Resum

El major progrés en la investigació dels carbohidrats en la nutrició i la salut porcina és la classificació més clara dels carbohidrats, que no només es basa en la seva estructura química, sinó també en les seves característiques fisiològiques. A més de ser la principal font d'energia, els diferents tipus i estructures de carbohidrats són beneficiosos per a les funcions nutricionals i de salut dels porcs. Estan implicats en la promoció del rendiment del creixement i la funció intestinal dels porcs, la regulació de la comunitat microbiana intestinal i la regulació del metabolisme dels lípids i la glucosa. El mecanisme bàsic dels carbohidrats és a través dels seus metabòlits (àcids grassos de cadena curta [AGCC]) i principalment a través de les vies scfas-gpr43 / 41-pyy / GLP1, AGCC amp / atp-ampk i scfas-ampk-g6pase / PEPCK per regular el metabolisme dels greixos i la glucosa. Nous estudis han avaluat la combinació òptima de diferents tipus i estructures de carbohidrats, que poden millorar el rendiment del creixement i la digestibilitat dels nutrients, promoure la funció intestinal i augmentar l'abundància de bacteris productors de butirat en els porcs. En general, les proves convincents donen suport a la idea que els carbohidrats tenen un paper important en les funcions nutricionals i de salut dels porcs. A més, la determinació de la composició dels carbohidrats tindrà valor teòric i pràctic per al desenvolupament de la tecnologia de balanç de carbohidrats en porcs.

1. Prefaci

Els carbohidrats polimèrics, el midó i els polisacàrids no midulosos (NSP) són els principals components de les dietes i les principals fonts d'energia dels porcs, representant del 60% al 70% de la ingesta energètica total (Bach Knudsen). Cal destacar que la varietat i l'estructura dels carbohidrats són molt complexes, cosa que té efectes diferents en els porcs. Estudis anteriors han demostrat que l'alimentació amb midó amb diferent proporció d'amilosa i amilosa (AM/AP) té una resposta fisiològica òbvia al rendiment de creixement dels porcs (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008). Es creu que la fibra dietètica, composta principalment per NSP, redueix la utilització de nutrients i el valor energètic net dels animals monogàstrics (NOBLET i le, 2001). Tanmateix, la ingesta de fibra dietètica no va afectar el rendiment de creixement dels garrins (Han & Lee, 2005). Cada cop hi ha més evidències que demostren que la fibra dietètica millora la morfologia intestinal i la funció de barrera dels garrins, i redueix la incidència de diarrea (Chen et al., 2015; Lndberg, 2014; Wu et al., 2018). Per tant, és urgent estudiar com utilitzar eficaçment els hidrats de carboni complexos en la dieta, especialment els pinsos rics en fibra. Les característiques estructurals i taxonòmiques dels hidrats de carboni i les seves funcions nutricionals i de salut per als porcs s'han de descriure i tenir en compte en les formulacions de pinsos. El poliinsaturat i el midó resistent (RS) són els principals hidrats de carboni no digeribles (wey et al., 2011), mentre que la microbiota intestinal fermenta els hidrats de carboni no digeribles en àcids grassos de cadena curta (AGCC); Turnbaugh et al., 2006). A més, alguns oligosacàrids i polisacàrids es consideren probiòtics per als animals, que es poden utilitzar per estimular la proporció de Lactobacillus i Bifidobacterium a l'intestí (Mikkelsen et al., 2004; M ø LBAK et al., 2007; Wellock et al., 2008). S'ha informat que la suplementació amb oligosacàrids millora la composició de la microbiota intestinal (de Lange et al., 2010). Per tal de minimitzar l'ús de promotors de creixement antimicrobians en la producció porcina, és important trobar altres maneres d'aconseguir una bona salut animal. Hi ha l'oportunitat d'afegir més varietat d'hidrats de carboni a l'alimentació porcina. Cada cop hi ha més evidències que mostren que la combinació òptima de midó, NSP i MOS pot promoure el rendiment del creixement i la digestibilitat dels nutrients, augmentar el nombre de bacteris productors de butirat i millorar el metabolisme lipídic dels porcs deslletats fins a cert punt (Zhou, Chen, et al., 2020; Zhou, Yu, et al., 2020). Per tant, l'objectiu d'aquest article és revisar la recerca actual sobre el paper clau dels carbohidrats en la promoció del rendiment del creixement i la funció intestinal, la regulació de la comunitat microbiana intestinal i la salut metabòlica, i explorar la combinació de carbohidrats dels porcs.

