अमूर्त

सूअरों के पोषण और स्वास्थ्य में कार्बोहाइड्रेट अनुसंधान की सबसे बड़ी प्रगति कार्बोहाइड्रेट का अधिक स्पष्ट वर्गीकरण है, जो न केवल इसकी रासायनिक संरचना पर आधारित है, बल्कि इसकी शारीरिक विशेषताओं पर भी आधारित है। ऊर्जा के मुख्य स्रोत होने के अलावा, कार्बोहाइड्रेट के विभिन्न प्रकार और संरचनाएं सूअरों के पोषण और स्वास्थ्य कार्यों के लिए लाभकारी हैं। वे सूअरों के विकास प्रदर्शन और आंतों के कार्य को बढ़ावा देने, आंतों के सूक्ष्मजीव समुदाय को विनियमित करने और लिपिड और ग्लूकोज के चयापचय को विनियमित करने में शामिल हैं। कार्बोहाइड्रेट की मूल क्रियाविधि इसके मेटाबोलाइट्स (लघु श्रृंखला वसा अम्ल [SCFAs]) के माध्यम से और मुख्य रूप से scfas-gpr43 / 41-pyy / GLP1, SCFAs amp / atp-ampk और scfas-ampk-g6pase / PEPCK मार्गों के माध्यम से वसा और ग्लूकोज चयापचय को विनियमित करती है। नए अध्ययनों ने कार्बोहाइड्रेट के विभिन्न प्रकारों और संरचनाओं के इष्टतम संयोजन का मूल्यांकन किया है, जो विकास प्रदर्शन और पोषक तत्वों की पाचन क्षमता में सुधार कर सकता है, आंतों के कार्य को बढ़ावा दे सकता है और सूअरों में ब्यूटिरेट उत्पादक बैक्टीरिया की संख्या बढ़ा सकता है। कुल मिलाकर, पुख्ता सबूत इस बात का समर्थन करते हैं कि कार्बोहाइड्रेट सूअरों के पोषण और स्वास्थ्य संबंधी कार्यों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। इसके अलावा, कार्बोहाइड्रेट की संरचना का निर्धारण सूअरों में कार्बोहाइड्रेट संतुलन तकनीक के विकास के लिए सैद्धांतिक और व्यावहारिक रूप से उपयोगी होगा।

