Abstrak

Ang pinakamalaking pag-unlad ng pananaliksik sa carbohydrate sa nutrisyon at kalusugan ng baboy ay ang mas malinaw na klasipikasyon ng carbohydrate, na hindi lamang batay sa kemikal na istruktura nito, kundi pati na rin sa mga katangiang pisyolohikal nito. Bukod sa pagiging pangunahing pinagmumulan ng enerhiya, ang iba't ibang uri at istruktura ng carbohydrates ay kapaki-pakinabang sa nutrisyon at mga tungkulin sa kalusugan ng mga baboy. Kasangkot ang mga ito sa pagtataguyod ng pagganap ng paglaki at tungkulin sa bituka ng mga baboy, pag-regulate sa komunidad ng microbial sa bituka, at pag-regulate sa metabolismo ng mga lipid at glucose. Ang pangunahing mekanismo ng carbohydrate ay sa pamamagitan ng mga metabolite nito (short chain fatty acids [SCFAs]) at pangunahin sa pamamagitan ng scfas-gpr43 / 41-pyy / GLP1, SCFAs amp / atp-ampk at scfas-ampk-g6pase / PEPCK pathways upang makontrol ang metabolismo ng taba at glucose. Sinuri ng mga bagong pag-aaral ang pinakamainam na kumbinasyon ng iba't ibang uri at istruktura ng carbohydrates, na maaaring mapabuti ang pagganap ng paglaki at pagkatunaw ng sustansya, itaguyod ang tungkulin sa bituka, at dagdagan ang kasaganaan ng butyrate producing bacteria sa mga baboy. Sa pangkalahatan, sinusuportahan ng nakakakumbinsing ebidensya ang pananaw na ang carbohydrates ay gumaganap ng mahalagang papel sa mga tungkulin sa nutrisyon at kalusugan ng mga baboy. Bukod pa rito, ang pagtukoy sa komposisyon ng carbohydrate ay magkakaroon ng teoretikal at praktikal na halaga para sa pagpapaunlad ng teknolohiya sa balanse ng carbohydrate sa mga baboy.

1. Paunang Salita

Ang mga polymeric carbohydrates, starch, at non-starch polysaccharides (NSP) ang mga pangunahing bahagi ng diyeta at pangunahing pinagmumulan ng enerhiya ng mga baboy, na bumubuo sa 60% - 70% ng kabuuang paggamit ng enerhiya (Bach Knudsen). Mahalagang tandaan na ang iba't ibang uri at istruktura ng mga carbohydrates ay napakakumplikado, na may iba't ibang epekto sa mga baboy. Ipinakita ng mga nakaraang pag-aaral na ang pagpapakain ng starch na may iba't ibang amylose sa amylose (AM/AP) ratio ay may malinaw na pisyolohikal na tugon sa paglago ng mga baboy (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008). Ang dietary fiber, na pangunahing binubuo ng NSP, ay pinaniniwalaang nakakabawas sa paggamit ng sustansya at net energy value ng mga monogastric na hayop (NOBLET at le, 2001). Gayunpaman, ang paggamit ng dietary fiber ay hindi nakaapekto sa paglago ng mga biik (Han & Lee, 2005). Parami nang parami ang ebidensya na nagpapakita na ang dietary fiber ay nagpapabuti sa morpolohiya ng bituka at barrier function ng mga biik, at binabawasan ang insidente ng pagtatae (Chen et al., 2015; Lndberg, 2014; Wu et al., 2018). Samakatuwid, mahalagang pag-aralan kung paano epektibong magagamit ang mga complex carbohydrates sa diyeta, lalo na ang mga pakain na mayaman sa fiber. Ang mga istruktura at taxonomic na katangian ng carbohydrates at ang kanilang mga nutritional at health function para sa mga baboy ay dapat ilarawan at isaalang-alang sa mga formulation ng pakain. Ang NSP at resistant starch (RS) ang pangunahing hindi natutunaw na carbohydrates (wey et al., 2011), habang ang intestinal microbiota ay nag-ferment ng mga hindi natutunaw na carbohydrates sa mga short chain fatty acids (SCFAs); Turnbaugh et al., 2006). Bukod pa rito, ang ilang oligosaccharides at polysaccharides ay itinuturing na probiotics ng mga hayop, na maaaring gamitin upang pasiglahin ang proporsyon ng Lactobacillus at Bifidobacterium sa bituka (Mikkelsen et al., 2004; Mø LBAK et al., 2007; Wellock et al., 2008). Naiulat na ang suplemento ng Oligosaccharide ay nagpapabuti sa komposisyon ng intestinal microbiota (de Lange et al., 2010). Upang mabawasan ang paggamit ng mga antimicrobial growth promoter sa pag-aalaga ng baboy, mahalagang makahanap ng iba pang mga paraan upang makamit ang mabuting kalusugan ng hayop. May pagkakataon na magdagdag ng mas maraming uri ng carbohydrates sa pagkain ng baboy. Parami nang parami ang ebidensya na nagpapakita na ang pinakamainam na kumbinasyon ng starch, NSP at MOS ay maaaring magsulong ng paglago at pagkatunaw ng sustansya, mapataas ang bilang ng mga bacteria na gumagawa ng butyrate, at mapabuti ang metabolismo ng lipid ng mga inawat na baboy sa isang tiyak na lawak (Zhou, Chen, et al., 2020; Zhou, Yu, et al., 2020). Samakatuwid, ang layunin ng papel na ito ay upang suriin ang kasalukuyang pananaliksik sa pangunahing papel ng carbohydrate sa pagtataguyod ng paglago at paggana ng bituka, pagkontrol sa komunidad ng microbial sa bituka at kalusugan ng metabolismo, at upang tuklasin ang kombinasyon ng carbohydrate ng mga baboy.