2. Classificació dels carbohidrats

Els carbohidrats dietètics es poden classificar segons la seva mida molecular, el grau de polimerització (DP), el tipus de connexió (a o b) i la composició dels monòmers individuals (Cummings, Stephen, 2007). Cal destacar que la classificació principal dels carbohidrats es basa en el seu DP, com ara monosacàrids o disacàrids (DP, 1-2), oligosacàrids (DP, 3-9) i polisacàrids (DP, ≥ 10), que estan compostos de midó, NSP i enllaços glicosídics (Cummings, Stephen, 2007; Englyst et al., 2007; Taula 1). L'anàlisi química és necessària per comprendre els efectes fisiològics i sobre la salut dels carbohidrats. Amb una identificació química més completa dels carbohidrats, és possible agrupar-los segons els seus efectes sobre la salut i fisiològics i incloure'ls en el pla de classificació general (englyst et al., 2007). Els carbohidrats (monosacàrids, disacàrids i la majoria de midons) que poden ser digerits pels enzims de l'hoste i absorbits a l'intestí prim es defineixen com a carbohidrats digestibles o disponibles (Cummings, Stephen, 2007). Els carbohidrats que són resistents a la digestió intestinal, o que s'absorbeixen i metabolitzen malament, però que poden ser degradats per fermentació microbiana es consideren carbohidrats resistents, com ara la majoria de les NSP, els oligosacàrids indigestibles i els RS. Essencialment, els carbohidrats resistents es defineixen com a indigestibles o inutilitzables, però proporcionen una descripció relativament més precisa de la classificació dels carbohidrats (englyst et al., 2007).

