Антипитательные свойства гороха стахиоза и рафиноза
Добавил пользователь Валентин П. Обновлено: 20.09.2024
Рафиноза — трисахарид, состоящий из остатков глюкозы, фруктозы и галактозы. Она содержится в бобах, белокачанной и брюссельской капусте, брокколи, цельных злаках. В человеческом организме отсутствует фермент, способный расщеплять рафинозу, она подвергается расщеплению только в нижних отделах желудочно-кишечного тракта под действием ферментов бактерий.
Содержание рафинозы в свекловичном сахаре составляет 150-880 мг/кг, в тростниковом — не превышает 50 мг/кг [1]. Эти данные можно использовать для выявления фальсификации тростникового сахара свекловичным.
[1] P. G. Morel du Boil. Theanderose — A Сharacteristic Of Cane Sugar Crystals. Proc S Afr Sug Technol Ass (1996) 70, pp. 140-144
Определение рафинозы в пищевых продуктах
Набор Yellow line Roche Diagnostics Рафиноза представляет собой тест-систему для ферментативного определения рафинозы с помощью спектрофотометрии.
Из трисахаридов наиболее изучены рафиноза, мелицитоза, генцианоза из тетрасахаридов — маннеотетроза.
Рафиноза (мелитриоза) представляет собой α-галактозидо-сахарозу, или 6-(α-галактопиранозидо)-α-глюкопиранозидо-β-фруктофуранозид. Она содержится в небольшом количестве в сахарной свекле; не имеет сладкого вкуса Присутствие рафинозы в сахарозе, полученной из свеклы, может вызвать повышение удельного вращения растворов сахарозы; поэтому рафинозу иногда называют плюс-сахаром.
При полном гидролизе она дает D-фруктозу, D-глюкозу и D-галактозу. При осторожном гидролизе рафинозы кислотами или ферментом инвертазой получаются D-фруктоза и биоза, называемая мелибиозой, которая подобно молочному сахару, обладает восстановительными свойствами, а при гидролизе распадается на D-галактозу и D-глюкозу. Под действием фермента α-галактозидазы, содержащегося в эмульсине, рафиноза распадается на D-галактозу и сахарозу:
Рафиноза не дает реакций на карбонильную группу.
Мелицитоза является α-глюкозидо-сахарозой, или 3-(α-глюкопиранозидо)-β-фруктофуранозидо-α-глюкопиранозидом; содержится в некоторых сортах манны. При гидролизе мелицитоза распадается на две молекулы D-глюкозы и одну молекулу D-фруктозы, а при неполном гидролизе дает D-глюкозу и биозу — туранозу:
Генцианоза представляет собой 6-(β-глюкозидо)-сахарозу, или 6-(β-глюкопиранозидо)-α-глюкопиранозидо-β-фруктофуранозид
Она содержится в корнях горечавки (Gentiana lutea). При полном гидролизе генцианозы образуются две молекулы глюкозы и одна молекула фруктозы. Разбавленной серной кислотой и инвертазой она расщепляется на фруктозу и генциобиозу. Маннеотетроза (стахиоза), являющаяся α-галактозидо-α-галактозидо-сахарозой
содержится в манне наряду с мелицитозой. При гидролизе она дает две молекулы галактозы, одну молекулу глюкозы и одну молекулу фруктозы.
Проблема заключается в недостатке белка в корме сельскохозяйственных животных, отсюда идут проблемы со здоровьем и соответственно происходит снижение качества продукции. Поэтому ученые пытаются разработать энергетически богатую кормовую добавку из растительного или животного сырья.
Исследователи Кучина Ю.С. и её научный руководитель Курбанова М.Г. решили использовать для этих целей один из известных методов разрушения белков – гидролиз с использованием препаратов – веществ, расщепляющих белок. Была выбрана температура в 30-65%, чтобы провести реакцию в более мягких условиях. При таком способе обработки растительного сырья (в данном случае гороха), возможно, получить сбалансированный продукт со всеми необходимыми свойствами. Также ожидается, что подобный продукт способствует повышению продуктивности белкового обмена у животных и птиц, а также повысить их продуктивность.
