Keturkojai kompanionai dabar dažnai laikomi šeimos nariais, toks elgesys vadinamas „tarprūšinės šeimos“ reiškiniu. Dėl to paskutiniu metu naminių gyvūnų pašarų rinkoje labai svarbiu kriterijumi tapo gyvūnų sveikata ir ilgaamžiškumas. Kadangi angliavandeniai svarbūs energijos metabolizme, tuštinimosi moduliavime, imuninėms funkcijoms bei žarnyno mikrobiotai, ėdalų gamintojai jais intensyviai domisi. Beje, apie angliavandenių naudojimą šunų mityboje šiek tiek rašėme čia: „Ar šunims reikia angliavandenių?“.
Angliavandenių galima rasti augalų ląstelių turinyje ir sienelėse. Paprastai jie skirstomi į monosacharidus, oligosacharidus ir polisacharidus. Taip pat gali būti klasifikuojami pagal virškinimo, absorbcijos ar fermentacijos laipsnį.
Absorbuojamus angliavandenius sudaro monosacharidai (gliukozė, fruktozė ir galaktozė), kuriuos gali absorbuoti plonoji žarna.
Virškinamus angliavandenius sudaro disacharidai (pvz., sacharozė ir maltozė) ir polisacharidai (pvz., krakmolas), kurie gali būti suskaidyti į monosacharidus veikiant gyvūno fermentinei sistemai, o tada absorbuojami.
Nevirškinami angliavandeniai skirstomi į fermentuojamus (tirpi ląsteliena, atsparus krakmolas, šiek tiek hemiceliuliozės) ir nefermentuojamus ar blogai fermentuojamus (celiuliozė, ligninas). Paskutiniais dešimtmečiais nevirškinami angliavandeniai (daugiausia ląsteliena) sulaukė nemažai mokslininkų ir maisto technologų dėmesio.
Ar angliavandeniai naudingi?
Šunims ir katėms angliavandeniai nėra būtini. Specifiniai audiniai kaip smegenys ir raudonieji kraujo kūneliai energijos poreikių patenkinimui reikalauja gliukozės, tad jos koncentracija kraujyje turi būti 3,9 - 6,7 mmol/l katėms ir 3,3 - 6,2 mmol/l šunims. Nors angliavandeniai - gliukozės šaltinis, esant nepakankamiems jų kiekiams gliukozė gali būti tiekiama gliukoneogeniniais keliais.
Tam tikrais gyvenimo etapais, pvz., nėštumo ir žindymo laikotarpiu, reikalingas didesnis energijos lygis. Mažai angliavandenių turinti dieta aktyvuoja gliukoneogeninius medžiagų apykaitos kelius, kuriuose gliukozės gamybai naudojamos būtinos maistinės medžiagos, pvz., aminorūgštys. Tokiu atveju gali padidėti šuniukų mirtingumas, atsirasti hipoglikemija ir acetonemija. Palyginus dvi šunų grupes, kurių viena negavo angliavandenių, o kitos racione jie sudarė 40 proc., pastebėta, kad angliavandenių negavusių kalyčių šuniukų išgyvenamumas gerokai sumažėjo. Kadangi vystantis vaisiui išauga gliukozės poreikis, kai kurioms vaikingoms kalytėms dėl to galima hipoglikemija.
Šuniukams ir kačiukams negalima duoti pieno pakaitalų, sudėtyje turinčių krakmolo, kadangi jiems trūksta kasos fermento amilazės (skaido angliavandenius). Kačių gebėjimas virškinti krakmolą nedidelis, galimas endogeninių žarnyno fermentų dėka. Jų atveju per didelis virškinamų angliavandenių kiekis padidins glikemiją ir skatins mikrobų fermentacijai gaubtinėje žarnoje, taip neigiamai veikdamas virškinimo traktą. Apdorojimas pagerina kačių maiste esančio krakmolo virškinamumą, nes skatina depolimerizaciją, mažina molekulinę masę ir pagerina fermentinę hidrolizę. Pvz., virto kukurūzų krakmolo virškinamumas (72%) didesnis nei žalio (46%).
