PDF szénhidrátok
Rövid leírás
1 2 Irodalmi áttekintés 2.1 Nem keményítő poliszacharidok (NSP) Az emlős organizmus képes.
Leírás
Nem keményítő poliszacharidok (NSP) irodalmi áttekintése
Az emlős organizmus képes lebontani a keményítőt glükózzá, de nincs endogén enzimje az úgynevezett nem keményítő poliszacharidok lebontására. Az egyszerűség kedvéért azokat a poliszacharidokat, amelyek a növény sejtfalaiban fordulnak elő, és amelyeket az állat vagy az emberi szervezet nem képes lebontani, nem keményítő poliszacharidokként foglaljuk össze (Jeroch et al. 1999). Az alábbi 1. ábra áttekintést nyújt a nem keményítõ poliszacharidok csoportjáról.
Nem keményítő poliszacharidok
1. ábra: A G.C.M. szerint módosított szénhidrátok osztályozása Bakker és mtsai. (1998) (* Megjegyzés: A lignin nem szénhidrát. Lásd még az alábbi 5. oldalt)
A nem keményítő poliszacharidok pontos meghatározása bizonyos nehézségeket okoz, mivel ezek a növényi szerkezeti anyagokban előforduló poliszacharidok szerkezeti szempontból nagyon heterogén csoportot képviselnek. Ide tartoznak a cellulóz, (1-3, 1-4) ß-glükánok, arabinoxilánok (pentozánok), mannánok, galaktánok, xiloglükánok és pektinek (poligalakturonsavláncok) (Jeroch et al. 1999). A nem keményítő poliszacharidok vagy élelmi rostok egységes, általánosan érvényes osztályozása még nem létezik (Choct 1997; DeVries és mtsai 1999; Pluske és mtsai 1999; Wenk 2001; Wenk és Zurcher 1990). A nem keményítő poliszacharidokkal kapcsolatban, különösen az angol nyelvű szakirodalomban, az étkezési rost (DF) kifejezést használják, bár nagyon pontatlanul. Itt is
Az irodalom áttekintése szerint különböző nézetek vannak arról, hogy mely anyagok tartoznak az élelmi rostokhoz (Noblet és Le Goff 2001). Attól függően, hogy ezt fiziológiai szempontból definiálja-e, vagy arra koncentrál
a kémiai összetétel irányítja, elérkezik
Irodalmi áttekintés Az biztos, hogy minden definíció csak kompromisszumot jelenthet a nem keményítõ poliszacharidok komplex csoportjának leírására.
Az NSP kémiai szerkezete és előfordulása
Irodalmi áttekintés Az 1. táblázat hozzávetőleges áttekintést nyújt a nem keményítő poliszacharidok előfordulásáról és eloszlásáról
a leggyakoribb gabonatípusok a példa segítségével
ß-glükánok és arabinoxilánok mennyisége
(Pentosánok). A nem keményítő poliszacharidok 700-900 g kg-1-t tesznek ki a növény sejtfalából (Bach Knudsen 2001b). Ebben az összefüggésben meg kell említeni, hogy az irodalomban erről szóló információk gyakran nagyon eltérőek, ami valószínűleg különféle befolyásoló tényezőknek köszönhető, mint például a fajta, a regionális eredet, az éghajlat és a gabona betakarításkori érettségi foka (Bach Knudsen 1997; Dusel et al. 1997; Steenfeldt 2003). Például a búzában, Dusel és munkatársai tanulmánya szerint. (1997) NSP-tartalma 7,45 és 11,45 között, a szárazanyag százalékában kifejezve.
1. táblázat: A ß-glükánok és arabinoxilánok (pentozánok) tartalma egyes szemcse-típusokban (szemek), g/kg szárazanyagban, módosítva Jeroch et al. (1999) NSP ß-glükán arabinoxilánok (pentozánok)
A búza, a kukorica, a rozs és a tritikálé (a búza és a rozs nemzetség hibridje) viszonylag magas arabinoxilán-tartalommal rendelkezik, amelyek általában oldhatatlan formában vannak (lásd a 2. táblázatot), míg az árpában a nagyon magas pentozantartalom mellett nagy az arány nagy molekulatömegű ß-glükánnal rendelkezik.
Irodalmi áttekintés A 2. ábra szemes sejtfal tipikus összetételét mutatja be az NSP vonatkozásában a zab példájával.