Выбор гороха в данном случае обусловлен высоким содержанием в нем белка. В кормовых сортах, отмечают авторы, содержание белка достигает 28,1%, а в зерновых - 26,9 %. В Кемеровской области на посев гороха отводится около 1,2% (примерно 14 га) от общей площади сельскохозяйственных земель. Из всех представленных выращиваемых сортов для эксперимента был выбран сорт Кузбасс. По показателям урожайности, массы, содержании белка (23,4%) и длительности вегетационного периода данный сорт превзошел все остальные сорта. Был выбран препарат, в составе которого в качестве действующего вещества была смесь активных ферментов, расщепляющих белок.
На первом этапе эксперимента горох измельчали в муку (30, 50, 70 г) и доводили дистиллированной водой до состояния раствора. На втором этапе был приготовлен раствор фермента. В полученный раствор препарата вводили растворы муки гороха в следующих соотношениях фермент : субстрат: 30:70, 50:50, 70:30. На заключительном этапе Кучина и Курбанова старались подобрать оптимальные условия для протекания реакции, при которой бы была получена наибольшая степень гидролиза. В результате было выяснено, что при температуре 40°С и соотношении 30:70 была получена максимальная величина степени гидролиза – 48%. При выбранной температуре также минимально время проведения реакции.
Подобное исследование дает возможность сельскому хозяйству в скором времени кормить сельскохозяйственных животных более качественными и питательными кормами на основе богатого белком растительного сырья.
В это время в Индии…
Пока наши ученые работают над созданием питательного корма из гороха, индийские ученые пытаются разработать корм для рыб из чины посевной (Lathyrus Sativus L.), или grass pea. Исследования проводились на кафедре зоологии в Visva-Bharati университете в West Bengal.
Вопрос с кормом для промысловых рыб в Индии также стоит достаточно остро, так как ранее применяемые корма сейчас настолько подорожали, что их использование фермерами стало просто неэкономично. И поэтому необходимо искать новый источник, новое более дешевое сырье, из которого можно бы было получить питательный корм для рыб по приемлемой цене.
Молодь карпа также разделили на несколько цистерн с нехлорированной богатой кислородом водой, параметры которой проверялись каждую неделю в течение всего эксперимента. Мальки имели средний вес 3,18 грамма (+/- 0,11 г). Все группы рыб кормили дважды в день в течение 80 дней, размер порции составлял 3% от массы самой рыбы. По истечении 80 дней все мальки были взвешены и проанализированы (анализировалось общее биологическое и химическое состояние тела рыбы).
Исследовали и зависимость веса мальков от диеты. Так средний вес у мальков, придерживающихся диеты из чины посевной, был выше, чем у контрольных. Однако, мальки с наибольшим весом были в группе D4, где были использованы пророщенные семена. Уровень усваиваемости белка был выше у молодых карпов rohu, питающихся по схеме D2, в которой семена были подвержены воздействию ферментов. Наибольший уровень накопления белка был отмечен у групп D3 (автоклавирование) и D5 (экструзия), жиров – у D4 (пророщенные семена). Лучшая ростовая реакция отмечена у мальков, употреблявших пищу корм из пророщенных семян чины и семян, подвергнутых обработке ферментами.
Подобные положительные результаты позволяют говорить, о том, как отмечают авторы исследования, что корм для рыб из обработанных семян чины посевной может стать достойной альтернативой существующим кормам. Конечно, ещё очень рано рекомендовать подобные корма для рыбных хозяйств, так как ещё предстоит более детально исследовать и оценить не только биологическую, но и экономическую сторону вопроса.
Вздутие живота (ВЖ) – одна из распространенных проблем пищеварительной системы, с которой пациенты по всему миру обращаются к терапевтам, врачам общей практики, гастроэнтерологам. По некоторым данным, до 30% взрослого населения в течение жизни имеет вздутие живота той или иной степени выраженности.
Вздутие живота может быть симптомом какого-либо заболевания, однако в подавляющем большинстве случаев оно имеет алиментарную причину, т.е. связано с особенностями питания. Одной из частых причин повышенного газообразования и, как следствие, вздутия живота, является избыточное поступление углеводов в толстую кишку. В результате эти углеводы становятся источником пищи для бактерий, которые начинают расщеплять их с образованием газов.
В норме часть углеводов пищи всасывается тонкой кишкой (молочный сахар лактоза, глюкоза, фруктоза и т.д.). При нарушении всасывания лактозы, например, при лактазной недостаточности, происходит поступление этого углевода в толстую кишку и как следствие – повышенная продукция газов. Фруктоза даже в здоровом организме имеет лимит всасывания в тонкой кишке: организм человека не может обеспечить усвоение большого количества фруктозы. Все что не усвоилось – поступает в толстую кишку и расщепляется бактериями.
