir energije prašičev, ki je sestavljen iz različnih monosaharidov, disaharidov, oligosaharidov in polisaharidov.Izrazi, ki temeljijo na fizioloških značilnostih, pomagajo pri osredotočanju na potencialne zdravstvene funkcije ogljikovih hidratov in izboljšajo natančnost klasifikacije ogljikovih hidratov.Različne strukture in vrste ogljikovih hidratov imajo različne učinke na ohranjanje zmogljivosti rasti, spodbujanje delovanja črevesja in mikrobnega ravnovesja ter uravnavanje metabolizma lipidov in glukoze.Možni mehanizem ogljikovih hidratov za uravnavanje metabolizma lipidov in glukoze temelji na njihovih presnovkih (SCFA), ki jih fermentira črevesna mikrobiota.Natančneje, ogljikovi hidrati v prehrani lahko uravnavajo presnovo glukoze prek poti scfas-gpr43 / 41-glp1 / PYY in ampk-g6pase / PEPCK ter uravnavajo presnovo lipidov prek poti scfas-gpr43 / 41 in amp / atp-ampk.Poleg tega, ko so različne vrste ogljikovih hidratov v najboljši kombinaciji, se lahko izboljša rast in zdravje prašičev.

Treba je omeniti, da bodo potencialne funkcije ogljikovih hidratov pri izražanju beljakovin in genov ter presnovni regulaciji odkrite z uporabo visoko zmogljivih funkcionalnih metod proteomike, genomike in metabonomike.Nenazadnje je vrednotenje različnih kombinacij ogljikovih hidratov predpogoj za proučevanje raznolikih diet z ogljikovimi hidrati v prašičereji.

Vir: Animal Science Journal