Resumo

O maior avance na investigación dos carbohidratos na nutrición e saúde dos porcos é a clasificación máis clara dos carbohidratos, que non só se basea na súa estrutura química, senón tamén nas súas características fisiolóxicas. Ademais de seren a principal fonte de enerxía, os diferentes tipos e estruturas de carbohidratos son beneficiosos para as funcións nutricionais e sanitarias dos porcos. Están implicados na promoción do rendemento de crecemento e a función intestinal dos porcos, na regulación da comunidade microbiana intestinal e na regulación do metabolismo dos lípidos e a glicosa. O mecanismo básico dos carbohidratos é a través dos seus metabolitos (ácidos graxos de cadea curta [AGCC]) e principalmente a través das vías scfas-gpr43 / 41-pyy / GLP1, AGCC amp / atp-ampk e scfas-ampk-g6pase / PEPCK para regular o metabolismo das graxas e a glicosa. Novos estudos avaliaron a combinación óptima de diferentes tipos e estruturas de carbohidratos, que poden mellorar o rendemento de crecemento e a dixestibilidade dos nutrientes, promover a función intestinal e aumentar a abundancia de bacterias produtoras de butirato nos porcos. En xeral, as evidencias convincentes apoian a opinión de que os carbohidratos desempeñan un papel importante nas funcións nutricionais e sanitarias dos porcos. Ademais, a determinación da composición dos carbohidratos terá valor teórico e práctico para o desenvolvemento da tecnoloxía de equilibrio de carbohidratos en porcos.

1. Prefacio

Os carbohidratos poliméricos, os polisacáridos de amidón e os non amidón (NSP) son os principais compoñentes das dietas e as principais fontes de enerxía dos porcos, representando entre o 60 % e o 70 % da inxesta enerxética total (Bach Knudsen). Cómpre sinalar que a variedade e a estrutura dos carbohidratos son moi complexas, o que ten diferentes efectos nos porcos. Estudos previos demostraron que a alimentación con amidón con diferente proporción de amilosa e amilosa (AM/AP) ten unha resposta fisiolóxica obvia ao rendemento de crecemento dos porcos (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008). Crese que a fibra dietética, composta principalmente por NSP, reduce a utilización de nutrientes e o valor enerxético neto dos animais monogástricos (NOBLET e le, 2001). Non obstante, a inxesta de fibra dietética non afectou o rendemento de crecemento dos leitóns (Han & Lee, 2005). Cada vez hai máis evidencias que a fibra dietética mellora a morfoloxía intestinal e a función de barreira dos leitóns e reduce a incidencia de diarrea (Chen et al., 2015; Lndberg, 2014; Wu et al., 2018). Polo tanto, é urxente estudar como utilizar eficazmente os carbohidratos complexos na dieta, especialmente os pensos ricos en fibra. As características estruturais e taxonómicas dos carbohidratos e as súas funcións nutricionais e sanitarias para os porcos deben describirse e considerarse nas formulacións de pensos. O amidón NSP e o amidón resistente (RS) son os principais carbohidratos non dixeribles (wey et al., 2011), mentres que a microbiota intestinal fermenta os carbohidratos non dixeribles en ácidos graxos de cadea curta (AGCC); Turnbaugh et al., 2006). Ademais, algúns oligosacáridos e polisacáridos considéranse probióticos para os animais, que se poden empregar para estimular a proporción de Lactobacillus e Bifidobacterium no intestino (Mikkelsen et al., 2004; M ø LBAK et al., 2007; Wellock et al., 2008). Informouse de que a suplementación con oligosacáridos mellora a composición da microbiota intestinal (de Lange et al., 2010). Para minimizar o uso de promotores de crecemento antimicrobianos na produción porcina, é importante atopar outras formas de lograr unha boa saúde animal. Existe a oportunidade de engadir máis variedade de carbohidratos á alimentación porcina. Cada vez hai máis evidencias que demostran que a combinación óptima de amidón, NSP e MOS pode promover o rendemento do crecemento e a dixestibilidade dos nutrientes, aumentar o número de bacterias produtoras de butirato e mellorar o metabolismo lipídico dos porcos destetados ata certo punto (Zhou, Chen, et al., 2020; Zhou, Yu, et al., 2020). Polo tanto, o obxectivo deste artigo é revisar a investigación actual sobre o papel clave dos carbohidratos na promoción do rendemento do crecemento e a función intestinal, a regulación da comunidade microbiana intestinal e a saúde metabólica, e explorar a combinación de carbohidratos dos porcos.