Sejtfal nem keményítő poliszacharidok: ramnóz arabinóz xilóz mannóz galaktóz glükóz glükóz uronsavak lignin
Endosperm keményítő fehérje mátrix
2. ábra: Példa a zab sejtfalszerkezetére Bach Knudsen (2001b) szerint módosítva
A gabonaszem záró gyümölcs, és lényegében három részből áll: -héj (gyümölcshéj és maghéj), -leveles (endospermium) magvak (embrió) Az endospermium a gabona 75-90% -át, a héjrétegek 7-20% -át és a palánta 3-15% kedvezmény. Az endospermium lényegében keményítőt tartalmaz, amely fehérjemátrixba ágyazódik. A héj magában foglalja a gyümölcs- és maghéjat, valamint a molnár szempontjából az aleuron sejtréteget is, amely fehérjéket, lipideket és ásványi anyagokat tartalmaz. A nem keményítő poliszacharidok a növény sejtfalának minden rétegének alkotóelemei (Klingler 1995). A héj nem tartozik a tényleges gabonához, de nagyon gazdag NSP-ben és ligninben is. Táplálkozási és gazdasági okokból elsősorban az árpát, a kukoricát és a búzát használják sertésekben, de egyes esetekben rozsot, tritikálét, zabot és gabona melléktermékeket is használnak. A búzát nagyobb valószínűséggel használják a sertések tenyésztésében, az árpát pedig a hizlalás során (Böhme 1996). 7.
Irodalmi áttekintés A sertések teljes takarmánya például körülbelül 550–700 g szénhidrátot tartalmaz szárazanyag-kilogrammonként, ebből 40–70 g alacsony molekulájú cukor, körülbelül 250–400 g keményítő és 150–250 g-ot testesítenek meg az úgynevezett nem keményítő poliszacharidok (Bach Knudsen és Johansen 1995; Bakker és mtsai 1998).
Az NSP tulajdonságai és mikrobiális lebomlása
Az irodalom áttekintése baktériumok/gramm Digesta anaerob baktériumok
109 108 107 Coliform baktériumok 106 Gyomor
3. ábra: A sertések emésztőrendszerében található mikroorganizmusok típusai és sűrűsége Jörgensen és Just (1988) szerint
Így elérhető a gazdaszervezet metabolizmusának áttekintése (Bakker és mtsai 1998; Bergman 1990; Wenk 2001). Mint ismeretes, az étkezési rostok fermentálása nemcsak rövid szénláncú zsírsavakat, hanem olyan gázokat is termel, mint szén-dioxid, hidrogén és metán, valamint karbamidot és hőt is (Bergman 1990; Noblet és Le Goff 2001). Az illékony zsírsavak energetikai hozzájárulása a gazdaállat energiaigényéhez fajonként eltérő. Becslések szerint a kérődzőknél körülbelül 70%, az embereknél körülbelül 10%, a mindenevő állatoknál, például sertéseknél és más növényevőknél pedig körülbelül 20-30% (Bergman 1990). 2.4
Az NSP hatásai erősen függnek oldhatósági viselkedésüktől. Például az oldható részeknek, amelyeknek gélképző tulajdonságaik vannak, nagyobb valószínűséggel van aktív alkotórészük az emésztés szabályozásában az átjárási idő meghosszabbítása és az elülső emésztőrendszerben történő felszívódás szempontjából, míg az oldhatatlan étkezési rostok nagyobb valószínűséggel hatnak a vastagbélben, például növelik a széklet mennyiségét A vastagbéltartalom elvékonyodása és az emésztőrendszer csökkentett áthaladási ideje a gyomor-bél traktuson keresztül (Bach Knudsen 2001b). A 2. táblázat bemutatja a kiválasztott NSP (arabinoxilánok és ß-glükánok) tartalmát egyes gabonamagvakban, valamint a megfelelő oldható részeket.
2. táblázat: A különféle gabonafélék összes NSP-tartalmának, valamint arabinoxilán- és ß-glükán-tartalmának átlagértékei (g/kg DM-ben) és a megfelelő oldható részre, a baromfi évkönyvéből (2005) vették Jeroch és mtsai. (1999) Gabona típusú búza1)
oldható 40 8 1) = a megfelelő téli fajta; 2) = nincs elemezve; * Információk Jeroch et al. (1999)
Publikációk jelentek meg (Choct és Annison 1990, 1992a; Dierick 1989; Haberer és Schulz 1998). A hangsúly itt az NSP viszkozitásnövelő hatására vonatkozik a bélkimnára. Ennek az a következménye, hogy a test saját emésztőenzimjei és epesavai nemcsak csökkent diffúziós sebességet mutatnak, hanem azt is, hogy az élelmiszerpép érintkezése a gyomor-bél traktus reszorpciós felületével csökken (Förster 2003; Ikegami et al. 1990). A disznó vékonybél-kémia viszkozitása azonban soha nem éri el olyan magas értékeket, mint a baromfi esetében, a hosszabb vékonybél hosszabb átmeneti idejével és a nagyobb mikrobiális populációval együtt (Dierick 1989). Ezért az egyik központi kérdés az, hogy lehet-e további vagy eltérő hatás, mint a sertések tiszta viszkozitásának csökkenése, ami NSP-hasító enzimek alkalmazásával a teljesítmény növekedéséhez vezet. Bartelt és mtsai. (2002) megállapította, hogy a sertéseknél a viszkozitás önmagában nem befolyásolja a vékonybél tápanyag felszívódását.
