Abstrak

Die grootste vordering van koolhidraatnavorsing in varkvoeding en -gesondheid is die duideliker klassifikasie van koolhidrate, wat nie net gebaseer is op sy chemiese struktuur nie, maar ook op sy fisiologiese eienskappe. Benewens die feit dat dit die hoofenergiebron is, is verskillende tipes en strukture van koolhidrate voordelig vir die voeding- en gesondheidsfunksies van varke. Hulle is betrokke by die bevordering van die groeiprestasie en dermfunksie van varke, die regulering van die dermmikrobiese gemeenskap, en die regulering van die metabolisme van lipiede en glukose. Die basiese meganisme van koolhidrate is deur sy metaboliete (kortkettingvetsure [SCFA's]) en hoofsaaklik deur scfas-gpr43 / 41-pyy / GLP1, SCFA's amp / atp-ampk en scfas-ampk-g6pase / PEPCK-paaie om vet- en glukosemetabolisme te reguleer. Nuwe studies het die optimale kombinasie van verskillende tipes en strukture van koolhidrate geëvalueer, wat groeiprestasie en voedingstofverteerbaarheid kan verbeter, dermfunksie kan bevorder en die oorvloed van butiraatproduserende bakterieë in varke kan verhoog. Oor die algemeen ondersteun dwingende bewyse die siening dat koolhidrate 'n belangrike rol speel in die voedings- en gesondheidsfunksies van varke. Daarbenewens sal die bepaling van koolhidraatsamestelling teoretiese en praktiese waarde hê vir die ontwikkeling van koolhidraatbalanstegnologie in varke.

1. Voorwoord

Polimeriese koolhidrate, stysel en nie-stysel polisakkariede (NSP) is die hoofkomponente van dieet en die belangrikste energiebronne van varke, wat 60% - 70% van die totale energie-inname uitmaak (Bach Knudsen). Dit is opmerklik dat die verskeidenheid en struktuur van koolhidrate baie kompleks is, wat verskillende effekte op varke het. Vorige studies het getoon dat voeding met stysel met verskillende amilose-tot-amilose (AM / AP) verhouding 'n duidelike fisiologiese reaksie op die groeiprestasie van varke het (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008). Daar word geglo dat dieetvesel, hoofsaaklik saamgestel uit NSP, die nutriëntbenutting en netto energiewaarde van monogastriese diere verminder (NOBLET en le, 2001). Dieetveselinname het egter nie die groeiprestasie van varkies beïnvloed nie (Han & Lee, 2005). Al hoe meer bewyse toon dat dieetvesel die dermmorfologie en versperringsfunksie van varkies verbeter, en die voorkoms van diarree verminder (Chen et al., 2015; Lndberg, 2014; Wu et al., 2018). Daarom is dit dringend om te bestudeer hoe om die komplekse koolhidrate in die dieet effektief te benut, veral die voer wat ryk is aan vesel. Die strukturele en taksonomiese eienskappe van koolhidrate en hul voedings- en gesondheidsfunksies vir varke moet beskryf en in ag geneem word in voerformulerings. NSP en weerstandbiedende stysel (RS) is die belangrikste nie-verteerbare koolhidrate (wey et al., 2011), terwyl die dermmikrobiota nie-verteerbare koolhidrate in kortkettingvetsure (SCFA's) fermenteer; Turnbaugh et al., 2006). Daarbenewens word sommige oligosakkariede en polisakkariede as probiotika van diere beskou, wat gebruik kan word om die verhouding van Lactobacillus en Bifidobacterium in die ingewande te stimuleer (Mikkelsen et al., 2004; M ø LBAK et al., 2007; Wellock et al., 2008). Daar is berig dat oligosakkaried-aanvulling die samestelling van dermmikrobiota verbeter (de Lange et al., 2010). Om die gebruik van antimikrobiese groeibevorderaars in varkproduksie te verminder, is dit belangrik om ander maniere te vind om goeie dieregesondheid te bereik. Daar is 'n geleentheid om meer verskeidenheid koolhidrate by varkvoer te voeg. Meer en meer bewyse toon dat die optimale kombinasie van stysel, NSP en MOS groeiprestasie en nutriëntverteerbaarheid kan bevorder, die aantal butiraatproduserende bakterieë kan verhoog en die lipiedmetabolisme van gespeende varke tot 'n sekere mate kan verbeter (Zhou, Chen, et al., 2020; Zhou, Yu, et al., 2020). Daarom is die doel van hierdie artikel om die huidige navorsing oor die sleutelrol van koolhidrate in die bevordering van groeiprestasie en dermfunksie, die regulering van die dermmikrobiese gemeenskap en metaboliese gesondheid te hersien, en om die koolhidraatkombinasie van varke te ondersoek.

