Олигосахариды в рационах моногастричных животных

Основные олигосахариды в соевом шроте — это рафиноза и стахиоза. Оба образованы соединенными короткими цепочками галактозы, глюкозы и фруктозы. В целом эти соединения благотворно влияют на микрофлору кишечника, хотя могут оказывать и негативное действие. 

В рационах моногастричных особенно широко используют зерно кукурузы и соевый шрот. На долю шрота в кормлении бройлеров приходится около 35% (Rostagno et al., 2017). Это побочный продукт процесса экстракции масла, обладающий рядом ценных свойств. Он богат протеином, обладает высокой энергетической ценностью и хорошей усвояемостью, что позволяет животным эффективно использовать питательные вещества шрота и повышать зоотехнические показатели (Pacheco et al., 2013; Lv et al., 2015). В мире за вегетационный сезон 2022/23 произведено чуть более 369 млн т соевых бобов, при этом лидером является Бразилия, за которой следуют США (USDA, 2023). 

По химическому составу соевый шрот содержит примерно 45% сырого протеина, 1,95% эфирного экстракта, 6% золы. В исследовании Ibánez et al. (2020) авторы оценили данные по химическому составу и качеству белка соевого шрота с 2002 по 2018 г. в нескольких странах, включая таких крупных производителей, как Бразилия, США, Аргентина и Индия. Их результаты продемонстрировали различия в составе соевого шрота, в т.ч. по олигосахаридам, в зависимости от географического происхождения и методов производства (см. Таблицу 1 ниже). 

По определению, олигосахариды — это углеводы, состоящие из 2-10 моносахаридных звеньев, которые могут быть линейными или разветвленными и соединены α- и/или β-гликозидными связями (Patel et al., 2014). Они служат питательным субстратом для полезных микроорганизмов ЖКТ, в первую очередь бактерий родов Bifidumbacterium и Lactobacilus (Patel and Goyal, 2011). Эти бактерии способны превращать растворимые олигосахариды в органические кислоты, в первую очередь короткоцепочечные жирные (ацетат, пропионат и бутират), которые улучшают здоровье пищеварительной системы (Tuohy et al., 2005). Олигосахаридами богат ряд кормов растительного происхождения, в т.ч. зерно бобовых и злаков (Mussatto and Mancilha, 2007). Их можно выделить использованием либо физико-химических методов, либо ферментативного гидролиза некрахмальных полисахаридов (NSP) (Courtois 2009; Zhao et al., 2017; Morgan et al. ., 2019). 

Рафиноза в соевых бобах синтезируется по мере созревания путем последовательного присоединения гликозиловых групп к маркеру сахарозы (Amuti & Pollard, 1977). Рафиноза выполняет важные физиологические функции, в том числе повышает устойчивость к засухе и низким температурам, используется при прорастании зерна, ее достаточный уровень продлевает срок хранения бобовых (Gu et al., 2018). Хотя она зачастую считается антипитательным фактором, недавние исследования показали, что это соединение можно использовать в качестве пребиотика (Amorim et al., 2020). Отсутствие фермента альфа-галактозидазы, ответственного за гидролиз рафинозы, в верхних отделах ЖКТ монгастричных животных приводит к тому, что соединение остается интактным до поступления в нижние отделы кишечника (Fleming, 1981; Kaczmarek, 2014; Zartl et al., 2018). Тот факт, что рафиноза не переваривается в верхних отделах кишечника, вызвал интерес к этому веществу. Предыдущие исследования показали, что рафиноза способствует пролиферации протеолитических бактерий, не оказывает негативного влияния на иммунитет, повышает концентрацию короткоцепочечных жирных кислот в слепой кишке, а при введении in ovo улучшает показатели продуктивности бройлеров (Bednarczk и др., 2011). Соевый шрот может содержать в своем составе от 4 до 6% рафинозы (в пересчете на сухое вещество), она термостойкая (Zang et al., 2019), может способствовать повышению вязкости проходящих по ЖКТ кормовых масс, тем самым препятствуя перевариванию питательных веществ (Kasprowicz-Potocka et al., 2022). В целом, ввод в рационы бройлеров рафинозы довольно интересен, хотя опытов по изучению ее влияния на продуктивность довольно мало. Zhu et al. (2021) в эксперименте по изучению действия кормовых добавок на микрофлору слепой кишки и концентрацию индола и скатола продемонстрировали, что включение 0,6% рафинозы может уменьшить образование этих соединений по сравнению с контролем (рационом без соевого шрота). Кроме того, опыт показал потенциал рафинозы для улучшения профиля микрофлоры. В другом исследовании, проведенном на свиньях, оценивали включение в рацион 0,2 и 0,5% рафинозы, при этом наблюдалось снижение продуктивности в фазе роста, снижение потребления корма и использования питательных веществ, но параллельно отмечалось улучшение морфологии кишечника (Zeng et al., 2021). Поэтому необходимы дальнейшие исследования и определение оптимальной нормы рафинозы для моногастричных. 

Стахиоза – альфа-галактоолигосахарид, состоящий из двух остатков α-галактозы, одного α-глюкозы и одного β-фруктозы (Muland Perry, 1994). Как и рафиноза, она также считается антипитательным фактором, устойчивым к термической обработке, и в соевом шроте на ее долю может приходиться 5-6% (Sorensen et al., 2011). В исследовании, проведенном Zhu et al. (2021), использование 0,6% стахиозы в рационе бройлеров, однако, благотворно повлияло на параметры ферментации в слепой кишке, наблюдалось улучшение профиля микрофлоры, снижение образования индола и скатола. 

По Teague et al. (2023), использование как рафинозы, так и стахиозы в рационах бройлеров может действовать не только на продуктивность, но и на здоровье кишечника, целостность кишечного барьера, состав микрофлоры. Авторы сообщили, что совместное использование этих двух олигосахаридов оказало влияние на конверсию корма у бройлеров в фазу роста (0-21 день), при этом у птицы, получавшей 0,9% и 1,8% добавки, показатель был лучше, чем в контроле. Опыт Teague et al. (2023) также продемонстрировал, что повышение уровня рафинозы и стахиозы положительно влияет на разнообразие микрофлоры, особенно представителей родов Ruminococcus и Bifidobacterium.