Наконец, существуют углеводы, которые в тонкой кишке здорового человека не всасываются и их поступление в толстую кишку с последующим расщеплением и образованием газов – нормальный процесс. Однако как только этих углеводов в рационе становится много, газов образуется больше, и пациент испытывает вздутие живота.
Ранее мы уже писали об углеводах из группы FODMAP – ферментируемых углеводах, которые сегодня известны как частая причина повышенного газообразования и вздутия живота. К ним относятся лактоза, фруктоза, фруктаны, галактаны и многоатомные спиты (сорбитол, маннитол и т.д.). О фруктозе и лактозе написано множество статей, значимое внимание уделяется многоатомным спиртам (особенно в контексте диетотерапии пациентов с сахарным диабетом).
В этой статье мы попробуем разобраться с галактанами (галактоолигосахаридами).
Какие углеводы бывают?
Когда речь идет о вздутии живота, полезно разобраться, какие углеводы часто встречаются, что собой представляют различные углеводы.
1. Простые углеводы. Простые углеводы, или моносахариды, состоят из одной молекулы и не могут быть расщеплены на более простые компоненты. Яркими представителями углеводов этой группы являются глюкоза (Гл), фруктоза (Ф) и галактоза (Гал).
2. Сложные углеводы. Эти углеводы построены из нескольких молекул моносахаридов и делятся на несколько подгрупп:
А) Дисахариды – состоят из 2 молекул простых углеводов.
· Сахароза (основной компонент пищевого сахара) = глюкоза + фруктоза
· Мальтоза = глюкоза + глюкоза
· Лактоза (молочный сахар) = глюкоза + галактоза*
· Мелибиоза = глюкоза + галактоза*
*Для мелебиозы характерна α( 1→ 6) гликозидная связь между молекулами глюкозы и галактозы. Для лактозы характерна β(1→4)-гликозидная связь между молекулами глюкозы и галактозы.
Б) Олигосахариды – состоят из нескольких молекул (3-4 и более) простых углеводов.
Раффиноза = галактоза + сахароза (дисахарид из глюкозы и фруктозы)
Стахиоза = галактоза + галактоза + сахароза
Вербаскоза = галактоза + галактоза + галактоза + сахароза
Особенностью этих олигосахаридов заключается в том, что сахароза в них связана с галактозой α(1→6) гликозидной связью.
В) Полисахариды – состоят из множества простых углеводов. Яркими представителями этой подгруппы являются крахмал, целлюлоза, гликоген.
Роль галактанов в развитии вздутия живота
Мелибиоза, раффиноза, стахиоза и вербаскоза относятся к группе галактанов (или галактоолигосахаридов), поскольку все они в своем составе содержат одну или несколько молекул галактозы.
Выше в тексте несколько раз встречается α(1→6) гликозидная связь. Людям, далеким от химии, эти сведения, возможно, покажутся избыточными. Однако именно эта химическая связь между молекулами углеводов играет важную роль при вздутии живота.
Дело в том, что всасывание углеводов в тонкой кишке возможно только в том случае, если они представлены в виде моносахаридов, т.е. простых молекул. Поэтому глюкоза, лактоза и фруктоза всасываются относительно быстро. Более сложные углеводы для успешного всасывания должны быть сперва расщеплены на простые составляющие. Для этого существует целый ряд ферментов, действующих в тонкой кишке.
Дисахариды расщепляются ферментами дисахаридазами: лактоза – лактазой, мальтоза – мальтазой, сахароза – сахаразой. А вот дисахарид мелибиоза не расщепляется в тонкой кишке ввиду отсутствия в организме человека фермента, расщепляющего ту самую (1→6) гликозидную связь между молекулами глюкозы и галактозы. Этот фермент называется альфа-галактозидаза, и продуцируется он только кишечными бактериями.
При избытке в рационе нерасщепляемых и невсасываемых углеводов из группы галактанов (раффиноза, мелибиоза, стахиоза и т.д.) происходит повышенное образование газов из-за расщепления этих веществ бактериями толстой кишки.
В каких продуктах содержатся галактаны?
Раффиноза содержится в различных продуктах питания, но наибольшее ее количество – в бобах, белокочанной и брюссельской капусте, капусте брокколи, цельных злаках, артишоках, свекле, сое.
