Апстракт

Најголемиот напредок во истражувањето на јаглехидратите во исхраната и здравјето на свињите е појасната класификација на јаглехидратите, која не се базира само на нивната хемиска структура, туку и на нивните физиолошки карактеристики. Покрај тоа што се главен извор на енергија, различните видови и структури на јаглехидрати се корисни за исхраната и здравствените функции на свињите. Тие се вклучени во промовирањето на растот и цревната функција на свињите, регулирањето на цревната микробна заедница и регулирањето на метаболизмот на липидите и гликозата. Основниот механизам на јаглехидратите е преку нивните метаболити (кратки синџири на масни киселини [SCFAs]) и главно преку scfas-gpr43 / 41-pyy / GLP1, SCFAs amp / atp-ampk и scfas-ampk-g6pase / PEPCK патишта за регулирање на метаболизмот на мастите и гликозата. Новите студии ја оценија оптималната комбинација на различни видови и структури на јаглехидрати, кои можат да ги подобрат перформансите на раст и сварливоста на хранливите материи, да ја промовираат цревната функција и да го зголемат изобилството на бактерии што произведуваат бутират кај свињите. Генерално, убедливите докази го поддржуваат ставот дека јаглехидратите играат важна улога во нутритивните и здравствените функции на свињите. Покрај тоа, одредувањето на составот на јаглехидратите ќе има теоретска и практична вредност за развојот на технологијата за балансирање на јаглехидратите кај свињите.

1. Предговор

Полимерните јаглехидрати, скроб и нескробни полисахариди (NSP) се главни компоненти на исхраната и главни извори на енергија кај свињите, сочинувајќи 60% - 70% од вкупниот внес на енергија (Бах Кнудсен). Вреди да се напомене дека разновидноста и структурата на јаглехидратите се многу сложени, што има различни ефекти врз свињите. Претходните студии покажаа дека хранењето со скроб со различен сооднос на амилоза и амилоза (AM / AP) има очигледен физиолошки одговор на перформансите на раст кај свињите (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008). Се верува дека диететските влакна, главно составени од NSP, го намалуваат искористувањето на хранливите материи и нето енергетската вредност кај моногастричните животни (NOBLET и le, 2001). Сепак, внесот на диететски влакна не влијаеше на перформансите на раст кај прасињата (Han & Lee, 2005). Сè повеќе докази покажуваат дека диететските влакна ја подобруваат цревната морфологија и бариерната функција кај прасињата и ја намалуваат инциденцата на дијареја (Chen et al., 2015; Lndberg，2014； Wu et al., 2018). Затоа, итно е да се проучи како ефикасно да се искористат сложените јаглехидрати во исхраната, особено храната богата со растителни влакна. Структурните и таксономските карактеристики на јаглехидратите и нивните нутритивни и здравствени функции за свињите мора да бидат опишани и земени предвид во формулациите на храната. NSP и отпорниот скроб (RS) се главните несварливи јаглехидрати (wey et al., 2011), додека цревната микробиота ги ферментира несварливите јаглехидрати во масни киселини со краток синџир (SCFAs); Turnbaugh et al., 2006). Покрај тоа, некои олигосахариди и полисахариди се сметаат за пробиотици кај животните, кои можат да се користат за стимулирање на пропорцијата на Lactobacillus и Bifidobacterium во цревата (Mikkelsen et al., 2004; M ø LBAK et al., 2007; Wellock et al., 2008). Докажано е дека суплементацијата со олигосахариди го подобрува составот на цревната микробиота (de Lange et al., 2010). За да се минимизира употребата на антимикробни промотори на раст во производството на свињи, важно е да се најдат други начини за постигнување добро здравје на животните. Постои можност да се додаде поголема разновидност на јаглехидрати во храната за свињи. Сè повеќе докази покажуваат дека оптималната комбинација на скроб, NSP и MOS може да ги подобри перформансите на растот и сварливоста на хранливите материи, да го зголеми бројот на бактерии што произведуваат бутират и до одреден степен да го подобри липидниот метаболизам кај одвикнатите свињи (Zhou, Chen, et al., 2020; Zhou, Yu, et al., 2020). Затоа, целта на овој труд е да се разгледаат тековните истражувања за клучната улога на јаглехидратите во промовирањето на растот и функцијата на цревата, регулирањето на цревната микробна заедница и метаболичкото здравје, како и да се истражи комбинацијата на јаглехидрати кај свињите.

2. Класификација на јаглехидрати

Јаглехидратите во исхраната може да се класифицираат според нивната молекуларна големина, степенот на полимеризација (DP), типот на поврзување (a или b) и составот на поединечните мономери (Cummings, Stephen, 2007). Вреди да се напомене дека главната класификација на јаглехидратите се базира на нивниот DP, како што се моносахариди или дисахариди (DP, 1-2), олигосахариди (DP, 3-9) и полисахариди (DP, ≥ 10), кои се составени од скроб, NSP и гликозидни врски (Cummings, Stephen, 2007; Englyst et al., 2007; Табела 1). Хемиската анализа е неопходна за да се разберат физиолошките и здравствените ефекти на јаглехидратите. Со посеопфатна хемиска идентификација на јаглехидратите, можно е да се групираат според нивните здравствени и физиолошки ефекти и да се вклучат во целокупниот план за класификација (englyst et al., 2007). Јаглехидратите (моносахариди, дисахариди и повеќето скробови) кои можат да се варат од ензимите на домаќинот и да се апсорбираат во тенкото црево се дефинираат како сварливи или достапни јаглехидрати (Cummings, Stephen, 2007). Јаглехидратите кои се отпорни на цревната варење или слабо се апсорбираат и метаболизираат, но можат да се разградат со микробна ферментација се сметаат за отпорни јаглехидрати, како што се повеќето NSP, несварливите олигосахариди и RS. Во суштина, отпорните јаглехидрати се дефинираат како несварливи или неупотребливи, но даваат релативно поточен опис на класификацијата на јаглехидратите (englyst et al., 2007).

3.1 перформанси на раст

Скробот е составен од два вида полисахариди. Амилозата (AM) е еден вид линеарен скроб со α(1-4) поврзан декстран, а амилопектинот (AP) е α(1-4) поврзан декстран, кој содржи околу 5% декстран α(1-6) за да формира разгранета молекула (tester et al., 2004). Поради различните молекуларни конфигурации и структури, скробовите богати со AP се лесни за варење, додека скробовите богати со am не се лесни за варење (Singh et al., 2010). Претходни студии покажаа дека хранењето со скроб со различни соодноси AM/AP има значајни физиолошки реакции врз перформансите на раст кај свињите (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008). Внесот на храна и ефикасноста на храната кај одвикнатите свињи се намалуваат со зголемувањето на AM (regmi et al., 2011). Сепак, новите докази покажуваат дека диетите со повисок внес на влакна (AM) го зголемуваат просечниот дневен принос и ефикасноста на храната кај свињите во фаза на растење (Li et al., 2017; Wang et al., 2019). Покрај тоа, некои научници објавија дека хранењето со различни соодноси на AM/AP на скроб не влијаело врз перформансите на раст кај одвикнатите прасиња (Gao et al., 2020A; Yang et al., 2015), додека исхраната со висок внес на влакна ја зголемува сварливоста на хранливите материи кај одвикнатите прасиња (Gao et al., 2020A). Диететските влакна се мал дел од храната што доаѓа од растенија. Главен проблем е што повисоките диететски влакна се поврзани со помало искористување на хранливите материи и пониска нето енергетска вредност (noble & Le, 2001). Напротив, умерениот внес на влакна не влијаел врз перформансите на раст кај одвикнатите прасиња (Han & Lee, 2005; Zhang et al., 2013). Ефектите на диететските влакна врз искористувањето на хранливите материи и нето енергетската вредност се под влијание на карактеристиките на влакната, а различните извори на влакна може да бидат многу различни (lndber, 2014). Кај одвикнатите свињи, дополнувањето со влакна од грашок имаше повисока стапка на конверзија на храната отколку хранењето со влакна од пченка, соини влакна и влакна од пченични трици (Chen et al., 2014). Слично на тоа, одвикнатите прасиња третирани со пченкарни трици и пченични трици покажаа поголема ефикасност на храната и зголемување на телесната тежина од оние третирани со лушпа од соја (Zhao et al., 2018). Интересно е што немаше разлика во перформансите на раст помеѓу групата со влакна од пченични трици и групата со инулин (Hu et al., 2020). Покрај тоа, во споредба со прасињата во групата со целулоза и ксилан, дополнувањето беше поефикасно. β-глуканот ги нарушува перформансите на раст кај прасињата (Wu et al., 2018). Олигосахаридите се јаглехидрати со мала молекуларна тежина, средно помеѓу шеќерите и полисахаридите (voragen, 1998). Тие имаат важни физиолошки и физичко-хемиски својства, вклучувајќи ниска калорична вредност и стимулирање на растот на корисни бактерии, па затоа можат да се користат како диететски пробиотици (Bauer et al., 2006; Mussatto and mancilha, 2007). Додавањето на хитозан олигосахарид (COS) може да ја подобри сварливоста на хранливите материи, да ја намали инциденцата на дијареја и да ја подобри цревната морфологија, со што се подобруваат перформансите на раст кај одвикнатите свињи (Zhou et al., 2012). Покрај тоа, исхраната дополнета со cos може да ги подобри репродуктивните перформанси на маториците (бројот на живи прасиња) (Cheng et al., 2015; Wan et al., 2017) и перформансите на раст кај растечките свињи (wontae et al., 2008). Суплементацијата со MOS и фруктоолигосахарид, исто така, може да ги подобри перформансите на раст кај свињите (Che et al., 2013; Duan et al., 2016; Wang et al., 2010; Wenner et al., 2013). Овие извештаи покажуваат дека различните јаглехидрати имаат различни ефекти врз перформансите на раст кај свињите (табела 2а).

