フラクトオリゴ糖は腸の健康に有益ですか?

養殖業の生産では、抗生物質の不合理な使用は、細菌抵抗性をもたらし、動物の腸の健康と免疫を損傷し、食肉製品や環境中のその残留物は最終的に人間の健康に影響を与える可能性があります。中国、成長促進剤の飼料添加を全面禁止。そのため、家畜や家禽の生産能力の低下と死亡率の上昇を緩和するために抗生物質と同じ効果を持つ飼料添加物が現在の研究のホットスポットとなっています。プロバイオティクスは腸内の健康に効果があることが確認されていますが、保管条件が厳しいため飼料への使用効果が不安定であり、プレバイオティクスは良い代替品と考えられています。本稿では、プレバイオティクスの代表物質であるオリゴフルクトースから始めて、その物理化学的性質と生理学的効果を記述することによって、家畜と家禽の腸の健康を維持する上での役割を検討する。

1。 オリゴフルクトースの物理化学的性質

Oligofructose hとしてのmolecular formulのG-F-Fn (G-glucose, F-fructose, n=1-3), とis a general term for a class のcarbohydrates formed by のβ-1,2 glycosidic bond のsucrose molecules とseveral D-fructose (Fanaroet al., 2010). It is resistant to high temperatures, has good solubility, とis stable でneutral solutions at 120 °C. However, its stability decreases with increasing acidity とtemperature. Its sweetness is slightly lower than that のsucrose. Between 0 と70 °C, the viscosity のfructooligosaccharides is similar to that of high-fructose corn syrup, とdecreases with increasing temperature. It also inhibits starch aging, is not easily colored, is alkali-resistant, retains water, has poor moisture absorption, とhas good mold resistance. These physical とchemical properties make fructooligosaccharides suitable for use as excellent feed additives (Vandana et al., 2015).

2フルクトオリゴ糖の生理的影響

動物の腸には多くの微生物が生息しています。微生物と宿主の関係によって、腸内の微生物は共生細菌、条件付き病原性細菌、病原性細菌に分類されます。通常の環境では、細菌叢は宿主に有利なバランスを維持していますが、集中的な農業条件下では、条件付き病原性細菌が侵入し、病原性細菌の数が正常レベルを超えることがあり、このバランスが崩れて細菌性疾患につながります(zhang r . j ., 2003)。フルクトオリゴ糖は、腸内での外因性病原体の定着や、内因性条件病原体の過剰増殖を防止し、腸内微生物学的バランスを維持することができる。

この効果は主にビフィズス菌(酢酸:乳酸比3:2)によって産生される短鎖脂肪酸の静菌効果によるものである。β1、2 glycosidic oligofructoseの絆で結ばれ、加水分解できない諸胃の消化酵素分泌される動物がありoligofructoseの殆は胃に通過小腸問題ない大腸、善玉菌がlactobacilliなどbifidobacteria破ることはでき酵素を分泌するβ−1、2 glycosidic債券増殖し有害バクテリアは分泌段階ない。善玉菌は増殖した後、腸粘膜に膜を形成し、病原菌の定着を困難にします。同时に、肠内の善玉菌も発酵大量の、脂肪酸酢酸などプロパン酸や生まれる乳酸fructooligosaccharides、肠の酸性度が増加、直接病原菌の成長を助けるた(ムニョスらは2012年rober - froid et al., 2010;callaway et al., 2009)。

3フルクトオリゴ糖と腸の健康

一般的に効率的な食物消化と栄養吸収、正常で安定した腸内フローラ環境、良好な免疫状態と全体的な健康状態を含む動物の腸の健康状態の明確な定義はありません。それは主に3つの要因によって決定されます:飼料の組成、腸のバリア、および微生物相(pluske et al., 2018;celi et al., 2017;kogut とarsenault, 2016;2011年Bischoff)。

3.1フルクトオリゴ糖と腸内細菌

fructooligosaccharidesはビフィズス菌や乳酸菌の増殖を選択的に刺激し、大腸菌、ペルシュ菌、レンサ球菌などの有害な細菌の増殖を阻害する(howard et al., 1995;fishbeでet al., 1988;mitsuoka et al., 1987)。現在、腸内微生物叢の解析の多くは特定の細菌を培養する方法に基づいて行われています。ブタでは、4%のオリゴフルクトースを豚の飼料に添加すると、腸内のビフィズス菌の数が増加した(modesto et al., 2009)。mikkelsenら(2003)は、乳離れした子豚の糞便を4%のオリゴフルクトースを添加して分析したが、物理的・化学的特性にはほとんど影響を与えず、酵母の成長を促進する以外には他の微生物にも大きな影響を与えなかった。しかし、微生物叢の分析は行われなかった。乳離れした子豚に5%のオリゴフルクトースを与えると、近位結腸内のビフィズス菌の数が増加し、大腸菌の数が減少した(gebbink et al., 1999)。0.4%のオリゴフルクトースを与えたブロイラー鶏に14日間給餌しても、全体の細菌数は変わらなかったが、ビフィズス菌とバクテリオイドの数は選択的に増加した(cao et al., 2005);ブロイラーに0.2%、0.4%、0.8%のオリゴフルクトースを加えると、0.4%のオリゴフルクトースが小腸やcecumの中のビフィズス菌や乳酸菌の増殖を著しく促進し、大腸菌の増殖を抑制する(xu et al., 2003)。

