Szénhidrátok a lovak étrendjében

A szénhidrátok a lovak étrendjében az alapvető energiaforrást jelentik. Ezek a makrotápanyagok természetes módon bőségesen jelen vannak a takarmányokban, gabonákban és a gabonafélék melléktermékeiben. A szénhidrátokat kategorizálhatjuk aszerint, hogy milyen szerepet játszanak a növényben, és hogyan emésztődnek a ló emésztőrendszerében. A növényi sejtekben található egyszerű cukrok és szénhidrátok az előbélben emésztődnek. A növény sejtfalában található strukturális szénhidrátokat a utóbélben lévő mikrobák erjedés útján bontják le. A ló emésztőrendszere jobban alkalmazkodik a magas strukturális szénhidrátokat tartalmazó étrendekhez. Ezeket a garantált elemzésben vagy takarmányelemzésben neutrak-detergent rostként (NDF), acid-detergent rostként (ADF) vagy nyersrostként (crude fibre) tüntetik fel. A magas keményítő- és cukortartalmú étrendek nem ajánlottak lovak számára, mivel hozzájárulhatnak az egészségügyi problémákhoz, például az inzulinrezisztenciához, elhízáshoz, laminitiszhez és utóbél savasodáshoz. A cukrokat takarmányelemzésben vízben oldható szénhidrátokként (WSC) vagy etanolban oldható szénhidrátokként (ESC) tüntetik fel. A nem rostos szénhidrátok (NFC) és a nem strukturális szénhidrátok (NSC) számított értékei szintén jelzik a szénhidrát szintjét.

Ez a cikk a lovak étrendjében található szénhidrátforrásokat, azok emésztését és anyagcseréjét tárgyalja, hogy hogyan befolyásolják a lovak egészségét, és hogyan jelennek meg a garantált elemzésben vagy takarmányelemzésben.

Szénhidrátok a lovak étrendjében

A National Research Council (2007) szerint a szénhidrátokat három kategóriába lehet sorolni, amelyek tükrözik, hogyan bomlanak le a ló emésztőrendszerében.

1. Hidrolizálható szénhidrátok
Ezek a szénhidrátok az emésztőrendszer első szakaszában, a vékonybélben emésztődnek. Az sejtek által termelt vagy a hasnyálmirigy által termelt enzimek bontják le ezeket a molekulákat, hogy lehetővé tegyék azok felszívódását.

Az egyszerű cukrok és a keményítők a leggyakoribb hidrolizálható szénhidrátok a lovak étrendjében. Ezek a gabonákban bőségesebbek, mint a szálastakarmányokban. A keményítő egy hosszú lánc, amely több száz vagy ezer glükózmolekulából áll. A keményítő lehet amilóz (lineáris glükózlánc) vagy amilopektin (ágazó szerkezet). Az egyszerű cukrok (monoszacharidok) és a két cukormolekula összekapcsolódásából származó vegyületek (diszacharidok) a következők:

• Glükóz: Egy monoszacharid, amely az inzulinszekréciót váltja ki, és az egyik elsődleges energiaforrása a test legtöbb sejtjének.

• Fruktóz: Egy monoszacharid, amely energiává alakulhat a testben vagy zsírrá átalakulhat.

• Szacharóz: Egy diszacharid, amely glükóz és fruktóz összekapcsolódásából jön létre.

• Maltóz: Két glükózmolekulából álló diszacharid; a keményítő emésztése során keletkezik a vékonybélben.

• Laktóz: A glükóz és galaktóz egyesülésével keletkező diszacharid. Ez az a cukor, amely leginkább jelen van a tejben, és fontos energiaforrás a csikók számára.

A monoszacharidok és diszacharidok alacsonyak az alapú takarmányozású étrendekben. Azonban ezek összekapcsolódhatnak hosszabb láncok formájában, mint például a kemikália és oligoszacharidok. Az oligoszacharidok rövid, 3-10 cukorból álló láncokat képeznek. Néhány példa a takarmányban található oligoszacharidokra: fruktooligoszacharidok, rafinóz és sztachióz. A cukormolekulák közötti kapcsolat típusától függően a vékonybél enzimei képesek vagy nem képesek ezeket rövidebb láncokra vagy monoszacharidokra bontani.