Kalbant apie laktazę (fermentas, skaidantis pieno disacharidą laktozę), suaugusių šunų organizmuose jos aktyvumas yra ribotas (3,3 U g-1 baltymo) lyginant su šuniukais (96 U g-1 baltymas). Dėl šios priežasties laktozės kiekis suaugusiems šunims turėtų būti ribojamas, nors šuniukai gali ją virškinti, absorbuoti ir metabolizuoti.
Atsižvelgiant į tai, kad skirtingų angliavandenių fiziologinis poveikis skiriasi, rekomenduojamas jo kiekis racione priklauso nuo suvartojamo maisto kiekio, kalorijų tankio ir gyvūno energijos poreikio. Nors žinomos saugios viršutinės angliavandenių ribos suaugusių gyvūnų maistui, nėra nustatyti jų minimalūs reikalavimai.
Virškinami angliavandeniai (krakmolas)
Kukurūzai, kviečiai ir ryžiai komerciniuose gyvūnų pašaruose naudojami kaip pagrindiniai sudėtinių angliavandenių, ypač krakmolo, šaltiniai. Pastaruoju metu rinkoje išpopuliarėjo begrūdžiai produktai. Tačiau teiginys „be grūdų“ nėra tolygus „be angliavandenių“, tad daugelyje šių produktų vis dar yra alternatyvių krakmolo šaltinių, tokių kaip ankštiniai augalai ar šakninės daržovės. Todėl begrūdžiame ėdale krakmolo kiekis gali būti toks pat arba net didesnis nei maiste, kuriame yra grūdų.
Dauguma sausų pašarų gaminami pasitelkus sausų ir pusiau drėgnų produktų ekstruziją arba drėgnų produktų retortą. Terminio apdorojimo metu krakmolo brinkimas ir struktūriniai pokyčiai didina maisto matricos plėtimąsi ir sustiprina rišamąsias savybes. Krakmolo kiekis pašare skirsis priklausomai nuo formulės. „Mažai angliavandenių“ dietose krakmolo bus mažai arba visai nebus, o dietose su sumažintu riebalų kiekiu krakmolas gali sudaryti net 50%. Abu kraštutinumai kelia iššūkių, kadangi mažai krakmolo turinių pašarų ilgaamžiškumas mažas, o formulės, kuriose krakmolo daugiau nei 65%, ekstrudatas būna per daug lipnus. Be to, skirtingų angliavandenių šaltinių įtraukimas įtakoja apdorojimo sąlygas ekstruzijos metu.
Kaitinamas krakmolas suminkštėja vykstant procesui, vadinamam želatinizacija. Tuomet krakmolo granulės padidėja, sprogsta ir sutirštėja. Mitybos požiūriu želatinizacijos laipsnis svarbus, nes turi įtakos krakmolo virškinamumui. Struktūrinės ir molekulinės savybės, tokios kaip granulių dydis ir krakmolo iš skirtingų ingredientų šaltinių kristališkumas, gali labai skirtis ir turėti įtakos virškinimo kinetikai. Fizinės kliūtys, tokios kaip augalų ląstelių sienelės ar baltymų matricos, gali blokuoti virškinimo fermentų prieigą. Tačiau krakmolo želatinizacija gali sutrikdyti šias kliūtis ir padėti įveikti fermentinio veikimo slopinimą. Vienas tyrimas, kurio metu vertintos virškinamo krakmolo frakcijų koncentracijos naudojant šunų modelį in vitro, parodė, kad tiek žemoje (79–93 °C), tiek aukštoje (124–140 °C) temperatūrje ekstruzija padidino greitai virškinamo krakmolo kiekį miežiuose, kukurūzuose, ryžiuose, bulvėse, sorguose ir kviečiuose. Panašūs rezultatai ir su ankštiniais augalais.