1. प्रस्तावना

पॉलीमेरिक कार्बोहाइड्रेट, स्टार्च और नॉन-स्टार्च पॉलीसेकेराइड (एनएसपी) सूअरों के आहार के मुख्य घटक और ऊर्जा के प्रमुख स्रोत हैं, जो कुल ऊर्जा सेवन का 60% - 70% हिस्सा बनाते हैं (बाख नुडसेन)। यह ध्यान देने योग्य है कि कार्बोहाइड्रेट की विविधता और संरचना बहुत जटिल होती है, जिसका सूअरों पर अलग-अलग प्रभाव पड़ता है। पिछले अध्ययनों से पता चला है कि अलग-अलग एमाइलोज-टू-एमाइलोज (एएम/एपी) अनुपात वाले स्टार्च के सेवन से सूअरों के विकास प्रदर्शन पर स्पष्ट शारीरिक प्रभाव पड़ता है (डोटी एट अल., 2014; विसेंट एट अल., 2008)। आहार फाइबर, जो मुख्य रूप से एनएसपी से बना होता है, को एक-पेट वाले जानवरों में पोषक तत्वों के उपयोग और शुद्ध ऊर्जा मूल्य को कम करने वाला माना जाता है (नोब्लेट और ली, 2001)। हालांकि, आहार फाइबर के सेवन से सूअर के बच्चों के विकास प्रदर्शन पर कोई प्रभाव नहीं पड़ा (हान और ली, 2005)। बढ़ते प्रमाणों से पता चलता है कि आहार फाइबर सूअरों के आंतों की संरचना और अवरोधक कार्य में सुधार करता है और दस्त की घटनाओं को कम करता है (चेन एट अल., 2015; लिंडबर्ग, 2014; वू एट अल., 2018)। इसलिए, आहार में जटिल कार्बोहाइड्रेट, विशेष रूप से फाइबर युक्त फ़ीड का प्रभावी ढंग से उपयोग कैसे किया जाए, इसका अध्ययन करना अत्यंत आवश्यक है। फ़ीड तैयार करते समय कार्बोहाइड्रेट की संरचनात्मक और वर्गीकरण संबंधी विशेषताओं और सूअरों के लिए उनके पोषण और स्वास्थ्य संबंधी कार्यों का वर्णन और विचार किया जाना चाहिए। एनएसपी और प्रतिरोधी स्टार्च (आरएस) मुख्य अपचनीय कार्बोहाइड्रेट हैं (वे एट अल., 2011), जबकि आंतों के माइक्रोबायोटा अपचनीय कार्बोहाइड्रेट को लघु श्रृंखला वसा अम्लों (एससीएफए) में किण्वित करते हैं (टर्नबौघ एट अल., 2006)। इसके अतिरिक्त, कुछ ऑलिगोसैकेराइड और पॉलीसेकेराइड को पशुओं के प्रोबायोटिक्स माना जाता है, जिनका उपयोग आंत में लैक्टोबैसिलस और बिफिडोबैक्टीरियम के अनुपात को बढ़ाने के लिए किया जा सकता है (मिक्केल्सन एट अल., 2004; मोलबैक एट अल., 2007; वेलॉक एट अल., 2008)। ऑलिगोसैकेराइड सप्लीमेंटेशन से आंतों के माइक्रोबायोटा की संरचना में सुधार होने की रिपोर्ट मिली है (डी लांगे एट अल., 2010)। सुअर पालन में रोगाणुरोधी वृद्धि प्रमोटरों के उपयोग को कम करने के लिए, पशुओं के अच्छे स्वास्थ्य को सुनिश्चित करने के अन्य तरीके खोजना महत्वपूर्ण है। सुअर के चारे में कार्बोहाइड्रेट की विविधता को बढ़ाने का अवसर है। बढ़ते प्रमाणों से पता चलता है कि स्टार्च, एनएसपी और एमओएस का इष्टतम संयोजन वृद्धि प्रदर्शन और पोषक तत्वों की पाचन क्षमता को बढ़ावा दे सकता है, ब्यूटिरेट उत्पादक बैक्टीरिया की संख्या बढ़ा सकता है और कुछ हद तक दूध छुड़ाए गए सूअरों के लिपिड चयापचय में सुधार कर सकता है (झोउ, चेन, एट अल., 2020; झोउ, यू, एट अल., 2020)। इसलिए, इस शोधपत्र का उद्देश्य वृद्धि प्रदर्शन और आंतों के कार्य को बढ़ावा देने, आंतों के सूक्ष्मजीव समुदाय और चयापचय स्वास्थ्य को विनियमित करने में कार्बोहाइड्रेट की महत्वपूर्ण भूमिका पर वर्तमान शोध की समीक्षा करना और सूअरों के लिए कार्बोहाइड्रेट के उपयुक्त संयोजनों का पता लगाना है।

