Johdanto
Ravitsemuksen kuituilla on tärkeä rooli, ja ne vaikuttavat vuorovaikutuksessa ruokavalion, endogeenisten entsyymien, limakalvon ja symbioottisen bakteeriston välillä. Kaikki nämä tekijät ovat tärkeitä ravintoaineiden hyödyntämisessä ja ovat keskeisiä optimaalisen suoliston terveyden kannalta.
Tiivistelmä, joka on käännetty allaboutfeed.net-lehdessä ja jonka on laatinut tohtori Knud Erik Bach Knudsen Kööpenhaminan yliopistosta otsikolla ”Fibre’s role in animal nutrition and intestinal health”, käsittelee vaikeasti sulavan kuidun roolia, joka on kuitenkin tärkeä osa yksimahaisilla eläimillä ruoansulatusjärjestelmässä. Ravitsemuksen kuitu ei ole sulavissa endogeenisten entsyymien avulla, mutta se vaikuttaa ruoansulatukseen ja imeytymiseen ja toimii samalla prebioottina hyödyllisille suolistobakteereille. Artikkelin tiivistelmät on esitetty alla lyhyesti.
Mitä on ravinnon kuitu?
Ravitsemuksen kuitu (Dietary fibre, DF) on tärkeä osa joitakin kasveja sian rehussa. Kuitu vastustaa ohutsuolen entsyymien aiheuttamaa pilkkoutumista, joten se kulkeutuu suurelta osin suolen onteloon ja toimii pääasiallisena bakteerien käymisalustana erityisesti paksusuolessa. Ravitsemuksen kuidun fysikaalis-kemiallisten ominaisuuksien vuoksi se vaikuttaa sekä bakteeristoon että limakalvoon koko ruoansulatuskanavassa.
Ravitsemuksen kuitu määritellään nykyään sisältämään tärkkelyksettömät polysakkaridit (NPS), resistentti tärkkelys (RS), sulamattomat oligosakkaridit (NDO) ja polyfenoliset eetteriligniinit, jotka eivät ole hiilihydraatteja. NPS:n pääasialliset polysakkaridit ovat selluloosa ja monimuotoiset selluloosattomat polysakkaridit (NCP), β-glukaanit, arabinoksylaanit, ksylaani, ksyloglukaani ja pektiinit. DF-pitoisuudet vaihtelevat laajasti eri rehuissa; viljoissa pitoisuudet ovat yleensä alhaisempia kuin palkokasveissa ja proteiinipitoisissa kasveissa, ja viljatuotteiden sivutuotteissa sekä elintarviketeollisuuden prosessoinnin sivutuotteissa DF-pitoisuudet ovat usein korkeammat (Kuva 1).
|
Kuva 1: Ravitsemuksen kuidun pitoisuus (g/kg kuivaa ainetta eri rehuissa) |
NCP:n koostumus vaihtelee myös laajasti rehujen välillä; viljoissa arabinoksylaanit ja β-glukaanit ovat runsaita, ja β-glukaanit aiheuttavat suhteellisen korkean liukoisen NCP:n määrän ohrassa ja kaurassa verrattuna vehnään ja maissiin. Palkokasveissa, proteiinipitoisissa kasveissa ja kuitupitoisissa aineksissa pektiinit ja ksyloglukaanit ovat pääasiallisia NCP-yhdisteitä, ja pektiinit aiheuttavat suhteellisen korkean liukoisen NCP:n määrän näissä rehuissa. RS-pitoisuudet ovat korkeammat palkokasveissa kuin viljoissa. Yleisesti ottaen palkokasveissa on myös korkea NDO-pitoisuus. Näin ollen on mahdollista koostaa erilaisia ruokavalioita, joissa kuidun koostumus vaihtelee.