Vizsgálatuk során nem figyeltek meg változásokat a szárazanyag, a nyersfehérje és az aminosavak precececalis emészthetőségében a CMC-kiegészítés nélküli kontrollcsoporthoz képest. Továbbá úgy tűnik, hogy az NSP közvetlenül rögzíti a tápanyagokat, és ezáltal csökkenti vagy akár megakadályozza a nyers tápanyagok felszívódását. Ebben a modellben feltételezzük, hogy a sejtfalak NSP-je ketrecként zárja el a sejt belsejében lévő tápanyagokat, és ezáltal megnehezíti, vagy akár megakadályozza az emésztőrendszer enzimjeinek támadását. Ezt „ketrechatásnak” nevezik (Theander és mtsai 1989). Ezeknek a mechanizmusoknak az a következménye, hogy a nyers tápanyagok valódi emészthetősége és az energia átalakíthatósága csökkenhet az NSP-tartalom növekedésével. A különféle gabonafélék nem keményítő poliszacharid tartalmának az energia emészthetőségére gyakorolt hatását a 4. ábra mutatja.
Irodalmi áttekintés Másrészt a luminális bélfal nyálkahártyája védelmet nyújt a fertőzések, valamint a fizikai, kémiai és enzimatikus károsodások ellen. Ehhez a nyákrétegnek épnek kell lennie mind mennyiségileg (vastagság), mind minőségileg (a baktériumok megkötésének képessége). Főleg patkányokon végzett vizsgálatokból ismert, hogy a magas rosttartalmú étrend sokoldalúan befolyásolja a mucin réteget. Nemcsak maga a mucin összetétele van befolyásolva, hanem a rostban gazdag etetésnél is megfigyelhető a mucin réteg fokozott kopása. De ez egyszerre történik
Stimulálják az adenozin-monofoszfátokat (cAMP). Az így megnövekedett cAMP közvetíti a víz és az elektrolitok átjutását a bél lumenébe, és ezáltal az úgynevezett szekréciós hasmenéshez vezet. Reisről ismert, hogy blokkolja az enterociták cAMP-re gyakorolt „szekréciós válaszát”; Ezenkívül a rizs szegény rostban. Ezért Hopwood és mtsai (2002; 2004) tanulmányaiban a rizst választják az adag alapjául. Míg az oldható rostok táplálása a PWC előfordulásának hajlamosító tényezőként tekinthető, az oldhatatlan rostoknak viszont még olyan tulajdonságot is tulajdonítanak, amely enyhíti a betegség lefolyását (Bertschinger és Eggenberger 1978). De most a diéták táplálása nagy arányban, 15-tel
Az elválasztott sertésekben oldhatatlan NSP szakirodalmi áttekintése semmiképpen sem ajánlott, mert az egyéb táplálkozásellenes hatások
Súlygyarapodáshoz vezetne.
Végül meg kell említeni a magas rosttartalmú étrend néhány általános - pozitív és negatív - hatását:
A rostban gazdag takarmány-összetevők viszonylag olcsók (Bakker és mtsai 1998).
A viszonylag alacsony energiatartalom miatt megnövekedett takarmányfelvétel rostokban gazdag étrend esetén csökkenti a sztereotip viselkedést vagy viselkedési rendellenességeket, például kannibalizmust vagy botrágást az állatokban, mert hosszabb evéssel vannak elfoglalva (Schnippe 2003).
Továbbá vannak kevésbé stresszel kapcsolatos betegségek, például gyomorfekélyek (Friendship 2003).
Látható a nitrogén kiválasztásának csökkenése a vizelettel, valamint a patogén baktériumok kolonizációjának potenciális akadálya a bél pH-értékének csökkentésével (Prohaszka 1986)
A vágás során a megnövekedett trágya és melléktermékek felhalmozódása azonban hátrányos hatással jár az NSP-ben gazdag takarmányozásra. (A magas NSP-diéták hosszú távú táplálkozásának eredményeként gyomor- és súlygyarapodás tapasztalható.)