2. Pag-uuri ng mga karbohidrat

Ang mga dietary carbohydrates ay maaaring uriin ayon sa kanilang laki ng molekula, antas ng polimerisasyon (DP), uri ng koneksyon (a o b) at komposisyon ng mga indibidwal na monomer (Cummings, Stephen, 2007). Mahalagang tandaan na ang pangunahing klasipikasyon ng mga carbohydrates ay batay sa kanilang DP, tulad ng monosaccharides o disaccharides (DP, 1-2), oligosaccharides (DP, 3-9) at polysaccharides (DP, ≥ 10), na binubuo ng starch, NSP at glycosidic bonds (Cummings, Stephen, 2007; Englyst et aL., 2007; Table 1). Kinakailangan ang pagsusuring kemikal upang maunawaan ang mga epektong pisyolohikal at pangkalusugan ng mga carbohydrates. Sa mas komprehensibong kemikal na pagkakakilanlan ng mga carbohydrates, posibleng pangkatin ang mga ito ayon sa kanilang mga epektong pangkalusugan at pisyolohikal at maisama ang mga ito sa pangkalahatang plano ng klasipikasyon (englyst et al., 2007). Ang mga carbohydrates (monosaccharides, disaccharides, at karamihan sa mga starch) na maaaring matunaw ng mga host enzyme at masipsip sa maliit na bituka ay binibigyang kahulugan bilang natutunaw o magagamit na carbohydrates (Cummings, Stephen, 2007). Ang mga carbohydrates na lumalaban sa panunaw ng bituka, o hindi mahusay na nasisipsip at na-metabolize, ngunit maaaring masira ng microbial fermentation ay itinuturing na resistant carbohydrates, tulad ng karamihan sa NSP, indigestible oligosaccharides at RS. Sa esensya, ang resistant carbohydrates ay binibigyang kahulugan bilang indigestible o hindi magagamit, ngunit nagbibigay ng mas tumpak na paglalarawan ng klasipikasyon ng mga carbohydrates (englyst et al., 2007).