2. Gyorsan erjedő szénhidrátok
A keményítők mellett a legtöbb komplex szénhidrátot a ló a vékonybelében nem tudják lebontani az enzimek. Ennek oka, hogy a ló által termelt enzimek csak az alfa-kötéseket képesek emészteni, mint amelyek a keményítőkben találhatók. Nem képesek lebontani a beta-kötéseket, amelyek más komplex szénhidrátokban találhatók.

Ehelyett a komplex szénhidrátok a utóbélben található mikrobák által bontódnak le (erjednek). Szerkezetüktől függően egyes komplex szénhidrátok gyorsan erjednek a mikrobák által, ide tartozik:

• Ellenálló keményítők: Olyan keményítő, amely elkerüli az emésztést a vékonybélben a túl sok  keményítő miatt vagy azért, mert nem elérhető az állati enzimek számára.

• Oligoszacharidok: Rövid láncok, amelyek nem emésztődnek a vékonybélben.

• Pektinek, kaucsuk és mucilágok: Oldható rostok, amelyek a gyümölcsök, cukorrépák, füvek és hüvelyesek sejtfalában találhatók.

• Fruktánok: Fruktózból álló rövid láncok, amelyek energiatároló formaként szolgálnak a növényekben, különösen a hideg évszakokban.

Ezek a komplex szénhidrátok könnyen erjednek az utóbél mikrobái által. Ez a folyamat illékony zsírsavakat (VFAs, rövid láncú zsírsavak) és tejsavat eredményez. A VFA-k felszívódnak, és energiaként hasznosulnak a ló számára. A tejsav túlzott termelése az utóbélben káros hatással lehet. Például, ha túl sok keményítő jut az utóbélbe, gyorsan megnöveli a tejsav mennyiségét, ami csökkenti a pH-t (azaz savasabbá teszi a környezetet). Ez megzavarja a mikrobiális populációkat, és egészségügyi problémákat, például utóbél savasodást, kolikát és laminitist okozhat.

A takarmányokban a leggyakoribb lassan erjedő szénhidrátok a következők: 

• Cellulóz: Egy nem elágazó glükózmolekula lánc, amely rész-szálakban (mikrofibril struktúrában) rendeződik.

• Hemicellulóz: Elágazó struktúra, amely különböző cukrokat tartalmaz.

A cellulóz és hemicellulóz erjedése illékony zsírsavakat termel, amelyek előnyösek az utóbél egyéb mikroorganizmusai és a ló számára. A VFA-k a ló energiaszükségletének 30%-70%-át biztosítják.

A három VFA, amelyek a utóbélben keletkeznek, a következők:

• Acetát: Két szénatomos szerkezet, amely a májban zsírrá alakul, hogy tárolja az energiát a testben.

• Propionát: Három szénatomos szerkezet, amely a májban glükózzá alakul, és energiaforrásként szolgál a test számára.

• Butirát: Négy szénatomos szerkezet, amelyet elsősorban a gyomor-bél traktus sejtjei használnak energiaforrásként

Takarmányozás: Szénhidrát Frakciók

A takarmány- vagy takarmányanalízis az egyetlen módja annak, hogy megbecsüljük, hogy a ló mennyi szénhidrátot kap az étrendjében. A laboratóriumi módszerek, amelyeket ezeknek az elemzéseknek a végrehajtására használnak, a hagyományos wet chemistry vagy a közeli infravörös spektroszkópiát tartalmazzák. A wet chemistry drágább és időigényesebb, de általában pontosabbnak tekintik.  A szénhidrát-frakciók nevét az 1960-as években Van Soest által kidolgozott wet chemistry eljárások alapján adják, és ezek még ma is széles körben alkalmazottak. Ezek a frakciók felhasználhatók a hidrolizálható, gyorsan erjedő és lassan erjedő szénhidrátok mennyiségének megbecslésére az étrendben.