3.1 rendiment de creixement

El midó està compost de dos tipus de polisacàrids. L'amilosa (AM) és un tipus de midó lineal amb enllaç α(1-4) de dextran, i l'amilopectina (AP) és un dextran amb enllaç α(1-4) que conté aproximadament un 5% de dextran α(1-6) per formar una molècula ramificada (tester et al., 2004). A causa de les diferents configuracions i estructures moleculars, els midons rics en AP són fàcils de digerir, mentre que els midons rics en am no són fàcils de digerir (Singh et al., 2010). Estudis anteriors han demostrat que l'alimentació amb midó amb diferents proporcions d'AM/AP té respostes fisiològiques significatives al rendiment de creixement dels porcs (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008). La ingesta d'aliment i l'eficiència alimentària dels porcs deslletats disminueixen amb l'augment de l'AM (regmi et al., 2011). Tanmateix, les proves emergents indiquen que les dietes amb una major quantitat de fibra dietètica (AM) augmenten el guany diari mitjà i l'eficiència alimentària dels porcs en creixement (Li et al., 2017; Wang et al., 2019). A més, alguns científics han informat que l'alimentació amb diferents proporcions d'AM/PA de midó no va afectar el rendiment de creixement dels garrins deslletats (Gao et al., 2020A; Yang et al., 2015), mentre que una dieta rica en PA va augmentar la digestibilitat dels nutrients dels porcs deslletats (Gao et al., 2020A). La fibra dietètica és una petita part dels aliments que provenen de les plantes. Un problema important és que una major quantitat de fibra dietètica s'associa amb una menor utilització de nutrients i un menor valor energètic net (noble i Le, 2001). Per contra, una ingesta moderada de fibra no va afectar el rendiment de creixement dels porcs deslletats (Han i Lee, 2005; Zhang et al., 2013). Els efectes de la fibra dietètica sobre la utilització de nutrients i el valor energètic net es veuen afectats per les característiques de la fibra, i les diferents fonts de fibra poden ser molt diferents (Indber, 2014). En porcs deslletats, la suplementació amb fibra de pèsol va tenir una taxa de conversió alimentària més alta que l'alimentació amb fibra de blat de moro, fibra de soja i fibra de segó de blat (Chen et al., 2014). De la mateixa manera, els garrins deslletats tractats amb segó de blat de moro i segó de blat van mostrar una major eficiència alimentària i augment de pes que els tractats amb closca de soja (Zhao et al., 2018). Curiosament, no hi va haver diferència en el rendiment de creixement entre el grup de fibra de segó de blat i el grup d'inulina (Hu et al., 2020). A més, en comparació amb els garrins del grup de cel·lulosa i del grup de xilan, la suplementació va ser més efectiva. El β-glucà perjudica el rendiment de creixement dels garrins (Wu et al., 2018). Els oligosacàrids són carbohidrats de baix pes molecular, intermedis entre els sucres i els polisacàrids (Voragen, 1998). Tenen importants propietats fisiològiques i fisicoquímiques, com ara un baix valor calòric i l'estimulació del creixement de bacteris beneficiosos, per la qual cosa es poden utilitzar com a probiòtics dietètics (Bauer et al., 2006; Mussatto i mancilha, 2007). La suplementació amb oligosacàrids de quitosà (COS) pot millorar la digestibilitat dels nutrients, reduir la incidència de diarrea i millorar la morfologia intestinal, millorant així el rendiment de creixement dels porcs deslletats (Zhou et al., 2012). A més, les dietes suplementades amb cos poden millorar el rendiment reproductiu de les truges (el nombre de garrins vius) (Cheng et al., 2015; Wan et al., 2017) i el rendiment de creixement dels porcs en creixement (wontae et al., 2008). La suplementació amb MOS i fructooligosacàrids també pot millorar el rendiment de creixement dels porcs (Che et al., 2013; Duan et al., 2016; Wang et al., 2010; Wenner et al., 2013). Aquests informes indiquen que diversos carbohidrats tenen efectes diferents sobre el rendiment de creixement dels porcs (taula 2a).