2. Klassifikasie van koolhidrate

Dieetkoolhidrate kan geklassifiseer word volgens hul molekulêre grootte, polimerisasiegraad (DP), verbindingstipe (a of b) en samestelling van individuele monomere (Cummings, Stephen, 2007). Dit is opmerklik dat die hoofklassifikasie van koolhidrate gebaseer is op hul DP, soos monosakkariede of disakkariede (DP, 1-2), oligosakkariede (DP, 3-9) en polisakkariede (DP, ≥ 10), wat saamgestel is uit stysel, NSP en glikosidiese bindings (Cummings, Stephen, 2007; Englyst et al., 2007; Tabel 1). Chemiese analise is nodig om die fisiologiese en gesondheidseffekte van koolhidrate te verstaan. Met meer omvattende chemiese identifikasie van koolhidrate is dit moontlik om hulle te groepeer volgens hul gesondheids- en fisiologiese effekte en om hulle in die algehele klassifikasieplan in te sluit (englyst et al., 2007). Koolhidrate (monosakkariede, disakkariede en die meeste stysels) wat deur gasheerensieme verteer kan word en in die dunderm geabsorbeer kan word, word gedefinieer as verteerbare of beskikbare koolhidrate (Cummings, Stephen, 2007). Koolhidrate wat bestand is teen dermvertering, of swak geabsorbeer en gemetaboliseer word, maar deur mikrobiese fermentasie afgebreek kan word, word as weerstandbiedende koolhidrate beskou, soos die meeste NSP, onverteerbare oligosakkariede en RS. Weerstandbiedende koolhidrate word in wese gedefinieer as onverteerbaar of onbruikbaar, maar bied 'n relatief meer akkurate beskrywing van die klassifikasie van koolhidrate (englyst et al., 2007).