Az alábbiakban bemutatjuk a takarmány- és takarmányanalíziseken jelentett főbb szénhidrát-frakciókat.

Neutral Detergent Fibre (NDF)

 Az NDF főbb összetevői:

• Hemicellulóz

• Cellulóz

• Lignin

A lignin egy strukturális szénhidrát, amely sem az állati enzimek által a vékonybélben, sem pedig a mikrobák által a utóbélben nem emészthető. Néhány laboratórium és takarmánycímke a lignin tartalmát külön értékként is jelentheti.

Az NDF használható a ló takarmánybevitelének megbecslésére. Ahogy az NDF tartalom nő, a szabad fogyasztás általában csökken, ami azt jelenti, hogy a korlátlan hozzáférést (ad libitum) kapó lovak kevesebb takarmányt fogyasztanak.

Acid Detergent Fibre (ADF)

Az ADF főbb összetevői:

• Cellulóz

• Lignin

Ezek képviselik a takarmányok legkevésbé emészthető összetevőit. Minél magasabb az ADF tartalom, annál alacsonyabb a takarmány emészthető energia (DE) vagy kalóriatartalma. Matematikailag a takarmány DE tartalmát az ADF (%) és a nyersfehérje (%) alapján számítják ki a következő képlettel:

DE (mcal / kg) = 4.22 – 0.11 x %ADF + 0.0332 x %CP + 0.00112 x (%ADF2)

Nyers Rost (CF) - Crude Fibre

A nyers rost a ló által nem emészthető növényi szénhidrátokat jelzi, amelyek azonban fermentálódhatnak a utóbélben. Az ADF és a nyersrost hasonló frakciókat jelöl a növényi szénhidrátokból, de eltérő laboratóriumi eljárások révén nyerhetők. Az ADF általában magasabb, mint a CF, mert több cellulózt tartalmaz. Az alacsony CF tartalmú takarmányok valószínűleg energia-dúsak, és jobban megfelelnek a magas teljesítményt igénylő lovak vagy szoptató kancák számára.

Nem Strukturális Szénhidrátok (NSC)

Az NSC a sejten belüli tartalmat képviseli, amely hidrolizálható és gyorsan erjedő szénhidrátokat tartalmaz.

Vízben oldható Szénhidrátok (WSC)
A vízben oldható szénhidrátok (WSC) frakciója a hidrolizálható szénhidrátokat tartalmazza, amelyek oldódnak hideg vízben vagy a gyomor-bél rendszeren keresztül, beleértve:

• Monoszacharidok (pl. glükóz, fruktóz)

• Diszacharidok (pl. szacharóz)

• Oligoszacharidok

• Fruktánok

Etanol-oldható Szénhidrátok (ESC)
Az ESC a WSC alfrakciója.

A vízoldható frakciót 80%-os etanollal kezelik, hogy kivonják az egyszerű cukrokat és diszacharidokat. Így az etanol-oldható szénhidrátok elsősorban a következőket tartalmazzák:

• Glükóz

• Fruktóz

• Szacharóz

• Kemikália

A keményítő a vízben oldódó cukrok etanollal történő kivonása után marad. A keményítő in vitro emésztése az alfa-amiláz enzim segítségével glükózt eredményez. A glükóz koncentrációját ezután keményítőként számítják.

NSC Érték
Az National Research Council (2007) szerint az NSC a WSC és a keményítő összegeként van kiszámítva. A magas HC-tartalmú takarmányok bevitele magasabb vércukor- és inzulinszintekhez vezethet, és inzulinrezisztenciát okozhat. Ez elsősorban az ESC és a keményítő frakciók glükóz komponensének köszönhető. Ezért a takarmány anyagcserére gyakorolt hatásának megbecsülésére az ESC és a keményítő összegzése a megfelelőbb.