Krakmolas, kuris nėra absorbuojamas, vadinamas atspariu ir pateks į apatinį virškinimo traktą, kur veiks kaip ląsteliena. Atsparaus krakmolo, pasiekiančio storąją žarną, kiekis - svarbus veiksnys, kadangi skatina bakterijų fermentaciją, o didesnė jo koncentracija neigiamai veikia išmatų kokybę. Atsparus krakmolas taip pat gali moduliuoti žarnyno mikrobiotą ir išmatų metabolitus. Populiarėjant produktams, ženklinamiems kaip „neapdoroti“ arba „minimaliai apdoroti“, reikia įvertinti, kaip tokie metodai veikia krakmolo želatinizaciją ir virškinamumą, kad būtų išvengta galimo netoleravimo.
Ląsteliena
Išplitus informacijai apie ląstelienos naudą žmonių sveikatai, išaugo susidomėjimas šių principų taikymu šeriant naminius gyvūnus. Nors ir nebūtini, ląstelienos šaltiniai įtraukti į šunų ir kačių pašarus dėl teigiamo poveikio sveikatai, įvairių fizikinių ar cheminių savybių bei gebėjimo sukelti skirtingus fiziologinius atsakus.
Ląsteliena (skaidulos) - medžiaga, iš kurios sudarytas augalinės ląstelės apvalkalėlis, kitaip tariant atraminė tos ląstelės medžiaga. Ląsteliena galima pavadinti auglams būingus nevirškinamus tirpius bei netirpius angliavandenius ir ligniną. Ji naudinga žmonėms - mažina cholesterolio kiekį kraujyje, gliukozės kiekį po valgio, laisvina vidurius, mažina kraujospūdį, didina sotumo jausmą, didina mineralų absorbciją ir t.t.
Apibūdinant ląstelieną, galima naudoti kelis metodus, įskaitant šaltinį (gyvūninis, augalinis, grybinis ir chemiškai susintetintas), cheminę struktūrą (nevirškinami oligosacharidai, nekrakmoliniai polisacharidai, atsparus krakmolas) ar savybes, padedančias nustatyti funkcionalumą ir veikimo mechanizmus. Pastarosios charakteristikos gali būti tarpusavyje susijusios ir dažniausiai apima klampumą, fermentaciją ir tirpumą.
Nors paprastai kalbant apie skaidulas omenyje turime augalinius produktus, o gyvūninių šaltinių koncepcija - negausiai tirta sritis, kuri gali būti susijusi su plėšrūnų virškinamojo trakto sveikata. Gyvūninės kilmės skaidulos yra laikomos mažai virškinamomis arba nevirškinamomis (gliko)baltymų turinčiomis medžiagomis, esančiomis kauluose, sausgyslėse, kremzlėse, odoje, plaukuose ar plunksnose ir atliekančiomis panašias funkcijas kaip augalinė ląsteliena.Įrodyta, kad jos sumažina puvimo junginių, susijusių su baltymų fermentacija žarnyne, kiekį.
Klampumas apibūdina ląstelienos gebėjimą sutirštėti ir hidratacijos metu sudaryti gelį. Klampios skaidulos susijusios su kelių fiziologinių reakcijų, įskaitant skrandžio ištuštinimą ir tranzito laiką, moduliavimu, taip pat glikemijos atsako ir cirkuliuojančių kraujo lipidų moduliavimu.
Fermentacija apibūdina anaerobinio skaidymo laipsnį, kurį gali atlikti virškinamajame trakte esantys mikrobai. Ląsteliena gali būti skirstoma į nefermentuojamą, iš dalies fermentuojamą arba visiškai fermentuojamą.
Tirpumas apibūdina ląstelienos gebėjimą ištirpti vandenyje arba išlikti kaip atskiros netirpios dalelės. Literatūroje šis metodas naudojamas siekiant išsiaiškinti fiziologinio atsako skirtumus, pastebėtus naudojant skirtingus ląstelienos apdorojimus. Tirpi ląsteliena paprastai apibūdinama kaip klampi ir fermentuojama, o netirpi - kaip neklampi ir nefermentuojama, išskyrus keletą išimčių.