Yhteistä kaikille ravinnon kuidun lähteille on kyky turvota, sitoa vettä soluseinämämatriisissa ja lisätä viskositeettia veden kanssa (Kuva 2). Kuitenkin, vaikka kaikki ravinnon kuidut turpoavat ja sitovat vettä, viskositeettiominaisuudet riippuvat kuidun polysakkaridien tyypistä ja kemiallisesta luonteesta. Esimerkiksi sokerijuurikkaan kuoriosa lisää pääasiassa ruoansulatuskanavan vedenpidätyskykyä, mutta sen viskositeetin lisääminen on vähäistä. Toisaalta β-glukaanit liukenevat enemmän soluseinämämatriisista ja lisäävät viskositeettia suolen ontelossa.
|
Kuva 2: Vedenpidätyskyky ilmaistuna turpoamisena, liukoisuutena ja veden sitomisena. Suurimolekyylisten aineiden liukenemisen alkuvaiheessa tapahtuu turpoamista, kun vesi leviää makromolekyylien läpi kunnes ne ovat täysin turvonneet ja hajonneet. Useimmat polysakkaridit muodostavat viskoosin liuoksen, jos ne liukenevat veteen. Viskositeetti riippuu kemiallisesta rakenteesta, molekyylipainosta ja pitoisuudesta. |
Vaikutus ruoansulatukseen ja käymisprosessiin
Ruoansulatuskanava koostuu eri osista, kuten suusta, mahalaukusta, ohutsuolesta, paksusuolesta sekä ruoansulatukseen liittyvistä elimistä kuten maksasta ja haimasta. Kaikki nämä osat yhdistyvät ääreiselimiin laajan reseptorijärjestelmän (turvotus-, kosketus- ja kemialliset reseptorit) avulla, jotka valvovat ruoansulatusta ja imeytymistä hormonien ja hermoston palautesignaalien kautta. Näin ravintoaineiden määrän vaihtelut veressä minimoidaan ja ravintoaineiden toimitus eri elimille säädellään ja optimoidaan. Ravitsemuksen kuitu on tärkeä ruokavalion tekijä, joka vaikuttaa ensisijaisesti ruoansulatukseen ja imeytymiseen ja siten säätelee ravintoaineiden toimitusta elimiin ja kudoksiin, jotka eivät ole suoraan yhteydessä ruoansulatuskanavaan.
Ravitsemuksen kuitu vaikuttaa ruoansulatukseen ja imeytymiseen kaikissa ruoansulatuskanavan osissa sekä haiman ja maksan eritykseen (Kuva 3). Kuitupitoisuuden kasvu lisää ruoansulatuskanavan painoa ja sisältöä ja johtaa ravintoaineiden virtauksen lisääntymiseen kaikissa osissa. Liukoinen kuitu lisää viskositeettia suolen ontelossa, mikä hidastaa mahalaukun tyhjenemistä ja haittaa ruoansulatusta ohutsuolessa estämällä substraatin ja ruoansulatusentsyymien kontaktia sekä hidastamalla hydrolyysituotteiden liikettä ruoansulatuksen aikana. Sekä liukoinen että liukenematon kuitu tarjoavat substraatin bakteerien käymiselle paksusuolessa. Liukoinen kuitu fermentoituu helposti; suurin osa hajoaa umpisuolessa ja paksusuolen alkupäässä, kun taas liukenematon kuitu hajoaa kauempana ja sitä ei pilkkoudu täysin.
|
Kuva 3: Ravitsemuksen kuidun vaikutus fysiologiaan liittyen kulkuaikaan, ruoansulatukseen ja imeytymiseen eri ruoansulatuskanavan osissa sekä energian käyttöön kiinteässä massassa. |
Bakteerien käymisen tuloksena muodostuvat pääasialliset aineenvaihduntatuotteet ovat lyhytketjuiset rasvahapot (SCFA; pääosin asetaatti, propionaatti ja butyraatti), ja suolen sisällön pH on alhaisempi. Suurin osa tuotetuista lyhytketjuisista rasvahapoista imeytyy nopeasti ja tarjoaa energiaa isännälle, vaikka SCFA:n energiankäyttö on yleensä alhaisempi kuin esimerkiksi ohutsuolesta imeytyvän glukoosin. Tämä johtuu fermentaatiosta aiheutuvista kaasuhäviöistä ja SCFA:n heikommasta hyödyntämisestä aineenvaihdunnassa. Näin ollen korkean kuitupitoisuuden ruokavaliot sisältävät yleensä vähemmän energiaa kuin matalan kuitupitoisuuden ruokavaliot, pääasiassa huonomman sulavuuden ja heikomman imeytyneen energian käytön vuoksi.