Мелибиоза преобладает в картофеле, кофейных бобах, мальве, капусте всех видов.
Стахиоза содержится в бобовых культурах (бобы, соя, фасоль), а также в винограде.
Многие пациенты отмечали появление вздутия живота с повышенным газообразованием после употребления в пищу следующих продуктов: фасоль (белая, красная, коричневая), чечевица, капуста (белая, красная, брюссельская, цветная, брокколи, кольраби), соя и соевые продукты (соевое молоко, тофу), виноград и т.д.. Причина: присутствие в этих продуктах раффинозы, стахиозы и мелибиозы.
Что же делать?
К сожалению, медицинских тестов для выявления газообразующих углеводов в стуле нет. Установление четкой связи между употреблением описанных в предыдущем разделе продуктов и появлением большого количества кишечных газов позволяет предположить, что проблема именно в углеводном составе пищи.
Пациентам можно рекомендовать ограничить или (реже) полностью исключить продукты-провокаторы газообразования. Обычно достаточно уменьшить количество такого продукта, употребляемое в один прием пищи.
Дополнительным способом лечения является назначения средств, содержащих фермент альфа-галактозидазу. Этот фермент помогает расщеплять связи внутри углеводов, в результате чего образуются более простые молекулы, которые успевают всосаться в тонкой кишке и не доходят до толстой кишки. Таким образом, снижается количество газа, производимого кишечными бактериями.
Важную группу кормов для свиней составляют зернобобовые. Содержат больше, чем злаковые, белка (от 23 до 45%). Углеводная часть зернобобовых представлена крахмалом, клетчаткой и простыми сахарами. Соотношение этих веществ колеблется в довольно широких пределах в зависимости от конкретной культуры.
Белок бобовых более полноценен, чем белок злаковых. Однако бобовым присущ существенный недостаток. В этом зерне содержится ряд антипитательных веществ, таких как ингибиторы протеаз, алкалоиды, сапонины, таннины и другие вещества.
Одной из зернобобовых культур, приемлемых для скармливания свиньям, является горох. Его можно вводить до 25% в состав рационов для свиней. В зерне гороха содержится около 23% белка. Однако белок гороха беден такими незаменимыми аминокислотами как метионин и цистин. Поэтому биологическая ценность протеина не превышает 78%. Горох улучшает качество свинины, при его скармливании получают твердое, зернистой структуры, вкусное сало. Однако в некоторых сортах гороха могут содержаться повышенные количества антитрипсина — ингибитора протеолитических ферментов. Если содержание антитрипсина больше, чем 100 мг/кг, то такой горох нужно обрабатывать термически перед скармливанием.
В последнее время в разряд кормовых культур активно вводят яровую вику. В ней содержится около 24% белка, 1,31% лизина, 0,27 метионина, 0,15 триптофана, 1,5 жира, 5,6% клетчатки. По продуктивному действию вика превосходит горох. Сдерживающим фактором ее использования в кормлении свиней является наличие в семенах вики остатков синильной кислоты и других антипитательных веществ. Поэтому перед скармливанием вику в обязательном порядке следует прогреть. Включают вики в состав рациона до 5% поросятам-отъемышам, до 8% откормочному молодняку.
Наиболее перспективной бобовой культурой считается сладкий (безалкалоидный) люпин. В его семенах содержится около 33% биологически полноценного белка, мало отличающегося по аминокислотному составу от протеина сои. В зерне люпина мало таких углеводов, которые свойственные другим зернобобовым, как рафиноза и стахиоза, вызывающие у животных метеоризм. Фактором, ограничивающим ранее широкое использование зерна люпина в кормлении животных, являлось наличие в нем алкалоидов, которые придают зерну горький вкус, повышенные их количества вызывают заболевания животных. Понизить содержание алкалоидов в семенах люпина можно вымачиванием в слабом растворе соляной кислоты. Однако основным путем снижения содержания в зерне люпина является селекция. Надо отметить, что селекционерами России и Беларуси выведены сорта сладкого люпина с содержанием алкалоидов не более 0,02-0,03%. В рационы молодняка на откорме можно вводить зерна такого люпина до 20%, супоросным свиноматкам и ремонтному молодняку до 15%, подсосным свиноматкам и хрякам до 10%.
Однако еще более эффективным решением является применение белковых концентратов на основе люпина. В таком продукте содержание антипитательных веществ сведено к минимуму, сбалансирован аминокислотный и витаминный состав.
Читайте также: