Introductie
Vezels in het dieet spelen een belangrijke rol, waarbij er een wisselwerking is tussen het dieet, endogene enzymen, het slijmvlies en het symbiotische microbioom. Al deze factoren worden als essentieel beschouwd voor de opname van voedingsstoffen en vormen een sleutelcomponent voor een optimale darmgezondheid.
Dit samenvattende artikel, vertaald uit het tijdschrift allaboutfeed.net en samengesteld door Dr. Knud Erik Bach Knudsen van de Universiteit van Kopenhagen, met de titel “Fibre’s role in animal nutrition and intestinal health”, bespreekt de rol van onverteerbare vezels die toch een belangrijke component zijn in het spijsverteringssysteem van monogastrische dieren. Vezels in het dieet kunnen niet worden afgebroken door endogene enzymen, maar beïnvloeden de spijsvertering en opname en fungeren als prebiotica die gunstig zijn voor de nuttige darmbacteriën. De samenvattingen van het artikel worden kort weergegeven in de onderstaande punten.
Wat zijn dieetvezels?
Dieetvezels (Dietary fibre, DF) zijn een belangrijk bestanddeel van een beperkt aantal planten in voedermiddelen voor varkens. Vezels zijn resistent tegen vertering door enzymen die in de dunne darm worden geproduceerd, waardoor ze in grote hoeveelheden de darmlumen bereiken en de belangrijkste substraat vormen voor bacteriële fermentatie, vooral in de dikke darm. Vanwege de fysisch-chemische eigenschappen van dieetvezels beïnvloeden ze zowel het microbioom als het slijmvlies op alle punten van het maag-darmkanaal.
Volgens de recente definitie omvatten dieetvezels niet-zetmeel polysacchariden (NPS), resistente zetmelen (RS), niet-verteerbare oligosacchariden (NDO) en polyfenolische ether lignine die geen koolhydraten zijn. De belangrijkste polysacchariden van NPS zijn cellulose en diverse niet-cellulose polysacchariden (NCP), β-glucanen, arabinoxylanen, xylanen, xyloglucanen en pectines. De hoeveelheid DF in voedermiddelen varieert sterk, gerelateerd aan graansoorten, die over het algemeen een lagere concentratie hebben dan peulvruchten en eiwitrijke gewassen, en vaak een hogere DF-concentratie in bijproducten van graan en de voedselverwerkende industrie (Figuur 1).
|
Figuur 1: Concentratie dieetvezels (g/kg droge stof) in verschillende voedermiddelen |
Er is ook een grote variatie in de samenstelling van NCP tussen voedermiddelen; in granen zijn arabinoxylanen en β-glucanen hoog, waarbij β-glucanen zorgen voor een relatief hoog gehalte aan oplosbare NCP in gerst en haver vergeleken met tarwe en maïs. In peulvruchten, eiwitrijke gewassen en vezelrijke stoffen zijn pectines en xyloglucanen de belangrijkste NCP’s en veroorzaken pectines een relatief hoog gehalte aan oplosbare NCP in deze voedermiddelen. RS-concentraties zijn hoger in peulvruchten dan in granen. Over het algemeen bevatten peulvruchten ook hoge concentraties NDO onder de voedermiddelen. Daarom is het waarschijnlijk om diëten samen te stellen met verschillende vezelsamenstellingen.
Een gemeenschappelijk kenmerk van alle bronnen van dieetvezels is het vermogen tot zwelling, waterbinding in de celwandmatrix en het verhogen van de viscositeit wanneer ze in water worden gebracht (Figuur 2). Echter, terwijl alle bronnen van dieetvezels zwellen en water binden, zijn de viscositeitseigenschappen afhankelijk van het type en de chemische aard van de polysacchariden die het vezelbestanddeel van het dieet vormen. Bijvoorbeeld, bietenpulp verhoogt voornamelijk het waterbindend vermogen van de spijsverteringsinhoud, terwijl het viscositeit verhogende effect van bietenpulp laag is. Daarentegen lost β-glucaan in grotere mate op uit de celwandmatrix en verhoogt het de viscositeit in de lumen.
|
Figuur 2: Waterbindende eigenschappen weergegeven door zwelvermogen, oplosbaarheid en waterhoudend vermogen. Het begin van het oplossingsproces van macromoleculen is zwelling doordat water de macromoleculen verspreidt totdat ze volledig zijn gezwollen en gedispergeerd. De meeste polysacchariden geven een visceuze oplossing indien ze in water oplossen. De viscositeit hangt af van de chemische structuur, molecuulgewicht van het macromolecuul en concentratie. |
Invloed op vertering en fermentatie
Het maag-darmkanaal bestaat uit verschillende compartimenten zoals mond, maag, dunne darm, dikke darm en ondersteunende organen zoals lever en alvleesklier, die ook betrokken zijn bij het proces van vertering en opname. Al deze delen werken samen met perifere organen via een breed scala aan receptoren (zwelling, tactiel, chemisch) die het verterings- en opnameproces controleren via hormonale en zenuwstelsel feedbacksignalen. Op deze manier worden veranderingen in de voedingsstofconcentraties in het bloed geminimaliseerd en wordt de levering van voedingsstoffen aan verschillende organen gereguleerd en geoptimaliseerd. Dieetvezels zijn een belangrijke dieetfactor die primair de vertering en opname beïnvloeden, en zo de regulatie en levering van voedingsstoffen aan organen en weefsels beïnvloeden zonder directe toegang tot het spijsverteringskanaal.
