Domuzlarda karbonhidratların beslenme ve sağlık fonksiyonları üzerindeki etkileri

Soyut

Domuz beslenmesi ve sağlığı alanındaki karbonhidrat araştırmalarındaki en büyük ilerleme, karbonhidratların yalnızca kimyasal yapısına değil, aynı zamanda fizyolojik özelliklerine de dayanan daha net bir şekilde sınıflandırılmasıdır. Ana enerji kaynağı olmalarının yanı sıra, farklı tip ve yapıdaki karbonhidratlar domuzların beslenme ve sağlık işlevleri için faydalıdır. Domuzların büyüme performansını ve bağırsak fonksiyonlarını desteklemede, bağırsak mikrobiyal topluluğunu düzenlemede ve lipit ve glikoz metabolizmasını düzenlemede rol oynarlar. Karbonhidratların temel mekanizması, metabolitleri (kısa zincirli yağ asitleri [SCFA'lar]) ve esas olarak yağ ve glikoz metabolizmasını düzenlemek için scfas-gpr43 / 41-pyy / GLP1, SCFAs amp / atp-ampk ve scfas-ampk-g6paz / PEPCK yolları aracılığıyla gerçekleşir. Yeni çalışmalar, büyüme performansını ve besin sindirilebilirliğini iyileştirebilecek, bağırsak fonksiyonunu destekleyebilecek ve domuzlarda bütirat üreten bakteri sayısını artırabilecek farklı tip ve yapıdaki karbonhidratların optimum kombinasyonunu değerlendirmiştir. Genel olarak, karbonhidratların domuzların beslenme ve sağlık işlevlerinde önemli bir rol oynadığı görüşünü destekleyen güçlü kanıtlar mevcuttur. Ayrıca, karbonhidrat bileşiminin belirlenmesi, domuzlarda karbonhidrat dengesi teknolojisinin geliştirilmesi için teorik ve pratik değere sahip olacaktır.

1. Önsöz

Polimerik karbonhidratlar, nişasta ve nişasta dışı polisakkaritler (NSP), domuzların diyetlerinin ve ana enerji kaynaklarının temel bileşenleri olup, toplam enerji alımının %60-70'ini oluşturur (Bach Knudsen). Karbonhidratların çeşitliliği ve yapısının çok karmaşık olduğunu ve domuzlar üzerinde farklı etkilere sahip olduğunu belirtmek gerekir. Önceki çalışmalar, farklı amiloz/amiloz (AM/AP) oranına sahip nişasta ile beslemenin domuzların büyüme performansına belirgin fizyolojik tepkisi olduğunu göstermiştir (Doti vd., 2014; Vicente vd., 2008). Başlıca NSP'den oluşan diyet lifinin, monogastrik hayvanların besin kullanımını ve net enerji değerini azalttığına inanılmaktadır (NOBLET ve le, 2001). Ancak, diyet lifi alımı domuz yavrularının büyüme performansını etkilememiştir (Han ve Lee, 2005). Giderek artan sayıda kanıt, diyet lifinin domuz yavrularının bağırsak morfolojisini ve bariyer fonksiyonunu iyileştirdiğini ve ishal sıklığını azalttığını göstermektedir (Chen ve ark., 2015; Lndberg,2014; Wu ve ark., 2018). Bu nedenle, özellikle lif açısından zengin yem olmak üzere, diyetteki kompleks karbonhidratların nasıl etkili bir şekilde kullanılacağının incelenmesi acildir. Karbonhidratların yapısal ve taksonomik özellikleri ve domuzlar için beslenme ve sağlık işlevleri, yem formülasyonlarında açıklanmalı ve dikkate alınmalıdır. NSP ve dirençli nişasta (RS), sindirilemeyen ana karbonhidratlardır (wey ve ark., 2011) ve bağırsak mikrobiyotası sindirilemeyen karbonhidratları kısa zincirli yağ asitlerine (SCFA'lar) fermente eder; Turnbaugh ve ark., 2006). Ayrıca, bazı oligosakkaritler ve polisakkaritler, bağırsaktaki Lactobacillus ve Bifidobacterium oranını artırmak için kullanılabilen hayvan probiyotikleri olarak kabul edilir (Mikkelsen ve ark., 2004; M ø LBAK ve ark., 2007; Wellock ve ark., 2008). Oligosakkarit takviyesinin bağırsak mikrobiyotasının bileşimini iyileştirdiği bildirilmiştir (de Lange ve ark., 2010). Domuz üretiminde antimikrobiyal büyüme hızlandırıcıların kullanımını en aza indirmek için, iyi hayvan sağlığına ulaşmanın başka yollarını bulmak önemlidir. Domuz yemine daha fazla karbonhidrat çeşitliliği ekleme fırsatı vardır. Nişasta, NSP ve MOS'un optimal kombinasyonunun, sütten kesilmiş domuzların büyüme performansını ve besin sindirilebilirliğini artırabileceğini, bütirat üreten bakteri sayısını artırabileceğini ve lipit metabolizmasını bir dereceye kadar iyileştirebileceğini gösteren kanıtlar giderek artmaktadır (Zhou, Chen ve ark., 2020; Zhou, Yu ve ark., 2020). Bu nedenle, bu makalenin amacı, büyüme performansını ve bağırsak fonksiyonunu desteklemede, bağırsak mikrobiyal topluluğunu ve metabolik sağlığı düzenlemede karbonhidratın temel rolü hakkındaki güncel araştırmaları gözden geçirmek ve domuzların karbonhidrat kombinasyonunu incelemektir.