Nors kai kurie ląstelienos šaltiniai, pvz., išgryninta celiuliozė, gali būti labai vienodos sudėties, dauguma gyvūnėlių maiste naudojamų ingredientų susideda iš unikalaus ir įvairaus profilio, dėl kurio atsiranda įvairių savybių derinys. Pavyzdžiui, runkelių minkštimas, laikomas auksiniu standartu gyvūnų ėdalų pramonės ląstelienos šaltinių pasaulyje, turi profilį, apimantį skirtingas pluošto rūšis.
Paskutiniu metu bandoma įvertinti daugybę naujų skaidulinių ingredientų, įskaitant avokadų miltus, sojų pupelių lukštus, kokoso pluoštą, cikorijas, citrusinių vaisių minkštimą ir apelsinų pluoštą. Pagrindinis tokių tyrimų tikslas - nustatyti ingredientus, kurie būtų ekonomiški, ekologiškai naudingi ir prisidėtų prie maisto švaistymo mažinimo, kartu įvertinant šių produktų funkcionalumą mityboje.
Ląsteliena gali būti naudojama keičiant produkto tankį ir veikia kaip nedidelių sudedamųjų dalių, tokių kaip vitaminų ir mineralų premiksai, nešiklis. Be to, hidrokoloidinių skaidulų, tokių kaip dervos ir pektinas, vandens surišimo savybės svarbios kuriant drėgnų maisto produktų kaip paštetas tekstūrą. Nors šie apdorojimo ypatumai vis labiau domina gamintojus, ląsteliena gali veikti ir funkciškai. Funkcinių ingredientų tikslas - suteikti gyvūno sveikatai ne tik pagrindines medžiagas, bet ir duoti naudos.
Plintant augintinių nutukimui, vis svarbesnis tampa ryšys tarp maistinių skaidulų vartojimo ir silpnėjančių medžiagų apykaitos sutrikimų simptomų. Keli tyrimai aprašė ląstelienos naudą lėtinant virškinimo trakto judėjimą ar įsisavinant maisto medžiagas. Skaidulų, ypač netirpių, kiekio didinimas - įprasta strategija, naudojama siekiant sumažinti kalorijų tankį nepaveikiant suvartojamo maisto kiekio. Nors kai kuriuose tyrimuose iškelta hipotezė, kad skaidulos gali padėti didinti sotumo jausmą ir padėti valdyti svorį, rezultatai įvairūs ir, atrodo, priklauso nuo kitų makroelementų (pvz., baltymų ir riebalų) sudėties.
Tiek tirpios, tiek netirpios skaidulos prisideda prie išmatų tūrio ir konsistencijos. Netirpi fermentacijai atspari ląsteliena prisideda prie išmatų sausųjų medžiagų tūrio, o tirpi suriša vandenį, suminkštindama išmatas ir padidindama jų sovrį. Didėjantis išmatų kiekis ir svoris padeda išlaikyti reguliarų turštinimosi dažnį.
Prebiotikai
Žarnyno mikrobiotos vaidmuo sveikatai sulaukė didelio susidomėjimo dėl galimo jos sudėties ir metabolinės funkcijos moduliavimo. Viena šių strategijų - prebiotikų naudojimas. Prebiotikai apibrėžiami kaip substratas, kurį selektyviai naudoja mikroorganizmai šeimininkai, teikiantys naudos sveikatai (paprasčiau- gerųjų bakterijų maisto šaltinis). Prebiotikai gali paveikti maistinių medžiagų virškinamumą, stiprinti imuninę funkciją ir apsaugoti nuo ligų, pakeisdami žarnyno mikrobiotą ir metabolitus.