2. Clasificación dos carbohidratos

Os carbohidratos da dieta pódense clasificar segundo o seu tamaño molecular, o grao de polimerización (DP), o tipo de conexión (a ou b) e a composición dos monómeros individuais (Cummings, Stephen, 2007). Cómpre sinalar que a clasificación principal dos carbohidratos baséase no seu DP, como monosacáridos ou disacáridos (DP, 1-2), oligosacáridos (DP, 3-9) e polisacáridos (DP, ≥ 10), que están compostos de amidón, NSP e enlaces glicosídicos (Cummings, Stephen, 2007; Englyst et al., 2007; Táboa 1). A análise química é necesaria para comprender os efectos fisiolóxicos e sobre a saúde dos carbohidratos. Cunha identificación química máis completa dos carbohidratos, é posible agrupalos segundo os seus efectos sobre a saúde e fisiolóxicos e incluílos no plan de clasificación xeral (englyst et al., 2007). Os carbohidratos (monosacáridos, disacáridos e a maioría dos amidóns) que poden ser dixeridos polos encimas do hóspede e absorbidos no intestino delgado defínense como carbohidratos dixeribles ou dispoñibles (Cummings, Stephen, 2007). Os carbohidratos que son resistentes á dixestión intestinal ou que se absorben e metabolizan mal, pero que poden degradarse mediante a fermentación microbiana considéranse carbohidratos resistentes, como a maioría das proteínas nai (NSP), oligosacáridos indixeribles e RS. Esencialmente, os carbohidratos resistentes defínense como indixeribles ou inutilizables, pero proporcionan unha descrición relativamente máis precisa da clasificación dos carbohidratos (englyst et al., 2007).