2. Karbonhidratların sınıflandırılması

Diyet karbonhidratları moleküler boyutlarına, polimerizasyon derecesine (DP), bağlantı türüne (a veya b) ve bireysel monomerlerin bileşimine göre sınıflandırılabilir (Cummings, Stephen, 2007). Karbonhidratların ana sınıflandırmasının DP'lerine, örneğin monosakkaritler veya disakkaritler (DP, 1-2), oligosakkaritler (DP, 3-9) ve nişasta, NSP ve glikozidik bağlardan oluşan polisakkaritler (DP, ≥ 10) gibi temel alındığına dikkat etmek gerekir (Cummings, Stephen, 2007; Englyst ve ark., 2007; Tablo 1). Karbonhidratların fizyolojik ve sağlık etkilerini anlamak için kimyasal analiz gereklidir. Karbonhidratların daha kapsamlı kimyasal tanımlamasıyla, bunları sağlık ve fizyolojik etkilerine göre gruplandırmak ve genel sınıflandırma planına dahil etmek mümkündür (englyst ve ark., 2007). Konak enzimleri tarafından sindirilebilen ve ince bağırsakta emilebilen karbonhidratlar (monosakkaritler, disakkaritler ve çoğu nişasta), sindirilebilir veya kullanılabilir karbonhidratlar olarak tanımlanır (Cummings, Stephen, 2007). Bağırsak sindirimine dirençli veya zayıf bir şekilde emilip metabolize edilen, ancak mikrobiyal fermantasyonla parçalanabilen karbonhidratlar, çoğu NSP, sindirilemeyen oligosakkaritler ve RS gibi dirençli karbonhidratlar olarak kabul edilir. Esasen, dirençli karbonhidratlar sindirilemeyen veya kullanılamaz olarak tanımlanır, ancak karbonhidratların sınıflandırılması için nispeten daha doğru bir tanım sağlar (englyst ve ark., 2007).

