Химия крахмала в кишечнике лошади

Не так давно кормовой крахмал считался вполне приемлемым, особенно в виде овса. В последние годы «экспертное» мнение сводится к тому, что крахмал и сахар нельзя скармливать, и только клетчатка является лучшим вариантом корма. Но, как и во всех биологических системах, правда где-то посередине.

Не близкого к науке читателя обычно сбивает с толку терминология, ведь технически и клетчатка и сахар и крахмал - углеводы. В эту классификацию входит группа углеводов, называемых сахарами. Их структура имеет тенденцию быть циклической (атомы расположены в круг).

Существует около 18 сахаров, важных для питания, от глюкозы до дезоксирибозы (как в ДНК): дисахариды (лактоза, сахароза), олигосахариды (фруктаны) и полисахариды (крахмал и гликоген). Поскольку они представляют собой довольно сложные молекулы, по своей структуре они могут варьироваться. Это не делает их разными химическими веществами, но может придавать им разные свойства. Если мы посмотрим на молекулу глюкозы (глюкоза, возможно, является «первым» из сахаров), мы увидим, что в положении 1 другие атомы могут менять положение:

Разница заключается в том, как они соединяются с образованием олигосахаридов или полисахаридов, короткие и длинные цепей сахаров соотвественно. Сахар соединяется путем конденсации. Молекула воды (H2O) высвобождается из двух OH в положениях 1 и 4 (положение 4 напротив положения 1), образуя связь через оставшиеся атом кислорода. В зависимости от конфигурации в положении 1 мы получаем альфа- или бета-связь:

Именно эта разница характеризует крахмал и сахар с одной стороны и клетчатку с другой. Просто потому, что бета-связь (у клетчатки) имеет неправильную форму, чтобы ферменты, вырабатываемые любым животным, разрушали ее. Они плохо перевариваются, но некоторые бактерии, дрожжи и простейшие могут разорвать эти связи в процессе, называемом ферментацией, и их продукты ферментации абсорбируются и используются в качестве «энергии медленного высвобождения».

В ходе эволюции в слепой кишке лошади поселились эти бактерии, дрожжи и простейших, чтобы использовать клетчатку в качестве основного источника энергии. Путем брожения в слепой кишке эти ферментеры атакуют эту бета-связь и производят ряд короткоцепочечных кислот - летучих жирных кислот (ЛЖК), которые уже абсорбируются и метаболизируются.

Среда в слепой кишке такова, что она может быть нарушена, если в ней достигнут высокий уровень альфа-связанных сахаров и крахмала. Выше, в тонком кишечнике, живут бактерии, которые живут за счет крахмала и сахаров, конкурируя со своим хозяином, лошадью. Если мы добавляем в рацион слишком много крахмала и сахара, содержащихся в зерновых, собственные ферменты и абсорбционные процессы лошади не могут справиться с этим, и сахар попадает в слепую кишку вместе с бактериями, которые питаются ими. Их продукты жизнедеятельности более кислые, чем ферментеры клетчатки, что приводит к нарушению среды к слепой кишке и может привести к изменениям в популяциях, гибели ферментеров клетчатки и увеличению количества токсичных конечных продуктов, называемых «эндотоксинами».

Когда крахмал ферментируется различными бактериями, одним из основных конечных продуктов является молочная кислота. В тонком кишечнике он используется другими бактериями, которые превращают его в другие продукты. По какой-то причине этого не происходит в задней части кишечника, поэтому крахмал, достигающий этой области, не всасываясь, будет производить молочную кислоту, и это подкисление будет способствовать процессу изменения окружающей среды.

Крахмал и сахар сами по себе неплохи. Глюкоза, основная единица крахмала, является важным источником энергии. Метаболизм глюкозы производит АТФ, основном источнике энергии мышц, а в особенности для быстрых сокращений, силы и мышечных волокон. Глюкоза одна из немногих питательных веществ, которые проникают через гематоэнцефалический барьер, а на уровне кишечника участвует в активном переносе питательных веществ. Таким образом, глюкоза считается важным питательным веществом.

Так почему же необходимое питательное вещество становится опасным для лошади? В основном это связано с тем, как мы кормим лошадей. В природе лошадь пасется, постоянно есть небольшое количество травы, которую пережевывает и глотает, она попадает в желудок, где желудочные кислоты начинают перерабатывать крахмал и сахар, затем они попадают в тонкий кишечник, в котором в слабокислой среде ферменты тонкого кишечника расщепляют крахмал на более короткоцепочечные сахара. Они, в свою очередь, расщепляются другими ферментами на сахара и дисахариды, которые являются достаточно маленькими частицами для всасывания через слизистую оболочку кишечника. Прохождение через тонкий кишечник довольно быстрое, секреция ферментов относительно низкая и поэтому всасывание крахмала/сахара низкое. Для лошади, находящейся только на выпасе, это не проблема, так как в траве нет большого количества сахаров и крахмала. Проблема возникает только у лошадей, в рацион которых включено слишком много зерновых.