3.1 groeiprestasie

Stysel bestaan ​​uit twee soorte polisakkariede. Amilose (AM) is 'n soort lineêre stysel α(1-4) gekoppelde dekstraan, amilopektien (AP) is 'n α(1-4) gekoppelde dekstraan, wat ongeveer 5% dekstraan α(1-6) bevat om 'n vertakte molekule te vorm (tester et al., 2004). As gevolg van verskillende molekulêre konfigurasies en strukture, is AP-ryke stysels maklik om te verteer, terwyl am-ryke stysels nie maklik is om te verteer nie (Singh et al., 2010). Vorige studies het getoon dat styselvoeding met verskillende AM/AP-verhoudings beduidende fisiologiese reaksies op die groeiprestasie van varke het (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008). Voerinname en voerdoeltreffendheid van gespeende varke het afgeneem met die toename van AM (regmi et al., 2011). Ontluikende bewyse toon egter dat diëte met hoër am die gemiddelde daaglikse toename en voerdoeltreffendheid van groeiende varke verhoog (Li et al., 2017; Wang et al., 2019). Daarbenewens het sommige wetenskaplikes berig dat die voeding van verskillende AM/AP-verhoudings van stysel nie die groeiprestasie van gespeende varkies beïnvloed het nie (Gao et al., 2020A; Yang et al., 2015), terwyl 'n hoë AP-dieet die nutriëntverteerbaarheid van gespeende varke verhoog het (Gao et al., 2020A). Dieetvesel is 'n klein deel van voedsel wat van plante afkomstig is. 'n Groot probleem is dat hoër dieetvesel geassosieer word met laer nutriëntbenutting en laer netto energiewaarde (noble & Le, 2001). Inteendeel, matige veselinname het nie die groeiprestasie van gespeende varke beïnvloed nie (Han & Lee, 2005; Zhang et al., 2013). Die effekte van dieetvesel op nutriëntbenutting en netto energiewaarde word beïnvloed deur veselkenmerke, en verskillende veselbronne kan baie verskil (lndber, 2014). By gespeende varke het aanvulling met ertjievesel 'n hoër voeromskakelingskoers gehad as die voer van mielievesel, sojaboonvesel en koringsemelsvesel (Chen et al., 2014). Net so het gespeende varkies wat met mieliesemels en koringsemels behandel is, hoër voerdoeltreffendheid en gewigstoename getoon as dié wat met sojaboonskil behandel is (Zhao et al., 2018). Interessant genoeg was daar geen verskil in groeiprestasie tussen die koringsemelsveselgroep en die inuliengroep nie (Hu et al., 2020). Boonop was die aanvulling, in vergelyking met die varkies in die sellulosegroep en xylaangroep, meer effektief. β-Glukaan benadeel die groeiprestasie van varkies (Wu et al., 2018). Oligosakkariede is koolhidrate met 'n lae molekulêre gewig, tussen suikers en polisakkariede (voragen, 1998). Hulle het belangrike fisiologiese en fisies-chemiese eienskappe, insluitend lae kaloriewaarde en die stimulering van die groei van voordelige bakterieë, sodat hulle as dieetprobiotika gebruik kan word (Bauer et al., 2006; Mussatto en mancilha, 2007). Aanvulling van chitosan-oligosakkaried (COS) kan die verteerbaarheid van voedingstowwe verbeter, die voorkoms van diarree verminder en die dermmorfologie verbeter, wat sodoende die groeiprestasie van gespeende varke verbeter (Zhou et al., 2012). Daarbenewens kan diëte aangevul met cos die reproduktiewe prestasie van sôe (die aantal lewende varkies) verbeter (Cheng et al., 2015; Wan et al., 2017) en groeiprestasie van groeiende varke (wontae et al., 2008). Aanvulling van MOS en fruktooligosakkaried kan ook die groeiprestasie van varke verbeter (Che et al., 2013; Duan et al., 2016; Wang et al., 2010; Wenner et al., 2013). Hierdie verslae dui daarop dat verskeie koolhidrate verskillende effekte op die groeiprestasie van varke het (tabel 2a).