Medžiagos laikymas žarnyno prebiotiku grindžiamas trimis kriterijais:
1) atsparumas skrandžio veiklai, žinduolių fermentų hidrolizei ir absorbcijai virškinimo trakte;
2) turi būti fermentuojama žarnyno mikrobiotos;
3) turi būti atrastas ryšys tarp prebiotiko ir sveikatos konkrečiame tiksliniame šeimininke.
Prebiotikai dažnai prilyginami ląstelienai, tačiau tik dalis ląstelienos priskiriama prebiotikams. Tiesą sakant, prebiotikai taip pat gali būti gaunami iš neląstelinių medžiagų, tokių kaip laktulozė. Šiuo metu pripažintų prebiotikų sąrašas ribotas, taip pat yra įvairių maisto junginių, apie kuriuos trūksta naudos įrodymų, tad pastarieji priskiriami kandidatams į prebiotikus. Tai apima skaidulinius (ksilo-oligosacharidas (XOS), β-gliukanai, izomalto-oligosacharidai) ir neskaidulinius (polifenoliai, polinesočiosios riebalų rūgštys) junginius. Daugiausia tyrimais patvirtinta, kad maistinių prebiotikų nauda gaunama iš ląstelienos kaip nevirškinami oligosacharidai fruktanai ir galaktanai. Šiuo metu aktyviai bandoma suprasti konkrečių rūšių prebiotikų teikiamą naudą sveikatai ir jų potencialą keisti žarnyno mikrobiotą bei sveikatą.
Patvirtintų prebiotikų ir prebiotikų kandidatų, jų šaltinių bei tikslinių sveikatos rodiklių sąrašas
|
Prebiotikas |
Šaltinis |
Tiksliniai sveikatos taškai |
|
Ląstelienos kilmės |
|
|
|
Galakto-oligosacharidai (GOS) |
β-GOS gaminami fermentiniu būdu iš laktozės |
Antsvoris ir nutukimas |
|
Frukto-oligosacharidai (FOS) |
Šparagai (5%), porai (12%), česnakai (18%) |
Sotumas, antsvoris ir nutukimas |
|
Inulinas |
Cikorija (64%), svogūnai (9%), topinambai (32%) |
Vidurių užkietėjimas, antsvoris ir nutukimas |
|
Neląstelienos kilmė |
|
|
|
Laktulozė |
Sintetinis disacharidas |
Vidurių užkietėjimas |
|
Kandidatas į prebiotikus |
Šaltinis |
Tiksliniai sveikatos taškai |
|
Ląsteliena |
|
|
|
Atsparus krakmolas |
kukurūzai, bulvės, tapijoka) |
Nutukimas |
|
Polidekstrozė |
Sintetinis pluoštas |
Infekcijos ir atsakas į vakciną |
|
Ksilo-oligosacharidas (XOS) |
Kviečių sėlenos |
Cholesterolio kiekio kraujyje mažinimas |
|
Izomalto-oligosacharidas (IMO) |
Medus, cukranendrių sultys, sacharozė |
Vidurių užkietėjimas |
|
Β-gliukanas |
Tirpi ląsteliena, randama avižose ir miežių grūduose (3-6%) |
Nutukimas |
|
Neląstelienos kilmė |
|
|
|
Polifenoliai |
Uogos, prieskoniai, riešutai, sėklos |
Oksidacinio streso mažinimas |
|
Polinesočiosios riebalų rūgštys |
Riešutai, saulėgrąžų sėklos, linų sėmenys, lašiša |
Cholesterolio kiekio kraujyje mažinimas |
Fermentacija ir galutiniai medžiagų apykaitos produktai
Su šeimininko organizmu žarnyno mikrobai sąveikauja keliais lygiais. Tai gali vykti tiesiogiai kontaktuojant su žarnyno epitelio ląstelėmis, kas turi įtakos imuninės sistemos vystymuisi ir palaikymui, arba sąveikaujant su mikrobų kilmės metabolitais. Mikrobai gamina įvairius junginius, įskaitant baltymus, vitaminus, dujas, lakiąsias riebalų rūgštis ir antrines tulžies rūgštis. Kai kurių junginių, tokių kaip baltymai ir vitaminai, šeimininkas negali suskaidyti arba absorbuoti šiame virškinamojo trakto regione, todėl žarnyno bakterijoms jų nepanaudojus anie išsiskiria. Kitus junginius, tokius kaip trumpųjų grandinių riebalų rūgštys (TGRR), kolonicitai gali absorbuoti ir panaudoti šeimininko metabolizme.