2. कार्बोहाइड्रेट का वर्गीकरण

आहार में मौजूद कार्बोहाइड्रेट को उनके आणविक आकार, बहुलकीकरण की डिग्री (DP), संयोजन प्रकार (a या b) और व्यक्तिगत मोनोमर की संरचना के आधार पर वर्गीकृत किया जा सकता है (कमिंग्स, स्टीफन, 2007)। यह ध्यान देने योग्य है कि कार्बोहाइड्रेट का मुख्य वर्गीकरण उनकी DP पर आधारित है, जैसे कि मोनोसैकेराइड या डाइसैकेराइड (DP, 1-2), ओलिगोसैकेराइड (DP, 3-9) और पॉलीसैकेराइड (DP, ≥ 10), जो स्टार्च, NSP और ग्लाइकोसिडिक बंधों से बने होते हैं (कमिंग्स, स्टीफन, 2007; एंगलीस्ट एट अल., 2007; तालिका 1)। कार्बोहाइड्रेट के शारीरिक और स्वास्थ्य प्रभावों को समझने के लिए रासायनिक विश्लेषण आवश्यक है। कार्बोहाइड्रेट की अधिक व्यापक रासायनिक पहचान के साथ, उन्हें उनके स्वास्थ्य और शारीरिक प्रभावों के अनुसार समूहित करना और उन्हें समग्र वर्गीकरण योजना में शामिल करना संभव है (एंगलीस्ट एट अल., 2007)। ऐसे कार्बोहाइड्रेट (मोनोसेकेराइड, डाइसेकेराइड और अधिकांश स्टार्च) जो मेजबान एंजाइमों द्वारा पचाए जा सकते हैं और छोटी आंत में अवशोषित हो सकते हैं, उन्हें पचने योग्य या उपलब्ध कार्बोहाइड्रेट कहा जाता है (कमिंग्स, स्टीफन, 2007)। ऐसे कार्बोहाइड्रेट जो आंतों में पचने में मुश्किल होते हैं, या जिनका अवशोषण और चयापचय ठीक से नहीं होता, लेकिन सूक्ष्मजीवों द्वारा किण्वन के माध्यम से विघटित हो सकते हैं, उन्हें प्रतिरोधी कार्बोहाइड्रेट माना जाता है, जैसे कि अधिकांश एनएसपी, अपचनीय ओलिगोसेकेराइड और आरएस। संक्षेप में, प्रतिरोधी कार्बोहाइड्रेट को अपचनीय या अनुपयोगी के रूप में परिभाषित किया जाता है, लेकिन यह कार्बोहाइड्रेट के वर्गीकरण का अपेक्षाकृत अधिक सटीक वर्णन प्रदान करता है (इंग्लिस्ट एट अल., 2007)।