Vaikutus suoliston terveyteen
Prebiootit ovat sulamattomia ruokakomponentteja, jotka vaikuttavat myönteisesti isäntään stimuloimalla valikoivasti tiettyjen suoliston bakteeriryhmien kasvua ja/tai aktiivisuutta paksusuolessa ja parantavat siten isännän terveyttä. Firmicutes- ja Bacteroidetes-heimot ovat läsnä useimmissa eläinlajeissa, Enterobacteria spp., kuten Escherichia coli, pidetään suoliston terveydelle haitallisina, koska ne usein liittyvät suolistohäiriöihin, kun taas Lactobacillus spp., Bifidobacterium spp., ja Roseburia spp. nähdään yleensä terveydelle hyödyllisempinä.
Vaikka ravinnon kuitu yleisesti lisää hiilihydraattien virtausta paksusuoleen ja stimuloi näin bakteerikannan aktiivisuutta ja alentaa pH:ta, vain harvat kuitupolysakkaridit pystyvät erityisesti stimuloimaan hyödyllisiä bakteeriryhmiä. Sekä oligo- että polysakkaridit ovat yleensä tehokkaampia bakteerikannan muokkaamisessa ja bakteeripopulaatioiden koostumuksen muuttamisessa, kuten on havaittu inuliinin, erilaisilla ketjupituuksilla olevien fruktanien (fruktoosipohjaisten oligo- ja polysakkaridien seokset) ja RS:n ruokinnassa.
Arabinoksylaani, joka on pääasiallinen kuitukomponentti rukiissa ja vehnässä, on myös osoittanut vaikuttavansa bakteerikannan koostumukseen stimuloimalla butyraattia tuottavia mikro-organismeja. Butyraatti on tärkeä aineenvaihduntatuote epiteelisoluissa, joka tarjoaa energiaa ja säätelee solujen kasvua ja erilaistumista. Tässä yhteydessä on huomionarvoista, että xylaasin käyttö arabinoksylanaan osittain pilkkomiseksi ohutsuolen loppuosassa tuottaa oligomeeriseoksen. Tämä saattaa olla tutkimaton potentiaali paksusuolen bakteerikannan aineenvaihdunnan ja koostumuksen säätelyssä.
Huomioita ja sovelluksia
Ravitsemuksen kuitu ei ole sulavissa endogeenisten entsyymien avulla yksimahaisilla eläimillä kuten sioilla ja siipikarjalla; jos sulamista tapahtuu, se on vähäistä liukoisen kuidun osalta, joka pilkkoutuu suoliston bakteerien toimesta, erityisesti siipikarjan umpisuolessa. Korkean kuitupitoisuuden ruokavaliot sisältävät yleensä vähemmän energiaa ja ovat huonommin sulavia kuin matalan kuitupitoisuuden ruokavaliot, kuten artikkelissa on todettu. Toisaalta liian vähäinen kuitu ruokavaliossa aiheuttaa ummetusta eläimille. Nykyisessä antibioottivapaassa broilerituotannossa, joka perustuu biosuojeluun, jotkut kuitukomponentit toimivat prebiootteina probioottisille hyödyllisille bakteereille, parantaen ruoansulatusta, terveyttä ja tuotosta.
Siipikarjan ruokinnassa on tärkeää rakentaa sopiva kuitupitoisuus kullekin lajille, rodulle ja ikäryhmälle, mikä edistää hyvää ruoansulatusfysiologiaa, parantaa ravintoaineiden sulavuutta ja imeytymistä sekä ylläpitää hyödyllistä ja tasapainoista suolistobakteeristoa. Esimerkiksi värikkäiden broilereiden ruokavalion kokonaiskuitupitoisuus on noin 3,5–4 %, kun taas värikkäiden kasvattavien kanojen ruokavaliossa kuitupitoisuus voi olla 4,5–5 %, jne.
Professori Bùi Xuân Mến, Vemedim-tutkimus- ja kehityskeskus.
Lähteet
Knudsen KEB (2016) Fibre’s role in animal nutrition and intestinal health.
