Vai trò của chất xơ đối với dinh dưỡng vật nuôi và sức khỏe đường ruột

khanh.vo

Thành viên mới
#1
Chất xơ trong khẩu phần có vai trò quan trọng trong mối tương tác phức hợp giữa khẩu phần dinh dưỡng, các enzyme nội sinh, niêm mạc và hệ vi đường ruột - tất cả đều được đánh giá quan trọng trong việc hấp thu các chất dinh dưỡng và đóng vai trò chủ lực trong việc tối ưu hóa sức khỏe đường ruột.

Chất xơ trong khẩu phần là một trong những thành phần quan trọng, nhưng có vài loại nguyên liệu thực vật được sử dụng trong chăn nuôi heo cần lưu ý. Chất xơ trong những thực liệu này có thể kháng lại quá trình tiêu hóa bởi các enzyme nội sinh trong ruột non, từ đó sản sinh ra một lượng lớn chất nhày trong ruột và trở thành chất nền chính cho vi khuẩn lên men, đặc biệt là ở ruột già. Do những đặc tính về hóa lý nên chất xơ tương tác trên cả hệ vi sinh vật và niêm mạc ruột ở tất cả các vị trí trong đường tiêu hóa.

Chất xơ khẩu phần, theo định nghĩa hiện nay, bao gồm các polysaccharide không tinh bột (NSP), kháng tinh bột (RS), oligosaccharides không tiêu hóa (NDO) và các hợp chất ether phi carbohydrate polyphenolic lignin. Các polysaccharides chính của NSP chủ yếu gồm cellulose, và rất nhiều loại polysaccharides không phải cellulose (NCP); β-glucan, arabinoxylan, xylan, xyloglucan và các chất pectic. Hàm lượng chất xơ trong các nguyên liệu thức ăn rất khác biệt, như các loại ngũ cốc thường có hàm lượng xơ thấp hơn so với các cây họ đậu và các cây trồng giàu protein; những sản phẩm kết hợp từ ngũ cốc, trong nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm thường có hàm lượng chất xơ cao hơn (Hình 1).

Hình 1 - Hàm lượng chất xơ (g/kg vật chất khô) trong các loại nguyên liệu thức ăn khác nhau


Ngoài ra, thành phần của NCP trong nguyên liệu thức ăn có sự khác biệt khá lớn; các loại ngũ cốc thường có hàm lượng arabinoxylan và β-glucan cao, trong đó β-glucan có liên quan đến thành phần NCP hòa tan cao trong lúa mạch, yến mạch so với lúa mì và bắp. Trong các cây họ đậu, các loại cây trồng giàu protein và nguồn nguyên liệu giàu xơ, pectin và xyloglucan là nguồn NCP chính và nguồn NCP hòa tan khá cao trong các loại thực liệu này là pectin. Hàm lượng RS trong các cây họ đậu (đậu Hà Lan và đậu fava) cũng cao hơn so với các loại ngũ cốc. Các loại đậu, nói chung, chứa hàm lượng NDO cao nhất trong tất cả các loại thực liệu. Do đó, chúng ta có nhiều cách để phối hợp khẩu phần từ các nguồn chất xơ khác nhau.

Đặc điểm chung của các nguồn chất xơ là khả năng phình to, giữ nước bên trong chất nền thành tế bào và làm tăng độ nhớt khi tiếp xúc với nước (Hình 2). Tuy nhiên, trong khi tất cả các nguồn chất xơ đều có khả năng phình to và giữ nước thì tính nhớt lại phụ thuộc vào loại chất xơ và bản chất hóa học của thành phần polysaccharide trong chất xơ đó. Ví dụ, bột củ cải đường chủ yếu làm tăng khả năng liên kết nước trong tiêu hóa, vì đặc tính làm tăng độ nhớt của bột củ cải đường khá thấp. Khác với củ cải đường, β-glucan có độ hòa tan cao hơn trong chất nền thành tế bào và làm tăng độ nhớt trong khoang tiêu hóa.

Hình 2 - Các đặc tính giữ nước được đặc trưng bởi khả năng phình to, khả năng hòa tan, và khả năng liên kết nước (WBC). Giai đoạn đầu quá trình hòa tan của polymer là sự phình to, từ đó nước tràn vào bên trong các đại phân tử cho đến khi chúng được mở rộng và phân tán hoàn toàn. Phần lớn các polysaccharide thể hiện tính nhớt nếu chúng hòa tan được trong nước. Độ nhớt tùy thuộc vào cấu trúc hoá học, trọng lượng phân tử của polymer, và nồng độ.

Ảnh hưởng đến quá trình tiêu hóa và sự lên men
Hệ tiêu hóa bao gồm nhiều khoang nhỏ khác nhau như miệng, dạ dày, ruột non, ruột già và các cơ quan cung cấp như gan, tuyến tụy, tham gia vào quá trình tiêu hóa và hấp thu. Toàn bộ hệ thống được tích hợp với các cơ quan ngoại vi qua một tập hợp lớn của các thụ thể (căng phồng, xúc giác, hóa chất) để giám sát hệ tiêu hóa và quá trình hấp thu thông qua các tín hiệu phản hồi thần kinh và nội tiết tố. Bằng cách này, sự thay đổi hàm lượng dưỡng chất trong máu được giảm thiểu và việc cung cấp chất dinh dưỡng đến các cơ quan khác nhau được quy định và tối ưu hóa. Chất xơ trong khẩu phần là yếu tố dinh dưỡng quan trọng hàng đầu ảnh hưởng đến quá trình tiêu hóa và hấp thu, qua đó điều chỉnh việc cung cấp các dưỡng chất đến các cơ quan và các mô không ở gần trực tiếp với hệ tiêu hóa.