3.1 pagganap ng paglago

Ang starch ay binubuo ng dalawang uri ng polysaccharides. Ang Amylose (AM) ay isang uri ng linear starch na α（1-4) linked dextran, ang amylopectin (AP) ay isang α（1-4) linked dextran, na naglalaman ng humigit-kumulang 5% dextran α（1-6) upang bumuo ng isang branched molecule (tester et al., 2004). Dahil sa iba't ibang molecular configuration at structure, ang mga AP rich starch ay madaling tunawin, habang ang mga AM rich starch ay hindi madaling tunawin (Singh et al., 2010). Ipinakita ng mga nakaraang pag-aaral na ang pagpapakain ng starch na may iba't ibang AM/AP ratio ay may makabuluhang physiological responses sa growth performance ng mga baboy (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008). Ang paggamit ng feed at feed efficiency ng mga inalis sa suso na baboy ay bumaba kasabay ng pagtaas ng AM (regmi et al., 2011). Gayunpaman, may mga umuusbong na ebidensya na nag-uulat na ang mga diyeta na may mas mataas na am ay nagpapataas ng average na pang-araw-araw na pagtaas ng timbang at kahusayan sa pagkain ng mga lumalaking baboy (Li et al., 2017; Wang et al., 2019). Bukod pa rito, iniulat ng ilang siyentipiko na ang pagpapakain ng iba't ibang AM/AP ratio ng starch ay hindi nakakaapekto sa performance ng paglaki ng mga inawat na baboy (Gao et al., 2020A; Yang et al., 2015), habang ang mataas na AP diet ay nagpapataas sa nutrient digestibility ng mga inawat na baboy (Gao et al., 2020A). Ang dietary fiber ay isang maliit na bahagi ng pagkain na nagmumula sa mga halaman. Ang isang pangunahing problema ay ang mas mataas na dietary fiber ay nauugnay sa mas mababang paggamit ng nutrisyon at mas mababang net energy value (noble & Le, 2001). Sa kabaligtaran, ang katamtamang paggamit ng fiber ay hindi nakakaapekto sa performance ng paglaki ng mga inawat na baboy (Han & Lee, 2005; Zhang et al., 2013). Ang mga epekto ng dietary fiber sa paggamit ng sustansya at netong halaga ng enerhiya ay apektado ng mga katangian ng hibla, at ang iba't ibang pinagmumulan ng hibla ay maaaring ibang-iba (Lndber, 2014). Sa mga inalis sa suso na baboy, ang suplemento gamit ang pea fiber ay may mas mataas na rate ng conversion ng pagkain kaysa sa pagpapakain ng corn fiber, soybean fiber at wheat bran fiber (Chen et al., 2014). Gayundin, ang mga inalis sa suso na biik na ginamitan ng corn bran at wheat bran ay nagpakita ng mas mataas na kahusayan sa pagkain at pagtaas ng timbang kaysa sa mga ginamitan ng soybean hull (Zhao et al., 2018). Kapansin-pansin, walang pagkakaiba sa performance ng paglaki sa pagitan ng wheat bran fiber group at ng inulin group (Hu et al., 2020). Bilang karagdagan, kumpara sa mga biik sa cellulose group at xylan group, ang suplemento ay mas epektibo. Ang β-Glucan ay nakakasira sa performance ng paglaki ng mga biik (Wu et al., 2018). Ang mga oligosaccharide ay low molecular weight carbohydrates, nasa pagitan ng mga asukal at polysaccharides (voragen, 1998). Mayroon silang mahahalagang katangiang pisyolohikal at pisiko-kemikal, kabilang ang mababang halaga ng kaloriya at pagpapasigla sa paglaki ng mga kapaki-pakinabang na bakterya, kaya maaari itong gamitin bilang mga probiotic sa pagkain (Bauer et al., 2006; Mussatto at mancilha, 2007). Ang pagdaragdag ng chitosan oligosaccharide (COS) ay maaaring mapabuti ang pagkatunaw ng mga sustansya, mabawasan ang insidente ng pagtatae at mapabuti ang morpolohiya ng bituka, kaya mapapabuti ang pagganap ng paglaki ng mga inahing baboy (Zhou et al., 2012). Bilang karagdagan, ang mga diyeta na may kasamang cos ay maaaring mapabuti ang pagganap ng reproduktibo ng mga inahin (ang bilang ng mga buhay na biik) (Cheng et al., 2015; Wan et al., 2017) at pagganap ng paglaki ng mga lumalaking baboy (wontae et al., 2008). Ang suplemento ng MOS at fructooligosaccharide ay maaari ring mapabuti ang paglago ng mga baboy (Che et al., 2013; Duan et al., 2016; Wang et al., 2010; Wenner et al., 2013). Ipinapahiwatig ng mga ulat na ito na ang iba't ibang carbohydrates ay may iba't ibang epekto sa paglago ng mga baboy (talahanayan 2a).