A HEVONEN mindig feltünteti a keményítő és cukor tartalmát a termékeken.

Nem Rost Szénhidrátok (NFC)
Az NFC egy számított érték, amely a sejtfalon kívüli és az NDF frakcióba nem tartozó szénhidrátokat képvisel.

Az NFC a keményítőt, cukrokat és gyorsan erjedő szénhidrátokat jelenti. Az NFC számítása a következő:

100 – (fehérje + NDF + zsír + hamu)

Oldható Rost
Az oldható rost hasonlóan az NFC-hez, egy számított érték, amely a hidrolizálható és gyorsan fermentálódó szénhidrátokat képviseli, mint például a pektinek, kaucsuk, és mucilágok. Az NFC-vel ellentétben ez az érték nem tartalmazza a keményítőt és a cukrokat.

Az oldható rost kiszámítása a következő:

100 – (NSC + fehérje + NDF + zsír + hamu)

Az oldható rostot tartalmazó takarmányok közé tartoznak a citrusfélék és a cukorrépa pépje.

Referencia:

Al Jassim, R.A.M., et al., 2009. The Bacterial Community of the Horse Gastrointestinal Tract and Its Relation to Fermentative Acidosis, Laminitis, Colic, and Stomach Ulcers. Veterinary Clinics: Equine Practice, 25(2), pp. 311-329.

Bergman, E.N., 1990. Energy contributions of volatile fatty acids from the gastrointestinal tract in various species. Physiological Reviews, 70(2), pp. 567-590.

Durham, A.E., 2009. The role of nutrition in colic. Veterinary Clinics of North America: Equine Practice, 25(3), pp. 553-566.

Galinelli, N., 2019. High intake of sugars and starch, low number of meals and low roughage intake are associated with Equine Gastric Ulcer Syndrome in a Belgian cohort. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition, 103(2), pp. 381-388.

Geor, R.J., 2013. Chapter 23: Ration evaluation and formulation. In: D.L. Tatem and M. T. Tatem, eds. Equine Applied and Clinical Nutrition. 2nd ed. Philadelphia: Saunders Elsevier, pp. 440-460.

Glinsky, M.J., et al., 1976. Measurement of volatile fatty acid production rates in the cecum of the pony. Journal of Animal Science, 43(1), pp. 239-243.

Harris, P.A., et al., 2018. Comparison of NIRS and Wet Chemistry Methods for the Nutritional Analysis of Haylages for Horses. Journal of Equine Veterinary Science, 66, pp. 13-19.

Julliand, V., 2006. Starch digestion in horses: the impact of feed processing. Livestock Science, 100(1-2), pp. 33-40.

Meyer, K., et al., 2010. The relationship between forage cell wall content and voluntary food intake in mammalian herbivores. Mammal Review, 40(4), pp. 275-285.

National Research Council, 2007. Nutrient Requirements of Horses: Sixth Revised Edition. Washington, D.C.: National Academy Press.

Official Methods of Analysis of AOAC INTERNATIONALTM (OMA), 2019. Official Methods of Analysis of AOAC INTERNATIONALTM, 21st edition. Gaithersburg, MD: AOAC International.

Richards, N., et al., 2006. The effect of current grain feeding practices on hindgut starch fermentation and acidosis in the Australian racing Thoroughbred. Australian Veterinary Journal, 84(11), pp. 441-448.

Rongpipi, S., et al., 2019. Progress and Opportunities in the Characterization of Cellulose – An Important Regulator of Cell Wall Growth and Mechanics. Frontiers in Plant Science, 10, pp. 1-14.

Siciliano, P.D., et al., 2017. Effect of Sward Height on Pasture Nonstructural Carbohydrate Concentrations and Blood Glucose/Insulin Profiles in Grazing Horses. Journal of Equine Veterinary Science, 49, pp. 61-65.

Vermorel, M., et al., 1997. Energy utilization of twelve forages or mixed diets for maintenance by sport horses. Livestock Production Science, 51(1), pp. 47-56.