3.1 büyüme performansı

Nişasta iki tür polisakkaritten oluşur. Amiloz (AM) bir tür doğrusal nişasta α( 1-4) bağlı dekstrandır, amilopektin (AP) bir α( 1-4) bağlı dekstrandır ve yaklaşık %5 dekstran α( 1-6) içererek dallanmış bir molekül oluşturur (tester vd., 2004). Farklı moleküler yapılandırmalar ve yapılar nedeniyle AP açısından zengin nişastalar sindirimi kolayken am açısından zengin nişastalar sindirimi kolay değildir (Singh vd., 2010). Önceki çalışmalar farklı AM / AP oranlarında nişasta beslemesinin domuzların büyüme performansına önemli fizyolojik tepkileri olduğunu göstermiştir (Doti vd., 2014; Vicente vd., 2008). Sütten kesilmiş domuzların yem tüketimi ve yem verimliliği AM'nin artmasıyla azalmıştır (regmi vd., 2011). Ancak ortaya çıkan kanıtlar, daha yüksek am içeren diyetlerin büyüyen domuzların ortalama günlük kazanımını ve yem verimliliğini artırdığını bildirmektedir (Li vd., 2017; Wang vd., 2019). Ayrıca, bazı bilim insanları farklı AM/AP oranlarında nişasta beslemenin sütten kesilmiş domuz yavrularının büyüme performansını etkilemediğini (Gao vd., 2020A; Yang vd., 2015), yüksek AP içeren diyetin ise sütten kesilmiş domuzların besin sindirilebilirliğini artırdığını bildirmiştir (Gao vd., 2020A). Diyet lifi, bitkilerden gelen gıdanın küçük bir parçasıdır. Başlıca sorun, daha yüksek diyet lifinin daha düşük besin kullanımı ve daha düşük net enerji değeri ile ilişkili olmasıdır (noble & Le, 2001). Aksine, orta düzeyde lif alımı sütten kesilmiş domuzların büyüme performansını etkilememiştir (Han & Lee, 2005; Zhang vd., 2013). Diyet lifinin besin kullanımı ve net enerji değeri üzerindeki etkileri lif özelliklerinden etkilenir ve farklı lif kaynakları çok farklı olabilir (lndber, 2014). Sütten kesilmiş domuzlarda, bezelye lifi takviyesi, mısır lifi, soya fasulyesi lifi ve buğday kepeği lifi beslemesinden daha yüksek bir yem dönüşüm oranına sahipti (Chen vd., 2014). Benzer şekilde, mısır kepeği ve buğday kepeği ile muamele edilen sütten kesilmiş domuz yavruları, soya fasulyesi kabuğu ile muamele edilenlerden daha yüksek yem verimliliği ve kilo alımı gösterdi (Zhao vd., 2018). İlginç bir şekilde, buğday kepeği lifi grubu ile inülin grubu arasında büyüme performansında hiçbir fark yoktu (Hu vd., 2020). Ayrıca, selüloz grubu ve ksilan grubuyla karşılaştırıldığında, takviye daha etkiliydi β-Glukan, domuz yavrularının büyüme performansını bozar (Wu vd., 2018). Oligosakkaritler, şekerler ve polisakkaritler arasında yer alan düşük molekül ağırlıklı karbonhidratlardır (voragen, 1998). Düşük kalorifik değer ve yararlı bakterilerin büyümesini teşvik etme gibi önemli fizyolojik ve fizikokimyasal özelliklere sahiptirler, bu nedenle diyet probiyotikleri olarak kullanılabilirler (Bauer vd., 2006; Mussatto ve mancilha, 2007). Kitosan oligosakkarit (COS) takviyesi, besinlerin sindirilebilirliğini artırabilir, ishal sıklığını azaltabilir ve bağırsak morfolojisini iyileştirebilir, böylece sütten kesilmiş domuzların büyüme performansını iyileştirebilir (Zhou vd., 2012). Ayrıca, COS ile takviye edilmiş diyetler, dişi domuzların üreme performansını (canlı domuz yavrusu sayısını) (Cheng vd., 2015; Wan vd., 2017) ve büyüyen domuzların büyüme performansını (wontae vd., 2008) iyileştirebilir. MOS ve fruktooligosakkarit takviyesi, domuzların büyüme performansını da iyileştirebilir (Che ve ark., 2013; Duan ve ark., 2016; Wang ve ark., 2010; Wenner ve ark., 2013). Bu raporlar, çeşitli karbonhidratların domuzların büyüme performansı üzerinde farklı etkileri olduğunu göstermektedir (Tablo 2a).