Trūkstant deguonies, mikrobai pasitelkia fermentaciją anglies turinčių molekulių (angliavandenių ir baltymų) skaidymui, taip jie gauna energijos augimui ir dauginimuisi. Be deguonies fermentacijos substratai negali būti visiškai oksiduoti, todėl galutiniai produktai išlaiko tam tikrą energijos potencialą. Skirtingi mikrobai turi skirtingus medžiagų apykaitos mechanizmus. Kadangi ląsteliena - pagrindinis substratas, storąją žarną pasiekiantis nesuvirškintas, dauguma metabolitų susidaro sacharolitinės fermentacijos būdu. Tai apima TGRR (ty acetatą, propionatą, butiratą) ir dujas (pvz., anglies dioksidą ir metaną). Taip pat gaminamas laktatas ir sukcinatas, tačiau kiti mikrobai juos greitai panaudoja kaip tarpinius produktus gaminant TGRR.
TGRR gamyba - vienas pagrindinių ląstelienos vartojimo pranašumų, šių junginių įtaka sveikatai plačiai ištirta. Mikrobų pagamintos TGRR absorbuojamos žarnyno epitelio. Tai vyksta pasyvios difuzijos būdu arba tarpininkaujant nešikliui. Absorbuotą butiratą kolonocitai pirmiausia naudoja kaip energijos šaltinis, o didžioji jo dalis lieka storosios žarnos gleivinėje. Propionatas ir acetatas gali patekti į vartų kraujotaką prieš įsisavinimą ir būti metabolizuoti kepenyse. Pagrindinis acetato likimas kepenyse - riebalų rūgščių sintezė, o propionatas veikia kaip gliukoneogeninis pirmtakas. Šie junginiai taip pat gali veikti kaip signalinės molekulės kelioms kitoms šeimininko biologinėms sistemoms. Pavyzdžiui, acetatą ir propionatą suvokia receptoriai, išskiriantys tirozino peptidą, skatinantį sotumo jausmą. Butiratas slopina įvairių imuninių ląstelių transkripciją ir diferenciaciją, turi priešuždegiminį poveikį, kas svarbu palaikant pusiausvyrą tarp imuninio atsako į patogenines žarnyno bakterijas ir komensalinių bakterijų rūšių tolerancijos. Žarnyno sveikatos ir judrumo skatinimas, navikų augimo slopinimas ir centrinės nervų sistemos signalizacija - svarbiausios TGRR funkcijos.
Nors šunims ir katėms nėra apibrėžtų angliavandenių reikalavimų, jie yra vertingas energijos šaltinis, be to, palaiko virškinimo funkciją ir bendrą sveikatą. Atsižvelgiant į tai, kad dauguma pašarų gaminami naudojant ekstruziją, tokie procesai naudingi krakmolo granulių želatinizacijai. Nevirškinami angliavandeniai darosi vis svarbesniu gyvūnų mitybos segmentu, kadangi ląsteliena glaudžiai susijusi su žarnyno sveikata. Maistinėms skaiduloms būdingos įvairios fizikinės ir cheminės savybės ir atitinkamas fiziologinis poveikis. Tokios savybės kaip tirpumas, fermentacija ir klampumas - svarbūs skaidulų poveikio organizmui veiksniai.
Pagal
Emanuela Kayser, Shannon E Finet, Maria R C de Godoy, The role of carbohydrates in canine and feline nutrition, Animal Frontiers, Volume 14, Issue 3, June 2024, Pages 28–37, https://doi.org/10.1093/af/vfae017