Chất xơ trong khẩu phần tác động đến quá trình tiêu hóa và hấp thụ ở tất cả các vị trí trong đường tiêu hóa, cũng như sự tiết dịch từ tuyến tụy và gan (Hình 3). Chất xơ phình to làm tăng khối lượng và chất chứa trong đường tiêu hóa, dẫn đến làm tăng dòng chảy các chất dinh dưỡng ở mọi vị trí. Xơ hòa tan sẽ làm tăng độ nhớt trong khoang tiêu hóa, kéo dài trạng thái rỗng ở dạ dày và gây trở ngại cho quá trình tiêu hóa ở ruột non bằng cách cản trở sự tiếp xúc giữa bề mặt ruột với các enzyme tiêu hóa, làm chậm sự dịch chuyển của những sản phẩm thủy phân từ quá trình tiêu hóa. Xơ hòa tan hay không hòa tan sẽ là chất nền cho vi khuẩn lên men trong ruột già. Chất xơ hòa tan có thể lên men; phần lớn được cắt nhỏ ở manh tràng và phần đầu đại tràng, trong khi xơ không hòa tan bị phân huỷ ở vị trí xa hơn và từng phần của chất xơ không hòa tan sẽ không bị bẻ gãy hoàn toàn.

Hình 3 - Ảnh hưởng của chất xơ trên các quá trình sinh lý liên quan đến thời gian đi qua, quá trình tiêu hóa và hấp thu tại các phân đoạn khác nhau của đường tiêu hóa, lưu lượng đi qua và năng lượng sử dụng.



Các chất chuyển hóa chính được hình thành do quá trình lên men của vi sinh vật là các axit béo mạch ngắn (SCFA; chủ yếu là acetate, propionate và butyrate), những chất này làm giảm độ pH của trong lòng ống tiêu hóa. Tuy nhiên, phần lớn SCFA sản sinh ra được hấp thu nhanh chóng và cung cấp năng lượng cho cơ thể vật chủ, dù việc sử dụng các nguồn năng lượng cung cấp từ SCFA thấp hơn so với nguồn năng lượng sử dụng từ ruột non, ví dụ như glucose. Lý do cho việc sử dụng năng lượng có được từ SCFA thấp hơn so với glucose là do những mất mát qua khí lên men và năng lượng sử dụng được từ SCFA trong chuyển hóa trung gian cũng thấp hơn. Do đó, khẩu phần ăn chứa hàm lượng chất xơ cao nhìn chung có năng lượng thấp hơn so với khẩu phần ít xơ, chủ yếu không chỉ do khả năng tiêu hóa thấp hơn mà còn do khả năng sử dụng năng lượng hấp thu thấp.

Những tác động đối với sức khỏe đường ruột
Prebiotic là thành phần thức ăn không tiêu hóa có tác động hữu ích cho cơ thể vật chủ bằng cách kích thích có chọn lọc sự tăng trưởng và / hoặc hoạt động của một lượng vi khuẩn giới hạn trong ruột, và nhờ đó cải thiện sức khỏe vật chủ. Firmicutes và Bacteroidetes phyla hiện diện ở hầu hết các loài động vật, Enterobacteria spp. như Escherichia coli, được xem như vi sinh vật có hại cho sức khỏe vì chúng thường kết hợp làm rối loạn đường ruột, trong khi Lactobacillus spp., Bifidobacterium spp., và Roseburia spp. thường được xem là khuẩn có lợi nhờ khả năng tăng cường sức khỏe cho vật nuôi.


Hàm lượng chất xơ trong nguyên liệu thức ăn rất khác biệt, như ngũ cốc thường có hàm lượng xơ
thấp hơn so với các cây họ đậu và cây trồng giàu protein


Nhìn chung, chất xơ trong khẩu phần làm tăng lưu lượng carbohydrate trong ruột già, kích thích hoạt động của hệ vi sinh vật và làm giảm độ pH, chỉ có vài loại polysaccharide có khả năng đặc biệt kích thích các nhóm vi khuẩn có lợi. Homo oligo- và polysaccharide nói chung có hiệu quả hơn trong điều chỉnh thành phần vi sinh vật. Khi vật nuôi được cho ăn khẩu phần có bổ sung fructan ở dạng chuỗi khác nhau (sự kết hợp của dạng oligo- và polysaccharides từ fructose) và RS, người ta quan sát thấy có sự thay đổi trong thành phần hệ vi sinh.

Arabinoxylan, thành phần xơ chính trong lúa mạch đen và lúa mì, được phát hiện có tác động đến thành phần hệ vi sinh bằng cách kích thích làm tăng các vi khuẩn sản sinh butyrate và tăng sản xuất butyrate. Butyrate là một chất chuyển hóa quan trọng đối với các tế bào biểu mô, cung cấp năng lượng và có chức năng điều tiết sự tăng sinh và khác biệt của tế bào. Trong trường hợp này, người ta quan tâm đến việc sử dụng xylanase được chứng minh là giúp phá vỡ một phần arabinoxylan thành dạng hỗn hợp của oligomer ở đoạn cuối của ruột non. Phát hiện này có thể đại diện cho những tiềm năng chưa được khai thác hết để điều chỉnh thành phần vi sinh vật và quá trình trao đổi chất trong ruột già.

Nguồn: ALL ABOUT FEED
Biên dịch: Acare VN Team