3.1 crecemento do rendemento

O amidón está composto por dous tipos de polisacáridos. A amilosa (AM) é un tipo de amidón lineal con dextrano unido a enlaces α(1-4), e a amilopectina (AP) é un dextrano unido a enlaces α(1-4), que contén aproximadamente un 5 % de dextrano α(1-6) para formar unha molécula ramificada (tester et al., 2004). Debido ás diferentes configuracións e estruturas moleculares, os amidóns ricos en AP son fáciles de dixerir, mentres que os amidóns ricos en AM non o son (Singh et al., 2010). Estudos previos demostraron que a alimentación con amidón con diferentes proporcións AM/AP ten respostas fisiolóxicas significativas para o rendemento de crecemento dos porcos (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008). A inxesta de alimento e a eficiencia alimentaria dos porcos destetados diminuíron co aumento da AM (regmi et al., 2011). Non obstante, as evidencias emerxentes indican que as dietas con maior contido de fibra aumentan a ganancia diaria media e a eficiencia alimentaria dos porcos en crecemento (Li et al., 2017; Wang et al., 2019). Ademais, algúns científicos informaron de que a alimentación con diferentes proporcións de fibra/adipe de amidón non afectou o rendemento de crecemento dos leitóns destetados (Gao et al., 2020A; Yang et al., 2015), mentres que unha dieta rica en fibra aumentou a dixestibilidade dos nutrientes dos porcos destetados (Gao et al., 2020A). A fibra dietética é unha pequena parte dos alimentos que provén das plantas. Un problema importante é que unha maior cantidade de fibra dietética está asociada a unha menor utilización de nutrientes e a un menor valor enerxético neto (noble e Le, 2001). Pola contra, unha inxesta moderada de fibra non afectou o rendemento de crecemento dos porcos destetados (Han e Lee, 2005; Zhang et al., 2013). Os efectos da fibra alimentaria na utilización de nutrientes e no valor enerxético neto vense afectados polas características da fibra, e as diferentes fontes de fibra poden ser moi diferentes (Indber, 2014). Nos porcos destetados, a suplementación con fibra de chícharos tivo unha maior taxa de conversión alimentaria que a alimentación con fibra de millo, fibra de soia e fibra de farelo de trigo (Chen et al., 2014). Do mesmo xeito, os leitóns destetados tratados con farelo de millo e farelo de trigo mostraron unha maior eficiencia alimentaria e aumento de peso que os tratados con casca de soia (Zhao et al., 2018). Curiosamente, non houbo diferenza no rendemento de crecemento entre o grupo de fibra de farelo de trigo e o grupo de inulina (Hu et al., 2020). Ademais, en comparación cos leitóns do grupo de celulosa e do grupo de xilano, a suplementación foi máis eficaz. O β-glucano prexudica o rendemento de crecemento dos leitóns (Wu et al., 2018). Os oligosacáridos son carbohidratos de baixo peso molecular, intermedios entre os azucres e os polisacáridos (Voragen, 1998). Teñen importantes propiedades fisiolóxicas e fisicoquímicas, incluíndo un baixo valor calorífico e a estimulación do crecemento de bacterias beneficiosas, polo que se poden empregar como probióticos na dieta (Bauer et al., 2006; Mussatto e mancilha, 2007). A suplementación con oligosacárido de quitosano (COS) pode mellorar a dixestibilidade dos nutrientes, reducir a incidencia de diarrea e mellorar a morfoloxía intestinal, mellorando así o rendemento de crecemento dos porcos destetados (Zhou et al., 2012). Ademais, as dietas suplementadas con cos poden mellorar o rendemento reprodutivo das porcas (o número de leitóns vivos) (Cheng et al., 2015; Wan et al., 2017) e o rendemento de crecemento dos porcos en crecemento (wontae et al., 2008). A suplementación con MOS e frutooligosacáridos tamén pode mellorar o rendemento de crecemento dos porcos (Che et al., 2013; Duan et al., 2016; Wang et al., 2010; Wenner et al., 2013). Estes informes indican que varios carbohidratos teñen diferentes efectos no rendemento de crecemento dos porcos (táboa 2a).