3.2 tungkulin ng bituka

Ang mataas na am/ap ratio ng starch ay maaaring magpabuti sa kalusugan ng bituka (tribyrin(maaaring protektahan ito para sa baboy) sa pamamagitan ng pagtataguyod ng morpolohiya ng bituka at pagpapahusay sa pag-regulate ng tungkulin ng bituka na may kaugnayan sa ekspresyon ng gene sa mga baboy na inawat sa suso (Han et al., 2012; Xiang et al., 2011). Ang ratio ng taas ng villi sa taas ng villi at lalim ng recess ng ileum at jejunum ay mas mataas kapag pinakain ng mataas na diyeta sa umaga, at ang kabuuang rate ng apoptosis ng maliit na bituka ay mas mababa. Kasabay nito, pinataas din nito ang ekspresyon ng mga humaharang na gene sa duodenum at jejunum, habang sa grupong mataas ang AP, ang mga aktibidad ng sucrose at maltase sa jejunum ng mga baboy na inawat sa suso ay tumaas (Gao et al., 2020b). Katulad nito, natuklasan ng mga nakaraang pag-aaral na ang mga diyeta na mayaman sa umaga na may mababang pH at ang mga diyeta na mayaman sa AP ay nagpapataas ng kabuuang bilang ng bacteria sa caecum ng mga baboy na inawat sa suso (Gao et al., 2020A). Ang dietary fiber ang pangunahing sangkap na nakakaapekto sa pag-unlad at tungkulin ng bituka ng mga baboy. Ipinapakita ng mga naipon na ebidensya na ang dietary fiber ay nagpapabuti sa morpolohiya ng bituka at barrier function ng mga inalis sa suso na baboy, at binabawasan ang insidente ng pagtatae (Chen et al., 2015; Lndber, 2014; Wu et al., 2018). Ang kakulangan sa dietary fiber ay nagpapataas ng susceptibility ng mga pathogen at nagpapahina sa barrier function ng colon mucosa (Desai et al., 2016), habang ang pagpapakain ng highly insoluble fiber diet ay maaaring pumigil sa mga pathogen sa pamamagitan ng pagpapahaba ng villi sa mga baboy (hedemann et al., 2006). Ang iba't ibang uri ng fiber ay may iba't ibang epekto sa function ng colon at ileum barrier. Ang wheat bran at pea fibers ay nagpapahusay sa gut barrier function sa pamamagitan ng pag-regulate ng TLR2 gene expression at pagpapabuti ng intestinal microbial communities kumpara sa corn at soybean fibers (Chen et al., 2015). Ang pangmatagalang pag-inom ng pea fiber ay maaaring mag-regulate ng metabolism related gene o protein expression, sa gayon ay nagpapabuti sa colon barrier at immune function (Che et al., 2014). Ang inulin sa diyeta ay maaaring makaiwas sa pagkagambala sa bituka ng mga inawat na baboy sa pamamagitan ng pagpapataas ng intestinal permeability (Awad et al., 2013). Mahalagang tandaan na ang kombinasyon ng soluble (inulin) at insoluble fiber (cellulose) ay mas epektibo kaysa sa nag-iisa, na maaaring mapabuti ang nutritional absorption at intestinal barrier function sa mga inawat na baboy (Chen et al., 2019). Ang epekto ng dietary fiber sa intestinal mucosa ay nakasalalay sa kanilang mga bahagi. Natuklasan sa isang nakaraang pag-aaral na ang xylan ay nagtataguyod ng intestinal barrier function, pati na rin ang mga pagbabago sa bacterial spectrum at metabolites, at ang glucan ay nagtataguyod ng intestinal barrier function at mucosal health, ngunit ang supplementation ng cellulose ay hindi nagpakita ng katulad na epekto sa mga inawat na baboy (Wu et al., 2018). Ang mga oligosaccharides ay maaaring gamitin bilang mga pinagmumulan ng carbon para sa mga microorganism sa itaas na bituka sa halip na tunawin at gamitin. Ang supplementation ng fructose ay maaaring magpataas ng kapal ng intestinal mucosa, produksyon ng butyric acid, ang bilang ng mga recessive cell at ang pagdami ng mga intestinal epithelial cell sa mga inawat na baboy (Tsukahara et al., 2003). Ang mga pectin oligosaccharides ay maaaring mapabuti ang tungkulin ng intestinal barrier at mabawasan ang pinsala sa bituka na dulot ng rotavirus sa mga biik (Mao et al., 2017). Bukod pa rito, natuklasan na ang cos ay maaaring makabuluhang magsulong ng paglaki ng intestinal mucosa at makabuluhang mapataas ang ekspresyon ng mga blocking gene sa mga biik (WAN, Jiang, et al. sa isang komprehensibong paraan, na nagpapahiwatig na ang iba't ibang uri ng carbohydrate ay maaaring mapabuti ang tungkulin ng bituka ng mga biik (talahanayan 2b).