3.1 विकास प्रदर्शन

स्टार्च दो प्रकार के पॉलीसेकेराइड से मिलकर बना होता है। एमाइलोज (AM) एक प्रकार का रेखीय स्टार्च है जो α(1-4) लिंक्ड डेक्सट्रान होता है, जबकि एमाइलोपेक्टिन (AP) एक α(1-4) लिंक्ड डेक्सट्रान है, जिसमें लगभग 5% डेक्सट्रान α(1-6) होता है, जिससे एक शाखित अणु बनता है (टेस्टर एट अल., 2004)। विभिन्न आणविक संरचनाओं के कारण, AP युक्त स्टार्च आसानी से पच जाते हैं, जबकि एमाइलोपेक्टिन युक्त स्टार्च आसानी से नहीं पचते (सिंह एट अल., 2010)। पिछले अध्ययनों से पता चला है कि विभिन्न AM/AP अनुपातों के साथ स्टार्च खिलाने से सूअरों के विकास प्रदर्शन पर महत्वपूर्ण शारीरिक प्रभाव पड़ता है (डोटी एट अल., 2014; विसेंट एट अल., 2008)। एमाइलोपेक्टिन की मात्रा बढ़ने के साथ ही दूध छुड़ाए गए सूअरों का चारा सेवन और चारा दक्षता कम हो जाती है (रेगमी एट अल., 2011)। हालांकि, उभरते प्रमाणों से पता चलता है कि उच्च एम/ए से युक्त आहार बढ़ते हुए सूअरों के औसत दैनिक वृद्धि और फ़ीड दक्षता को बढ़ाता है (ली एट अल., 2017; वांग एट अल., 2019)। इसके अतिरिक्त, कुछ वैज्ञानिकों ने बताया कि स्टार्च के विभिन्न एम/एपी अनुपात को खिलाने से दूध छुड़ाए गए सूअरों के विकास प्रदर्शन पर कोई प्रभाव नहीं पड़ा (गाओ एट अल., 2020ए; यांग एट अल., 2015), जबकि उच्च एपी आहार ने दूध छुड़ाए गए सूअरों की पोषक तत्व पाचन क्षमता को बढ़ाया (गाओ एट अल., 2020ए)। आहार फाइबर पौधों से प्राप्त भोजन का एक छोटा हिस्सा है। एक प्रमुख समस्या यह है कि उच्च आहार फाइबर कम पोषक तत्व उपयोग और कम शुद्ध ऊर्जा मूल्य से जुड़ा है (नोबल और ले, 2001)। इसके विपरीत, मध्यम फाइबर सेवन ने दूध छुड़ाए गए सूअरों के विकास प्रदर्शन को प्रभावित नहीं किया (हान और ली, 2005; झांग एट अल., 2013)। आहार फाइबर का पोषक तत्वों के उपयोग और शुद्ध ऊर्जा मूल्य पर प्रभाव फाइबर की विशेषताओं से प्रभावित होता है, और विभिन्न फाइबर स्रोत बहुत भिन्न हो सकते हैं (इंडबर, 2014)। दूध छुड़ाए गए सूअरों में, मटर फाइबर के पूरक आहार से मक्का फाइबर, सोयाबीन फाइबर और गेहूं के चोकर फाइबर की तुलना में फ़ीड रूपांतरण दर अधिक थी (चेन एट अल., 2014)। इसी प्रकार, मक्का के चोकर और गेहूं के चोकर से उपचारित दूध छुड़ाए गए सूअरों में सोयाबीन के छिलके से उपचारित सूअरों की तुलना में फ़ीड दक्षता और वजन में वृद्धि अधिक देखी गई (झाओ एट अल., 2018)। दिलचस्प बात यह है कि गेहूं के चोकर फाइबर समूह और इनुलिन समूह के बीच वृद्धि प्रदर्शन में कोई अंतर नहीं था (हू एट अल., 2020)। इसके अतिरिक्त, सेल्युलोज समूह और जाइलन समूह के सूअरों की तुलना में, बीटा-ग्लूकन पूरक आहार अधिक प्रभावी था जो सूअरों के वृद्धि प्रदर्शन को बाधित करता है (वू एट अल., 2018)। ओलिगोसैकेराइड कम आणविक भार वाले कार्बोहाइड्रेट होते हैं, जो शर्करा और पॉलीसेकेराइड के बीच की श्रेणी में आते हैं (वोरागेन, 1998)। इनमें महत्वपूर्ण शारीरिक और भौतिक-रासायनिक गुण होते हैं, जिनमें कम कैलोरी मान और लाभकारी जीवाणुओं के विकास को बढ़ावा देना शामिल है, इसलिए इनका उपयोग आहार प्रोबायोटिक्स के रूप में किया जा सकता है (बाउर एट अल., 2006; मुसाटो और मैनसिल्हा, 2007)। चिटोसन ओलिगोसैकेराइड (सीओएस) के अनुपूरण से पोषक तत्वों की पाचन क्षमता में सुधार होता है, दस्त की घटनाओं में कमी आती है और आंतों की संरचना में सुधार होता है, जिससे दूध छुड़ाए गए सूअरों के विकास प्रदर्शन में सुधार होता है (झोउ एट अल., 2012)। इसके अतिरिक्त, सीओएस युक्त आहार से मादा सूअरों के प्रजनन प्रदर्शन (जीवित बच्चों की संख्या) (चेंग एट अल., 2015; वान एट अल., 2017) और बढ़ते सूअरों के विकास प्रदर्शन में सुधार होता है (वोंटे एट अल., 2008)। एमओएस और फ्रुक्टूलिगोसैकेराइड के अनुपूरण से सूअरों के विकास प्रदर्शन में भी सुधार हो सकता है (चे एट अल., 2013; डुआन एट अल., 2016; वांग एट अल., 2010; वेनर एट अल., 2013)। ये रिपोर्ट दर्शाती हैं कि विभिन्न कार्बोहाइड्रेट का सूअरों के विकास प्रदर्शन पर अलग-अलग प्रभाव पड़ता है (तालिका 2ए)।