3.2 función intestinal

O amidón cunha alta proporción am/ap pode mellorar a saúde intestinaltribirinapódese protexer para o porco) ao promover a morfoloxía intestinal e regular positivamente a función intestinal relacionada coa expresión xénica en porcos destetados (Han et al., 2012; Xiang et al., 2011). A relación entre a altura das vellosidades e a altura das vellosidades e a profundidade do receso do íleo e o xexuno foi maior cando se lles alimentou cunha dieta rica en fibra, e a taxa total de apoptose do intestino delgado foi menor. Ao mesmo tempo, tamén aumentou a expresión de xenes bloqueadores no duodeno e no xexuno, mentres que no grupo con alto contido en fibra de ácido cítrico (AP), as actividades da sacarosa e a maltase no xexuno dos porcos destetados aumentaron (Gao et al., 2020b). Do mesmo xeito, traballos anteriores descubriron que as dietas ricas en fibra de ácido cítrico reducían o pH e as dietas ricas en AP aumentaban o número total de bacterias no ceco dos porcos destetados (Gao et al., 2020A). A fibra dietética é o compoñente clave que afecta o desenvolvemento e a función intestinal dos porcos. A evidencia acumulada demostra que a fibra alimentaria mellora a morfoloxía intestinal e a función de barreira dos porcos destetados e reduce a incidencia de diarrea (Chen et al., 2015; Lndber, 2014; Wu et al., 2018). A deficiencia de fibra alimentaria aumenta a susceptibilidade aos patóxenos e prexudica a función de barreira da mucosa do colon (Desai et al., 2016), mentres que a alimentación con fibra altamente insoluble pode previr os patóxenos ao aumentar a lonxitude das vellosidades nos porcos (hedemann et al., 2006). Os diferentes tipos de fibras teñen diferentes efectos sobre a función da barreira do colon e do íleo. As fibras de farelo de trigo e de chícharos melloran a función da barreira intestinal ao regular a expresión xénica TLR2 e mellorar as comunidades microbianas intestinais en comparación coas fibras de millo e soia (Chen et al., 2015). A inxestión a longo prazo de fibra de chícharos pode regular a expresión xénica ou proteica relacionada co metabolismo, mellorando así a barreira do colon e a función inmunitaria (Che et al., 2014). A inulina na dieta pode evitar alteracións intestinais en leitóns destetados ao aumentar a permeabilidade intestinal (Awad et al., 2013). Cómpre sinalar que a combinación de fibra soluble (inulina) e insoluble (celulosa) é máis eficaz que a fibra soa, o que pode mellorar a absorción nutricional e a función da barreira intestinal en porcos destetados (Chen et al., 2019). O efecto da fibra dietética na mucosa intestinal depende dos seus compoñentes. Un estudo previo descubriu que o xilano promovía a función da barreira intestinal, así como os cambios no espectro bacteriano e nos metabolitos, e o glucano promovía a función da barreira intestinal e a saúde da mucosa, pero a suplementación con celulosa non mostrou efectos similares en porcos destetados (Wu et al., 2018). Os oligosacáridos poden utilizarse como fontes de carbono para os microorganismos no intestino superior en lugar de ser dixeridos e utilizados. A suplementación con frutosa pode aumentar o grosor da mucosa intestinal, a produción de ácido butírico, o número de células recesivas e a proliferación de células epiteliais intestinais en porcos destetados (Tsukahara et al., 2003). Os oligosacáridos de pectina poden mellorar a función da barreira intestinal e reducir os danos intestinais causados ​​polo rotavirus nos leitóns (Mao et al., 2017). Ademais, descubriuse que o cos pode promover significativamente o crecemento da mucosa intestinal e aumentar significativamente a expresión de xenes bloqueadores nos leitóns (WAN, Jiang, et al. dun xeito exhaustivo, isto indica que diferentes tipos de carbohidratos poden mellorar a función intestinal dos leitóns (táboa 2b).

Resumo e perspectiva

Os carbohidratos son a principal fonte de enerxía dos porcos, e están compostos por varios monosacáridos, disacáridos, oligosacáridos e polisacáridos. Os termos baseados en características fisiolóxicas axudan a centrarse nas posibles funcións de saúde dos carbohidratos e a mellorar a precisión da clasificación dos carbohidratos. As diferentes estruturas e tipos de carbohidratos teñen diferentes efectos no mantemento do rendemento do crecemento, na promoción da función intestinal e do equilibrio microbiano, e na regulación do metabolismo dos lípidos e da glicosa. O posible mecanismo de regulación do metabolismo dos lípidos e da glicosa por parte dos carbohidratos baséase nos seus metabolitos (AGCC), que son fermentados pola microbiota intestinal. Especificamente, os carbohidratos na dieta poden regular o metabolismo da glicosa a través das vías scfas-gpr43/41-glp1/PYY e ampk-g6pase/PEPCK, e regular o metabolismo dos lípidos a través das vías scfas-gpr43/41 e amp/atp-ampk. Ademais, cando diferentes tipos de carbohidratos están na mellor combinación, o rendemento do crecemento e a función de saúde dos porcos poden mellorar.

Cómpre sinalar que as posibles funcións dos carbohidratos na expresión de proteínas e xenes e na regulación metabólica descubriranse mediante métodos de proteómica funcional de alto rendemento, xenómica e metabolómica. Por último, pero non menos importante, a avaliación de diferentes combinacións de carbohidratos é un requisito previo para o estudo de diversas dietas de carbohidratos na produción porcina.

Fonte: Revista de Ciencia Animal