Buod at Inaasahan

Ang carbohydrate ang pangunahing pinagmumulan ng enerhiya ng mga baboy, na binubuo ng iba't ibang monosaccharides, disaccharides, oligosaccharides at polysaccharides. Ang mga terminong batay sa mga katangiang pisyolohikal ay nakakatulong upang tumuon sa mga potensyal na tungkulin sa kalusugan ng mga carbohydrate at mapabuti ang katumpakan ng pag-uuri ng carbohydrate. Ang iba't ibang istruktura at uri ng carbohydrate ay may iba't ibang epekto sa pagpapanatili ng pagganap ng paglaki, pagtataguyod ng tungkulin ng bituka at balanse ng microbial, at pag-regulate ng metabolismo ng lipid at glucose. Ang posibleng mekanismo ng regulasyon ng carbohydrate sa metabolismo ng lipid at glucose ay batay sa kanilang mga metabolite (SCFAs), na pinabuburo ng microbiota ng bituka. Sa partikular, ang carbohydrate sa diyeta ay maaaring mag-regulate ng metabolismo ng glucose sa pamamagitan ng scfas-gpr43 / 41-glp1 / PYY at ampk-g6pase / PEPCK pathways, at mag-regulate ng metabolismo ng lipid sa pamamagitan ng scfas-gpr43 / 41 at amp / atp-ampk pathways. Bilang karagdagan, kapag ang iba't ibang uri ng carbohydrates ay nasa pinakamahusay na kumbinasyon, ang pagganap ng paglaki at tungkulin ng kalusugan ng mga baboy ay maaaring mapabuti.

Mahalagang tandaan na ang mga potensyal na tungkulin ng carbohydrate sa protina at ekspresyon ng gene at regulasyon ng metabolismo ay matutuklasan gamit ang mga high-throughput functional proteomics, genomics at metabonomics methods. Panghuli ngunit hindi pinakamahalaga, ang pagsusuri ng iba't ibang kombinasyon ng carbohydrate ay isang kinakailangan para sa pag-aaral ng magkakaibang carbohydrate diets sa pag-aalaga ng baboy.

Pinagmulan: Animal Science Journal