3.2 आंतों का कार्य

उच्च एएम/एपी अनुपात वाला स्टार्च आंतों के स्वास्थ्य में सुधार कर सकता है।ट्राइबिरिनयह आहार सूअरों की आंतों की संरचना को बेहतर बनाकर और जीन अभिव्यक्ति से संबंधित आंतों के कार्य को बढ़ाकर उनकी रक्षा कर सकता है (हान एट अल., 2012; जियांग एट अल., 2011)। उच्च अमीनो एसिड युक्त आहार खिलाने पर इलियम और जेजुनम ​​में विली की ऊँचाई और अवकाश की गहराई का अनुपात अधिक था, और छोटी आंत में कुल एपोप्टोसिस दर कम थी। साथ ही, इसने ग्रहणी और जेजुनम ​​में अवरोधक जीन की अभिव्यक्ति को भी बढ़ाया, जबकि उच्च अमीनो एसिड समूह में, दूध छुड़ाए गए सूअरों के जेजुनम ​​में सुक्रोज और माल्टेज की गतिविधियाँ बढ़ गईं (गाओ एट अल., 2020b)। इसी प्रकार, पिछले अध्ययनों में पाया गया कि अमीनो एसिड युक्त आहार से पीएच कम होता है और अमीनो एसिड युक्त आहार से दूध छुड़ाए गए सूअरों के सीकम में बैक्टीरिया की कुल संख्या बढ़ जाती है (गाओ एट अल., 2020A)। आहार फाइबर सूअरों की आंतों के विकास और कार्य को प्रभावित करने वाला प्रमुख घटक है। संचित प्रमाण दर्शाते हैं कि आहार फाइबर, दूध छुड़ाए गए सूअरों की आंतों की संरचना और अवरोधक कार्य में सुधार करता है और दस्त की घटनाओं को कम करता है (चेन एट अल., 2015; लिंडबर, 2014; वू एट अल., 2018)। आहार फाइबर की कमी रोगजनकों के प्रति संवेदनशीलता बढ़ाती है और बृहदान्त्र श्लेष्मा के अवरोधक कार्य को बाधित करती है (देसाई एट अल., 2016), जबकि उच्च अघुलनशील फाइबर युक्त आहार सूअरों में विली की लंबाई बढ़ाकर रोगजनकों को रोक सकता है (हेडेमैन एट अल., 2006)। विभिन्न प्रकार के फाइबर का बृहदान्त्र और इलियम अवरोधक कार्य पर अलग-अलग प्रभाव पड़ता है। गेहूं की भूसी और मटर के फाइबर, मक्का और सोयाबीन के फाइबर की तुलना में TLR2 जीन अभिव्यक्ति को विनियमित करके और आंतों के सूक्ष्मजीव समुदायों में सुधार करके आंतों के अवरोधक कार्य को बढ़ाते हैं (चेन एट अल., 2015)। मटर के रेशे का लंबे समय तक सेवन चयापचय संबंधी जीन या प्रोटीन अभिव्यक्ति को नियंत्रित कर सकता है, जिससे आंतों की अवरोधक क्षमता और प्रतिरक्षा कार्यप्रणाली में सुधार होता है (चे एट अल., 2014)। आहार में इनुलिन आंतों की पारगम्यता बढ़ाकर दूध छुड़ाए गए सूअरों में आंतों की गड़बड़ी को रोक सकता है (अवद एट अल., 2013)। यह ध्यान देने योग्य है कि घुलनशील (इनुलिन) और अघुलनशील रेशे (सेल्यूलोज) का संयोजन अकेले की तुलना में अधिक प्रभावी होता है, जो दूध छुड़ाए गए सूअरों में पोषक तत्वों के अवशोषण और आंतों की अवरोधक क्षमता में सुधार कर सकता है (चेन एट अल., 2019)। आंतों की श्लेष्मा पर आहार रेशे का प्रभाव उसके घटकों पर निर्भर करता है। एक पिछले अध्ययन में पाया गया कि जाइलन ने आंतों की अवरोधक क्षमता के साथ-साथ जीवाणु स्पेक्ट्रम और मेटाबोलाइट्स में परिवर्तन को बढ़ावा दिया, और ग्लूकन ने आंतों की अवरोधक क्षमता और श्लेष्मा स्वास्थ्य को बढ़ावा दिया, लेकिन सेल्यूलोज के अनुपूरण ने दूध छुड़ाए गए सूअरों में समान प्रभाव नहीं दिखाया (वू एट अल., 2018)। ओलिगोसैकेराइड्स को पचाने और उपयोग करने के बजाय ऊपरी आंत में सूक्ष्मजीवों के लिए कार्बन स्रोत के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। फ्रक्टोज सप्लीमेंटेशन से दूध छुड़ाए गए सूअरों में आंतों की म्यूकोसा की मोटाई, ब्यूटिरिक एसिड उत्पादन, अप्रभावी कोशिकाओं की संख्या और आंतों की उपकला कोशिकाओं के प्रसार में वृद्धि हो सकती है (त्सुकाहारा एट अल., 2003)। पेक्टिन ओलिगोसैकेराइड्स आंतों की अवरोधक कार्यप्रणाली में सुधार कर सकते हैं और सूअरों में रोटावायरस के कारण होने वाली आंतों की क्षति को कम कर सकते हैं (माओ एट अल., 2017)। इसके अलावा, यह पाया गया है कि कॉस आंतों की म्यूकोसा के विकास को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ावा दे सकता है और सूअरों में अवरोधक जीन की अभिव्यक्ति को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ा सकता है (वान, जियांग, एट अल.)। व्यापक रूप से, ये संकेत देते हैं कि विभिन्न प्रकार के कार्बोहाइड्रेट सूअरों के आंतों के कार्य में सुधार कर सकते हैं (तालिका 2बी)।