NSP-hasító enzimek takarmány-adalékként való alkalmazása
Magyarázza el a baktérium populációkat. Csak azokat a baktériumokat lehet kimutatni, amelyek képesek tenyészni, vagy amelyek kimutathatók molekuláris biológiai módszerekkel. A vizsgálati és a kimutatási módszerek közötti különbség azt jelenti, hogy az eredményeket nem lehet közvetlenül összehasonlítani egymással.
1. Gyorsított emésztési folyamat: A hosszú generációs időkkel rendelkező mikroorganizmusok hátránya a luminalis csírák növekedési fázisának lerövidülése miatt. 2. Javult prececalis tápanyagfelszívódás vagy a tápanyagok felszívódásának agyi irányú elmozdulása a halál felé
Energiaszolgáltatók) a vékonybél vége felé tartó mikroorganizmusok számára. 3. Csökkent bélhossz Alacsonyabb csíraszám az emésztőrendszerben, mert a mikroorganizmusok luminális és falhoz kapcsolódó kolonizációs területe kisebb lesz. 4. Maga a viszkozitás csökkenése és a mucin képződése A megváltozott kötődési és társulási feltételek eredményeként elképzelhető lenne a fajspektrum változása.
Irodalmi áttekintés A bél mikrobiotáját az NSP-t hasító enzimek befolyásolhatják a bél lumenében uralkodó viszkozitástól függetlenül (Simon 1998). Az oldhatatlan NSP oldásával és az oldható NSP kisebb molekulákra bontásával könnyebben lebontható szubsztrátumokat lehet a vékonybél vége felé az „NSP szakemberek” rendelkezésére bocsátani. Emellett az NSP lebomlásának végtermékei (monomerek) is felmerülhetnek, amelyeket aztán az NSP lebontására nem szakosodott mikroorganizmusok is felhasználhatnak energiaforrásként. Függetlenül
Az epesav-hidrolázok az epesók dekonjugálódását okozzák, és ezáltal negatívan befolyásolják a zsír felszívódását a vékonybélben.
NSP hidrolizáló enzimek, zsír emésztés és baktérium epesav hidrolázok
Az emésztőrendszer az enterobaktériumok vagy az anaerobok teljes számának jelentős csökkenéséhez, valamint a gram-pozitív kokkok és enterococcusok csökkenéséhez vezet. A „faggyú-étrenddel rendelkező” állatoknál azonban a gram-pozitív kokkok és az enterococcusok száma jelentősen megnőtt. Ez azt mutatja, hogy mind a xilanáz, mind a "takarmányzsírok" kölcsönhatásba lépnek a bél mikrobiotájával. Itt szerepet játszik az emésztőrendszer emésztőrendszerben maradásának időtartamának befolyásolása, valamint a zsírok összetétele a zsírsav mintázat és a kapcsolódó hatások szempontjából, például a bél pH-értékére nézve.
Az emésztőrendszer mikrobiális kolonizációja sertésekben
A monogasztrikus disznó elülső emésztőrendszerét (gyomor és vékonybél) egy mikrobiota népesíti be, amelyben a lactobacillusok, főleg a lactobacillusok és a streptococcusok dominálnak. Mindkét nemzetség mind a Digesta-ban, mind a bélfalakkal együtt kimutatható. A sertés gyomrában található mirigymentes pars oesophagea sűrűn lakott laktobacillusokkal (Fuller et al. 1977). A duodenumban és a proximális jejunumban csírákban viszonylag kevés a disztális bélrendszer. A csírák száma fokozatosan növekszik az ileum felé, a vakbélben pedig 20
Irodalmi áttekintés A vastagbél viszonylag magas értékeket érhet el, akár 1011 csíra/gramm béltartalomban. Itt szigorú anaerobok dominálnak, például a Bacteroides nemzetség tagjai (Amtsberg 1984). A bél mikrobiája olyan mikroorganizmusok közösségét képviseli, amelyek ideális esetben kiegyensúlyozott egyensúlyban vannak egymással (eubiosis). Ez az egyensúly komplex szabályozási folyamatoknak van kitéve, amelyek egyrészt magából a gazdaszervezetből származnak (allogén tényezők), másrészt befolyásolják a bélben előforduló baktériumok közötti kölcsönhatások (autogén faktorok) is. A 3. táblázat áttekinti ezeket a tényezőket: 3. táblázat: Olyan tényezők, amelyek Fuller (1980) és Savage (1980) szerint szabályozó hatást gyakorolnak a mikrobiota gazdaszervezet összetételére (allogén)