3.2 funció intestinal

El midó amb una alta proporció am/ap pot millorar la salut intestinaltribirinaes pot protegir per al porc) promovent la morfologia intestinal i regulant a l'alça la funció intestinal relacionada amb l'expressió gènica en porcs deslletats (Han et al., 2012; Xiang et al., 2011). La relació entre l'alçada de les vellositats i l'alçada de les vellositats i la profunditat del recés de l'ili i el jejú va ser més alta quan es van alimentar amb una dieta rica en fibra, i la taxa d'apoptosi total de l'intestí prim va ser més baixa. Al mateix temps, també va augmentar l'expressió de gens bloquejadors al duodè i al jejú, mentre que en el grup amb alt contingut en fibra, les activitats de la sacarosa i la maltasa al jejú dels porcs deslletats van augmentar (Gao et al., 2020b). De la mateixa manera, treballs anteriors van trobar que les dietes riques en fibra reduïen el pH i les dietes riques en fibra van augmentar el nombre total de bacteris al cec dels porcs deslletats (Gao et al., 2020A). La fibra dietètica és el component clau que afecta el desenvolupament i la funció intestinal dels porcs. L'evidència acumulada demostra que la fibra dietètica millora la morfologia intestinal i la funció de barrera dels porcs deslletats i redueix la incidència de diarrea (Chen et al., 2015; Lndber, 2014; Wu et al., 2018). La deficiència de fibra dietètica augmenta la susceptibilitat als patògens i deteriora la funció de barrera de la mucosa del còlon (Desai et al., 2016), mentre que l'alimentació amb una dieta de fibra altament insoluble pot prevenir els patògens augmentant la longitud de les vellositats en els porcs (hedemann et al., 2006). Els diferents tipus de fibres tenen efectes diferents sobre la funció de la barrera del còlon i l'ili. Les fibres de segó de blat i pèsols milloren la funció de barrera intestinal regulant l'expressió del gen TLR2 i millorant les comunitats microbianes intestinals en comparació amb les fibres de blat de moro i soja (Chen et al., 2015). La ingestió a llarg termini de fibra de pèsols pot regular l'expressió gènica o proteica relacionada amb el metabolisme, millorant així la barrera del còlon i la funció immunitària (Che et al., 2014). La inulina a la dieta pot evitar les alteracions intestinals en els garrins deslletats augmentant la permeabilitat intestinal (Awad et al., 2013). Cal destacar que la combinació de fibra soluble (inulina) i insoluble (cel·lulosa) és més eficaç que per si sola, cosa que pot millorar l'absorció nutricional i la funció de barrera intestinal en els porcs deslletats (Chen et al., 2019). L'efecte de la fibra dietètica sobre la mucosa intestinal depèn dels seus components. Un estudi previ va trobar que el xilà promovia la funció de barrera intestinal, així com canvis en l'espectre bacterià i els metabòlits, i el glucà promovia la funció de barrera intestinal i la salut de la mucosa, però la suplementació amb cel·lulosa no va mostrar efectes similars en els porcs deslletats (Wu et al., 2018). Els oligosacàrids es poden utilitzar com a fonts de carboni per als microorganismes de l'intestí superior en lloc de ser digerits i utilitzats. La suplementació amb fructosa pot augmentar el gruix de la mucosa intestinal, la producció d'àcid butíric, el nombre de cèl·lules recessives i la proliferació de cèl·lules epitelials intestinals en els porcs deslletats (Tsukahara et al., 2003). Els oligosacàrids de pectina poden millorar la funció de barrera intestinal i reduir el dany intestinal causat pel rotavirus en els garrins (Mao et al., 2017). A més, s'ha descobert que el cos pot promoure significativament el creixement de la mucosa intestinal i augmentar significativament l'expressió de gens bloquejadors en els garrins (WAN, Jiang, et al. d'una manera integral, això indica que diferents tipus d'hidrats de carboni poden millorar la funció intestinal dels garrins (taula 2b).

Resum i perspectiva

Els carbohidrats són la principal font d'energia dels porcs, que es compon de diversos monosacàrids, disacàrids, oligosacàrids i polisacàrids. Els termes basats en característiques fisiològiques ajuden a centrar-se en les possibles funcions de salut dels carbohidrats i a millorar la precisió de la classificació dels carbohidrats. Diferents estructures i tipus de carbohidrats tenen diferents efectes en el manteniment del rendiment del creixement, la promoció de la funció intestinal i l'equilibri microbià, i la regulació del metabolisme dels lípids i la glucosa. El possible mecanisme de regulació del metabolisme dels lípids i la glucosa per part dels carbohidrats es basa en els seus metabòlits (AGCC), que són fermentats per la microbiota intestinal. Concretament, els carbohidrats de la dieta poden regular el metabolisme de la glucosa a través de les vies scfas-gpr43/41-glp1/PYY i ampk-g6pasa/PEPCK, i regular el metabolisme dels lípids a través de les vies scfas-gpr43/41 i amp/atp-ampk. A més, quan diferents tipus de carbohidrats es troben en la millor combinació, es pot millorar el rendiment del creixement i la funció de salut dels porcs.

Val la pena assenyalar que les funcions potencials dels carbohidrats en l'expressió de proteïnes i gens i la regulació metabòlica es descobriran mitjançant mètodes d'alt rendiment de proteòmica funcional, genòmica i metabolòmica. Finalment, l'avaluació de diferents combinacions de carbohidrats és un requisit previ per a l'estudi de diverses dietes de carbohidrats en la producció porcina.

Font: Revista de Ciències Animals