Поскольку организм лошади может справиться только с определенным уровнем крахмала (сахар не является такой проблемой, так как он может не нуждаться в ферментативном расщеплении),  при большом поступлении крахмалистых кормов способности продукции ферментов тонкого кишечника для преобразования их  в сахар может просто не хватит, кроме того, есть еще и фактор времени, так как корм через тонкий кишечник проходит достаточно быстро. Однако мы можем повлиять на эти факторы, выбрав подходящие источники крахмала или изменив молекулу крахмала.

Крахмал - это система хранения энергии. Он различается по своей структуре между злаками, масличными культурами и корнями и клубнями, а также внутри этих групп. Например, если посмотреть на гранулу крахмала под микроскопом, можно увидеть разницу между зерновыми:

Особо следует отметить неровную поверхность гранул овсяного крахмала с изъедами - это позволяет амилазе (ферменту, расщепляющему крахмал) прикрепляться к гранулам и проникать в них, в то время как гранулы кукурузы представляют собой почти непроницаемый барьер. Это просто означает, что овсяный крахмал легче расщепляется и поэтому усваивается. Овсяный крахмал имеет усвояемость около 90% по сравнению с 30% кукурузы или ячменя.

Мы можем улучшить эти показатели путем приготовления (пропаривания), поскольку это открывает гранулы крахмала, обеспечивая больший доступ для ферментов. Однако, в конце концов, мы пока можем только улучшить усвояемость, поэтому крахмал все равно будет попадать в слепую кишку, если крахмала будет много.

Помимо неспособности лошади переваривать большое количество крахмала и сахара, могут быть более серьезные проблемы, связанные с диетой с высоким содержанием сахара / высоким содержанием крахмала. К ним относятся болезнь Кушинга, рабдомиолиз при физической нагрузке, инсулинорезистентность и миопатия. Общим фактором всего этого является сбой в биохимии обработки глюкозы для получения энергии, и это в основном связано с начальным расщиплением глюкозы (или обеспечением глюкозы, хранящейся в организме в виде гликогена).

Необходимо учитывать еще и то, что перекармливание крахмалом и сахарами может привести к пищевому ламиниту. Молочная кислота, вырабатываемая в заднем кишечнике, влияя на стенку кишечника способствует абсорбции эндотоксинов, которые в свою очередь способствуют воспалению в копытах. Другой фактор: злаки, основной источник крахмала в кормлении лошадей, могут повысить кислотность желудка. Они не только не поглощают желудочные кислоты, но и могут ферментироваться, подпитывая кислотообразующие бактерии. Было показано, что они способны проникать через слой слизистой оболочки желудка и способствовать образованию язв.

Скармливание лошади крахмалом и сахаром неизбежно. Поскольку сахар является конечным продуктом фотосинтеза, он неизбежно будет присутствовать в рационе лошади. Поэтому есть рекомендация: активная лошадь в хорошем состоянии может съедать не более 1 грамма крахмала на килограмм веса за один прием пищи.

Поэтому в питание лошади необходимо включать продукты с низким содержанием крахмала и сахаров, к примеру, у многих производителей сейчас есть линейки кормов не содержащих лишний крахмал или травяные палеты, которые можно смешать с мюслями, тем самым увеличив время прохождения мюслей по тонкому кишечнику, а значит и уменьшим количество крахмала, способного попасть в слепую кишку.

Выводы:

1. Кормление лошади рационом, богатым злаками, само по себе не является проблемой, важно количество, которое мы кормим.
2. Кормление лошади крахмалом и сахаром неизбежно, поскольку эти вещества являются продуктами фотосинтеза и образуются в зеленых листьях.
3. Приготовление пищи (измельчение, пропаривание) улучшает всасываемость крахмала, но при одновременном большом количестве скармливаемого крахмала это не спасает, так как через тонкий кишечник - место, где ферменты расщепляют сахара и крахмал - пища проходит слишком быстро.
4. Диета с высоким содержанием сахара и крахмала ведет к многим заболеваниям, в том числе метаболическому синдрому и пищевому ламиниту.
5. Здоровая лошадь может съедать 1 грамм крахмала на 1 кг веса за 1 прием пищи.
6. В питание лошади необходимо включать продукты с низким содержанием крахмала и сахаров, к примеру, у многих производителей сейчас есть линейки кормов не содержащих лишний крахмал или травяные палеты.
7. Самый "удобный" источник крахмала для переваривания - овес.