सारांश और संभावनाएँ

कार्बोहाइड्रेट सूअरों का मुख्य ऊर्जा स्रोत है, जो विभिन्न मोनोसैकेराइड, डाइसैकेराइड, ओलिगोसैकेराइड और पॉलीसैकेराइड से बना होता है। शारीरिक विशेषताओं पर आधारित शब्दावली कार्बोहाइड्रेट के संभावित स्वास्थ्य कार्यों पर ध्यान केंद्रित करने और कार्बोहाइड्रेट वर्गीकरण की सटीकता में सुधार करने में सहायक होती है। कार्बोहाइड्रेट की विभिन्न संरचनाएँ और प्रकार वृद्धि प्रदर्शन को बनाए रखने, आंतों के कार्य और सूक्ष्मजीव संतुलन को बढ़ावा देने और लिपिड और ग्लूकोज चयापचय को विनियमित करने पर अलग-अलग प्रभाव डालते हैं। लिपिड और ग्लूकोज चयापचय के कार्बोहाइड्रेट विनियमन की संभावित क्रियाविधि उनके मेटाबोलाइट्स (एससीएफए) पर आधारित है, जिनका आंतों के माइक्रोबायोटा द्वारा किण्वन किया जाता है। विशेष रूप से, आहार में कार्बोहाइड्रेट एससीएफए-जीपीआर43/41-जीएलपी1/पीवाईवाई और एएमपीके-जी6पेस/पीईपीसीके मार्गों के माध्यम से ग्लूकोज चयापचय को विनियमित कर सकता है, और एससीएफए-जीपीआर43/41 और एएमपी/एटीपी-एएमपीके मार्गों के माध्यम से लिपिड चयापचय को विनियमित कर सकता है। इसके अलावा, जब विभिन्न प्रकार के कार्बोहाइड्रेट सर्वोत्तम संयोजन में होते हैं, तो सूअरों के वृद्धि प्रदर्शन और स्वास्थ्य कार्यों में सुधार हो सकता है।

यह उल्लेखनीय है कि प्रोटीन और जीन अभिव्यक्ति तथा चयापचय विनियमन में कार्बोहाइड्रेट के संभावित कार्यों की खोज उच्च-थ्रूपुट कार्यात्मक प्रोटीओमिक्स, जीनोमिक्स और मेटाबोनामिक्स विधियों के उपयोग से की जाएगी। अंत में, विभिन्न कार्बोहाइड्रेट संयोजनों का मूल्यांकन सुअर पालन में विविध कार्बोहाइड्रेट आहारों के अध्ययन के लिए एक पूर्वापेक्षा है।

स्रोत: पशु विज्ञान पत्रिका