3.2 цревна функција

Скробот со висок сооднос am/ap може да го подобри здравјето на цревата (трибиринможе да се заштити за свињи) со промовирање на цревната морфологија и зголемување на регулирањето на цревната функција поврзана со генската експресија кај свињи во фаза на одвикнување (Han et al., 2012; Xiang et al., 2011). Односот на висината на ресичките кон висината на ресичките и длабочината на вдлабнатината на илеумот и јејунумот бил поголем кога се хранеле со храна со висок внес на масти, а вкупната стапка на апоптоза на тенкото црево била помала. Во исто време, се зголемила и експресијата на блокирачките гени во дуоденумот и јејунумот, додека во групата со висок внес на масти, активностите на сахарозата и малтазата во јејунумот кај одвикнатите свињи биле зголемени (Gao et al., 2020b). Слично на тоа, претходните истражувања покажаа дека диетите богати со масти ја намалуваат pH вредноста, а диетите богати со растителни масти го зголемуваат вкупниот број на бактерии во цекумот кај одвикнатите свињи (Gao et al., 2020A). Диететските влакна се клучна компонента што влијае на развојот и функцијата на цревата кај свињите. Акумулираните докази покажуваат дека диететските влакна ја подобруваат цревната морфологија и бариерната функција кај одвикнатите свињи и ја намалуваат инциденцата на дијареја (Chen et al., 2015; Lndber，2014； Wu et al., 2018). Недостатокот на диететски влакна ја зголемува подложноста на патогени и ја нарушува бариерната функција на мукозата на дебелото црево (Desai et al., 2016), додека хранењето со храна со многу нерастворливи влакна може да спречи патогени со зголемување на должината на ресичките кај свињите (hedemann et al., 2006). Различните видови влакна имаат различни ефекти врз функцијата на бариерата на дебелото црево и илеумот. Влакната од пченични трици и грашок ја подобруваат функцијата на цревната бариера со регулирање на експресијата на генот TLR2 и подобрување на цревните микробни заедници во споредба со влакната од пченка и соја (Chen et al., 2015). Долгорочното внесување влакна од грашок може да ја регулира експресијата на гените или протеините поврзани со метаболизмот, со што се подобрува бариерата на дебелото црево и имунолошката функција (Che et al., 2014). Инулинот во исхраната може да избегне цревни нарушувања кај одвикнати прасиња со зголемување на цревната пропустливост (Awad et al., 2013). Вреди да се напомене дека комбинацијата од растворливи (инулин) и нерастворливи влакна (целулоза) е поефикасна отколку самостојно, што може да ја подобри апсорпцијата на хранливи материи и функцијата на цревната бариера кај одвикнати прасиња (Chen et al., 2019). Ефектот на диететските влакна врз цревната слузница зависи од нивните компоненти. Претходна студија покажа дека ксиланот ја подобрува функцијата на цревната бариера, како и промените во бактерискиот спектар и метаболитите, а глуканот ја подобрува функцијата на цревната бариера и здравјето на мукозата, но дополнувањето со целулоза не покажа слични ефекти кај одвикнати прасиња (Wu et al., 2018). Олигосахаридите можат да се користат како извори на јаглерод за микроорганизмите во горниот дел од цревата, наместо да се варат и искористат. Дополнувањето со фруктоза може да ја зголеми дебелината на цревната слузница, производството на бутерна киселина, бројот на рецесивни клетки и пролиферацијата на цревните епителни клетки кај одвикнати прасиња (Tsukahara et al., 2003). Пектинските олигосахариди можат да ја подобрат функцијата на цревната бариера и да го намалат оштетувањето на цревата предизвикано од ротавирус кај прасињата (Mao et al., 2017). Покрај тоа, откриено е дека cos може значително да го поттикне растот на цревната слузница и значително да ја зголеми експресијата на блокирачките гени кај прасињата (WAN, Jiang, et al.). На сеопфатен начин, ова укажува дека различни видови јаглехидрати можат да ја подобрат цревната функција кај прасињата (табела 2б).

Резиме и перспектива

Јаглехидратите се главен извор на енергија кај свињите, кој е составен од различни моносахариди, дисахариди, олигосахариди и полисахариди. Термините засновани на физиолошки карактеристики помагаат да се фокусираме на потенцијалните здравствени функции на јаглехидратите и да ја подобриме точноста на класификацијата на јаглехидратите. Различните структури и видови јаглехидрати имаат различни ефекти врз одржувањето на перформансите на растот, промовирањето на цревната функција и микробната рамнотежа и регулирањето на метаболизмот на липидите и гликозата. Можниот механизам на регулирање на метаболизмот на липидите и гликозата со јаглехидрати се базира на нивните метаболити (SCFAs), кои се ферментираат од цревната микробиота. Поточно, јаглехидратите во исхраната можат да го регулираат метаболизмот на гликозата преку патиштата scfas-gpr43 / 41-glp1 / PYY и ampk-g6pase / PEPCK, и да го регулираат метаболизмот на липидите преку патиштата scfas-gpr43 / 41 и amp / atp-ampk. Покрај тоа, кога различни видови јаглехидрати се во најдобра комбинација, перформансите на растот и здравствената функција на свињите можат да се подобрат.

Вреди да се напомене дека потенцијалните функции на јаглехидратите во протеините и генската експресија и метаболичката регулација ќе бидат откриени со користење на методи на функционална протеомика, геномика и метабономија со висок проток. На крај, но не и најмалку важно, евалуацијата на различни комбинации на јаглехидрати е предуслов за проучување на разновидните диети со јаглехидрати во производството на свињи.

Извор: Весник за наука за животни