Dieetvezels beïnvloeden de vertering en opname op alle verschillende punten in het maag-darmkanaal evenals de secretie van vloeistoffen uit de alvleesklier en lever (Figuur 3). Een verhoogde vezelinname verhoogt het gewicht en de inhoud van het maag-darmkanaal en leidt tot een hogere doorstroming van voedingsstoffen op alle punten. Oplosbare vezels verhogen de viscositeit in de lumen, verlengen daardoor de maaglediging en belemmeren de spijsvertering in de dunne darm doordat ze de interactie tussen substraat en spijsverteringsenzymen verstoren en de beweging van hydrolyseproducten vertragen tijdens de vertering. Zowel oplosbare als onoplosbare vezels leveren substraat voor bacteriële fermentatie in de dikke darm. Oplosbare vezels kunnen gemakkelijk worden gefermenteerd; het grootste deel wordt afgebroken in het caecum en het proximale colon, terwijl onoplosbare vezels verderop worden afgebroken en niet volledig worden afgebroken.
|
Figuur 3: Invloed van dieetvezels op fysiologische processen gerelateerd aan transit tijd, vertering en opname in verschillende segmenten van het maag-darmkanaal en de vaste fractie in energiegebruik. |
De belangrijkste metabolieten die worden gevormd als resultaat van bacteriële fermentatie zijn korte-keten vetzuren (SCFA; voornamelijk acetaat, propionaat en butyraat), daarnaast is de pH van de lumeninhoud ook lager. Het grootste deel van de geproduceerde SCFA wordt snel opgenomen en levert energie aan de gastheer, hoewel het energiegebruik van SCFA doorgaans lager is dan de energie die wordt opgenomen, bijvoorbeeld glucose uit de dunne darm. De reden voor het lagere energiegebruik van SCFA vergeleken met glucose moet worden gezien in het verlies door fermentatie als gas en het lagere gebruik van SCFA vanwege intermediaire metabolisme. Daarom bevatten diëten met een hoog vezelgehalte over het algemeen minder energie dan diëten met een laag vezelgehalte, voornamelijk door een lagere verteerbaarheid maar ook door een lager gebruik van opgenomen energie.
Invloed op darmgezondheid
Prebiotica zijn onverteerbare voedselcomponenten die een gunstig effect hebben op de gastheer door selectieve stimulatie van de groei en/of activiteit van een of enkele beperkte groepen bacteriën in het colon en zo de gezondheid van de gastheer verbeteren. De Firmicutes- en Bacteroidetes-families zijn aanwezig in de meeste diersoorten, Enterobacteria spp., zoals Escherichia coli worden beschouwd als ongunstig voor de darmgezondheid omdat ze vaak betrokken zijn bij darmstoornissen, terwijl Lactobacillus spp., Bifidobacterium spp., en Roseburia spp. meestal als gunstiger worden gezien vanwege hun gezondheidsbevorderende eigenschappen.
Terwijl dieetvezels in het algemeen de doorstroming van koolhydraten naar de dikke darm verhogen, waardoor de activiteit van de gehele bacteriële populatie wordt gestimuleerd en de pH wordt verlaagd, zijn er slechts enkele polysacchariden in dieetvezels die specifiek gunstige bacteriegroepen stimuleren. Zowel oligo- als polysacchariden zijn doorgaans effectiever in het moduleren van de bacteriële samenstelling en het veranderen van bacteriële populaties is waargenomen bij voeding met inuline met verschillende ketenlengtes, fructanen (mengsels van oligo- en polysacchariden van fructose) en RS.
Arabinoxylan, een belangrijke vezelcomponent van rogge en tarwe, toont ook invloed op de bacteriële samenstelling door de groei te stimuleren van micro-organismen die butyraat produceren. Butyraat is een belangrijke metaboliet voor epitheelcellen, levert energie en heeft een regulerende functie voor celgroei en differentiatie. In dit verband is het opmerkelijk dat het gebruik van xylanase om arabinoxylan gedeeltelijk af te breken tot een mengsel van oligomeren aan het einde van de dunne darm alleen is aangetoond. Dit vermogen kan een nog onvoldoende onderzocht potentieel zijn om de bacteriële metabolisme en samenstelling in de dikke darm te reguleren.
Opmerkingen en toepassingen
Dieetvezels kunnen niet worden verteerd door endogene enzymen bij monogastrische dieren zoals varkens en pluimvee; als ze al worden verteerd, is dit slechts een zeer kleine hoeveelheid oplosbare vezels die door het darmmicrobioom worden afgebroken, vooral in het caecum van pluimvee. Diëten met een hoog vezelgehalte bevatten over het algemeen minder energie dan diëten met een laag vezelgehalte en hebben een lagere verteerbaarheid, zoals in het aangehaalde artikel wordt beschreven. Echter, een te laag vezelgehalte in het dieet kan constipatie veroorzaken bij dieren. In de huidige antibioticavrije vleeskuikenhouderij volgens bioveiligheidsprincipes worden sommige vezelcomponenten beschouwd als prebiotica voor probiotische bacteriën, die de spijsvertering, gezondheid en productiviteit van dieren verbeteren.
In de pluimveehouderij is het noodzakelijk om diëten te ontwikkelen met een passend vezelgehalte voor elke diersoort, ras en leeftijdsgroep om een goede spijsverteringsfysiologie te ondersteunen, de verteerbaarheid en opname van voedingsstoffen te verhogen en het nuttige microbioom te behouden en de darmmicrobiële balans te handhaven. Bijvoorbeeld, het dieet van vleeskuikens van kleurige rassen bevat slechts ongeveer 3,5-4% totale vezels, terwijl het dieet van kleurige legkippen 4,5-5% vezels kan bevatten, enzovoort.
PGS Bùi Xuân Mến, Onderzoeks- en Ontwikkelingscentrum Vemedim.
Referenties
Knudsen KEB (2016) Fibre’s role in animal nutrition and intestinal health.