3.2 dermfunksie

Stysel met 'n hoë am/ap-verhouding kan dermgesondheid verbeter (tribyrien(kan dit vir varke beskerm word) deur dermmorfologie te bevorder en dermfunksie wat verband hou met geen-ekspressie in speenvarke op te reguleer (Han et al., 2012; Xiang et al., 2011). Die verhouding van villi-hoogte tot villi-hoogte en uitsparingsdiepte van ileum en jejunum was hoër wanneer dit met 'n hoë vm-dieet gevoer is, en die totale apoptose-tempo van die dunderm was laer. Terselfdertyd het dit ook die uitdrukking van blokkerende gene in die duodenum en jejunum verhoog, terwyl die aktiwiteite van sukrose en maltase in die jejunum van gespeende varke in die hoë AP-groep verhoog is (Gao et al., 2020b). Net so het vorige werk bevind dat vm-ryke diëte die pH verminder het en AP-ryke diëte die totale aantal bakterieë in die blindederm van gespeende varke verhoog het (Gao et al., 2020A). Dieetvesel is die sleutelkomponent wat die dermontwikkeling en -funksie van varke beïnvloed. Die opgehoopte bewyse toon dat dieetvesel die dermmorfologie en versperringsfunksie van gespeende varke verbeter, en die voorkoms van diarree verminder (Chen et al., 2015; Lndber, 2014; Wu et al., 2018). 'n Tekort aan dieetvesel verhoog die vatbaarheid van patogene en benadeel die versperringsfunksie van die kolonslymvlies (Desai et al., 2016), terwyl die voeding van 'n hoogs onoplosbare veseldieet patogene kan voorkom deur die lengte van villi in varke te verhoog (hedemann et al., 2006). Die verskillende tipes vesels het verskillende effekte op die funksie van die kolon- en ileumversperring. Koringsemels- en ertjievesels verbeter die dermversperringsfunksie deur TLR2-geenuitdrukking te reguleer en dermmikrobiese gemeenskappe te verbeter in vergelyking met mielie- en sojaboonvesels (Chen et al., 2015). Langtermyn inname van ertjievesel kan metabolisme-verwante geen- of proteïenuitdrukking reguleer, waardeur die kolonversperring en immuunfunksie verbeter word (Che et al., 2014). Inulien in dieet kan dermversteurings in gespeende varke vermy deur dermdeurlaatbaarheid te verhoog (Awad et al., 2013). Dit is opmerklik dat die kombinasie van oplosbare (inulien) en onoplosbare vesel (sellulose) meer effektief is as alleen, wat voedingsabsorpsie en dermversperringsfunksie in gespeende varke kan verbeter (Chen et al., 2019). Die effek van dieetvesel op dermslymvlies hang af van hul komponente. 'n Vorige studie het bevind dat xylaan die dermversperringsfunksie bevorder het, sowel as veranderinge in bakteriese spektrum en metaboliete, en glukaan dermversperringsfunksie en mukosale gesondheid bevorder het, maar die aanvulling van sellulose het nie soortgelyke effekte in speenvarke getoon nie (Wu et al., 2018). Oligosakkariede kan as koolstofbronne vir die mikroörganismes in die boonste derm gebruik word in plaas daarvan om verteer en benut te word. Fruktose-aanvulling kan die dikte van die dermslymvlies, bottersuurproduksie, die aantal resessiewe selle en die proliferasie van dermepiteelselle in gespeende varke verhoog (Tsukahara et al., 2003). Pektien-oligosakkariede kan die dermversperringsfunksie verbeter en dermskade wat deur rotavirus in varkies veroorsaak word, verminder (Mao et al., 2017). Daarbenewens is gevind dat cos die groei van dermslymvlies aansienlik kan bevorder en die uitdrukking van blokkerende gene in varkies aansienlik kan verhoog (WAN, Jiang, et al. op 'n omvattende manier, wat dui daarop dat verskillende tipes koolhidrate die dermfunksie van varkies kan verbeter (tabel 2b).

Opsomming en Vooruitsig

Koolhidrate is die hoofenergiebron van varke, wat bestaan ​​uit verskeie monosakkariede, disakkariede, oligosakkariede en polisakkariede. Terme gebaseer op fisiologiese eienskappe help om te fokus op die potensiële gesondheidsfunksies van koolhidrate en verbeter die akkuraatheid van koolhidraatklassifikasie. Verskillende strukture en tipes koolhidrate het verskillende effekte op die handhawing van groeiprestasie, die bevordering van dermfunksie en mikrobiese balans, en die regulering van lipied- en glukosemetabolisme. Die moontlike meganisme van koolhidraatregulering van lipied- en glukosemetabolisme is gebaseer op hul metaboliete (SCFA's), wat deur dermmikrobiota gefermenteer word. Spesifiek kan koolhidrate in die dieet glukosemetabolisme reguleer deur scfas-gpr43 / 41-glp1 / PYY en ampk-g6pase / PEPCK-paaie, en lipiedmetabolisme reguleer deur scfas-gpr43 / 41 en amp / atp-ampk-paaie. Boonop, wanneer verskillende tipes koolhidrate in die beste kombinasie is, kan die groeiprestasie en gesondheidsfunksie van varke verbeter word.

Dit is opmerklik dat die potensiële funksies van koolhidrate in proteïen- en geenekspressie en metaboliese regulering ontdek sal word deur gebruik te maak van hoë-deurset funksionele proteomika-, genomika- en metabonomika-metodes. Laastens, maar nie die minste nie, is die evaluering van verskillende koolhidraatkombinasies 'n voorvereiste vir die studie van diverse koolhidraatdiëte in varkproduksie.

Bron: Dierewetenskapjoernaal