3.2 bağırsak fonksiyonuDomuz yavruları

Yüksek am/ap oranlı nişasta bağırsak sağlığını iyileştirebilirtribyrinDomuzlarda bağırsak morfolojisini destekleyerek ve gen ifadesiyle ilgili bağırsak fonksiyonunu düzenleyerek (Han vd., 2012; Xiang vd., 2011). Villus yüksekliğinin villus yüksekliğine oranı ve ileum ve jejunumun girinti derinliği, yüksek am diyetiyle beslendiğinde daha yüksekti ve ince bağırsağın toplam apoptoz oranı daha düşüktü. Aynı zamanda, duodenum ve jejunumda bloke edici genlerin ekspresyonunu da artırdı, yüksek AP grubunda ise sütten kesilmiş domuzların jejunumunda sukroz ve maltaz aktiviteleri arttı (Gao vd., 2020b). Benzer şekilde, önceki çalışmalar am açısından zengin diyetlerin pH'ı düşürdüğünü ve AP açısından zengin diyetlerin sütten kesilmiş domuzların kör bağırsağındaki toplam bakteri sayısını artırdığını bulmuştur (Gao vd., 2020A). Diyet lifi, domuzların bağırsak gelişimi ve fonksiyonunu etkileyen temel bileşendir. Toplanan kanıtlar, diyet lifinin sütten kesilmiş domuzların bağırsak morfolojisini ve bariyer fonksiyonunu iyileştirdiğini ve ishal sıklığını azalttığını göstermektedir (Chen ve ark., 2015; Lndber,2014; Wu ve ark., 2018). Diyet lifi eksikliği patojenlere duyarlılığı artırır ve kolon mukozasının bariyer fonksiyonunu bozar (Desai ve ark., 2016), yüksek oranda çözünmeyen lifli diyetle besleme ise domuzlarda villus uzunluğunu artırarak patojenleri önleyebilir (hedemann ve ark., 2006). Farklı tipteki liflerin kolon ve ileum bariyerinin fonksiyonu üzerinde farklı etkileri vardır. Buğday kepeği ve bezelye lifleri, mısır ve soya fasulyesi liflerine kıyasla TLR2 gen ekspresyonunu düzenleyerek ve bağırsak mikrobiyal topluluklarını iyileştirerek bağırsak bariyer fonksiyonunu artırır (Chen ve ark., 2015). Bezelye lifinin uzun süreli tüketimi metabolizma ile ilgili gen veya protein ifadesini düzenleyerek kolon bariyerini ve bağışıklık fonksiyonunu iyileştirebilir (Che vd., 2014). Diyetteki inülin, bağırsak geçirgenliğini artırarak sütten kesilmiş domuz yavrularında bağırsak rahatsızlıklarını önleyebilir (Awad vd., 2013). Çözünür (inülin) ve çözünmeyen lif (selüloz) kombinasyonunun tek başına olduğundan daha etkili olduğunu ve sütten kesilmiş domuzlarda besin emilimini ve bağırsak bariyer fonksiyonunu iyileştirebileceğini belirtmekte fayda var (Chen vd., 2019). Diyet lifinin bağırsak mukozası üzerindeki etkisi bileşenlerine bağlıdır. Önceki bir çalışma, ksilanın bağırsak bariyer fonksiyonunu ve bakteri spektrumunda ve metabolitlerde değişiklikleri desteklediğini ve glukanın bağırsak bariyer fonksiyonunu ve mukozal sağlığı desteklediğini, ancak selüloz takviyesinin sütten kesilmiş domuzlarda benzer etkiler göstermediğini bulmuştur (Wu vd., 2018). Oligosakkaritler sindirilip kullanılmak yerine üst bağırsaktaki mikroorganizmalar için karbon kaynağı olarak kullanılabilir. Fruktoz takviyesi, sütten kesilmiş domuzlarda bağırsak mukozası kalınlığını, bütirik asit üretimini, çekinik hücre sayısını ve bağırsak epitel hücrelerinin çoğalmasını artırabilir (Tsukahara vd., 2003). Pektin oligosakkaritleri bağırsak bariyer fonksiyonunu iyileştirebilir ve domuz yavrularında rotavirüsün neden olduğu bağırsak hasarını azaltabilir (Mao vd., 2017). Ek olarak, cos'un bağırsak mukozasının büyümesini önemli ölçüde destekleyebildiği ve domuz yavrularında bloke edici genlerin ekspresyonunu önemli ölçüde artırabildiği bulunmuştur (WAN, Jiang vd. kapsamlı bir şekilde, bunlar farklı karbonhidrat türlerinin domuz yavrularının bağırsak fonksiyonunu iyileştirebileceğini göstermektedir (tablo 2b).

Özet ve Beklenti

Karbonhidrat, çeşitli monosakkaritler, disakkaritler, oligosakkaritler ve polisakkaritlerden oluşan domuzların ana enerji kaynağıdır. Fizyolojik özelliklere dayalı terimler, karbonhidratların potansiyel sağlık işlevlerine odaklanmaya ve karbonhidrat sınıflandırmasının doğruluğunu artırmaya yardımcı olur. Farklı yapı ve karbonhidrat türlerinin, büyüme performansının sürdürülmesi, bağırsak fonksiyonunun ve mikrobiyal dengenin desteklenmesi ve lipit ve glikoz metabolizmasının düzenlenmesi üzerinde farklı etkileri vardır. Karbonhidratların lipit ve glikoz metabolizmasını düzenlemesinin olası mekanizması, bağırsak mikrobiyotası tarafından fermente edilen metabolitlerine (SCFA'lar) dayanmaktadır. Özellikle, diyetteki karbonhidrat, glikoz metabolizmasını scfas-gpr43/41-glp1/PYY ve ampk-g6paz/PEPCK yolları aracılığıyla ve lipit metabolizmasını scfas-gpr43/41 ve amp/atp-ampk yolları aracılığıyla düzenleyebilir. Ayrıca, farklı karbonhidrat türleri en iyi kombinasyonda olduğunda, domuzların büyüme performansı ve sağlık işlevleri iyileştirilebilir.

Karbonhidratın protein, gen ifadesi ve metabolik düzenlemedeki potansiyel işlevlerinin, yüksek verimli fonksiyonel proteomik, genomik ve metabonomik yöntemler kullanılarak keşfedilebileceği unutulmamalıdır. Son olarak, farklı karbonhidrat kombinasyonlarının değerlendirilmesi, domuz yetiştiriciliğinde çeşitli karbonhidrat diyetlerinin incelenmesi için bir ön koşuldur.

Kaynak: Hayvan Bilimi Dergisi


Gönderim zamanı: 10 Mayıs 2021