定量的蛍光、変性グラジエントゲル電気泳動、ハイスループットシーケンシング技術の急速な発展により、腸内微生物の多様性に関する詳細な研究のための技術支援を提供しています。0.5%のオリゴフルクトースが、傾斜ゲル電気泳動を変性させたブロイラーの腸内微生物叢に与える影響を分析したところ、腸内微生物叢が変化していることが明らかになった(geier et al., 2009)。ブロイラーの飼料に0.25%のオリゴフルクトースを添加し、定量的蛍光pcr法を用いて腸内細菌叢を分析したところ、乳酸菌の数が増加し、ペルシュ菌と大腸菌の数が減少した(kim et al., 2011)。chen fengmeiら(2020)は、16 s rrna遺伝子配列決定と基礎的な微生物群集アルファ多様性分析を用いて、授乳中の子牛の腸で5 gオリゴフルクトースとプロバイオティクスを毎日補充することの効果を研究した。その結果、腸内微生物の存在量に有意な影響を及ぼし、バクテリオイド属の相対的存在量が有意に増加し、クロストリジウム・スポロゲネスの相対的存在量が有意に減少し、下痢の発生が有意に減少した。

3.2フルクトオリゴ糖と腸発酵

フルクトオリゴ糖は善玉菌によって発酵される後腸では乳酸や酢酸、プロピオン酸、酪酸などの短鎖脂肪酸、二酸化炭素、メタンが生成される。ほとんどの有機酸は吸収されるので、フルクトオリゴ糖も間接的に宿主にエネルギーの一部を供給することができる。また、有機酸は、潜在的に有毒なアンモニアイオンをプロトン化してnh4 +を形成し、乳酸は盲腸の酸性度を増加させ、乳酸菌やビフィズス菌の生育に有益である。これらの細菌はアンモニアを窒素源として利用し、腸や血液中のアンモニアを還元することができる。オリゴフルクトースの濃度が0.5%、1%、2%と異なると、オリゴフルクトースの増加に伴って回腸および盲腸のphが低下し、脂肪酸の含有量は影響を受けませんでしたが、回腸内の脂肪酸の蓄積は増加しました(jus'kiewicz et al., 2007)。8 g/dおよび24 g/dのオリゴフルクトースを仔馬の餌に加えると、糞中の総揮発性揮発性脂肪酸、酢酸、酪酸、プロピオン酸、乳酸が有意に増加した(bergら、2005)。オリゴフルクトースはブタの糞やマウスの腸の短鎖脂肪酸の含有量を増やすことができる(anthony et al., 2009;ly sun yung et al., 2003);5%のオリゴフルクトースをマウス飼料に添加すると、プロピオン酸と酪酸の含有量が有意に増加するが、総揮発性020には影響しない。

3.3フルクトオリゴ糖と腸バリア

フルクトオリゴ糖のようなプレバイオティクスは、腸絨毛の高さ、陰窩の深さ、上皮層の厚さ、上皮細胞の数、有糸分裂細胞の数、粘液細胞および杯細胞など、腸粘膜の形態、構造および機能を調節することができる。このような腸内の変化は、栄養素の消化吸収を促進する。これらの変化のメカニズムは、次のような側面から来ていると考えられる:(1)発酵性糖は、小腸の陰嚢細胞の増殖を調節するために、腸のグルカゴンレベルに影響を与えることができる(gee et al., 1996);(2)プレバイオティクスはポリアミン合成を促進し、腸管および大腸粘膜の成長と発達を積極的に調節する(delzenne et al., 2000);(3)プレバイオティクスは消化酵素活性を増加させ、小腸粘膜の成長と変化を促進する(yang et al., 2005);(4)短鎖脂肪酸合成の増加はまた、大小の腸細胞の増殖を促進し、腸絨毛の高さと陰窩の深さを調節することにより、ブラシ境界による栄養素の消化吸収を改善することができます。

と述べ0.25% oligofructose to pig feed can increase the height of the villi でthe proximal small intestine とthe ratio of villus height to crypt depth (Shim, 2005); 0.4% と0.6% oligofructose can increase the height of the villi in the porcine jejunum and the ratio of villus height to crypt depth (徐et al., 2002); oligofructose can increase the proliferatiにrate of mucosal epithelial cells in the cecum and colにof suckling piglets and prevent atrophy of mucosal epithelial cells (Howard et al., 1995); adding 0.4% oligofructose to 国会was found to significantly increase the villus height and the ratio of villus height to crypt depth in the jejunum and ileum of chicks, while the crypt depth was significantly reduced. However, adding 0.8% oligofructose did not achieve this effect (徐et al., 2003); 0.5% oligofructose can significantly improve the villus height, crypt depth and epithelial thickness of the broiler ileum, but has no effect にthe duodenum and jejunum (Shang et al., 2014); the additiにof 0.4% and 0.6% oligofructose significantly increased the crypt depth and and cell density increased significantly (Zhan et al., 2003); adding 4 g/d and 6 g/d oligofructose to the feed of early weaned calves can increase 腸villus height and the thickness of the intestinal mucosa (Tai et al., 2009).

3.4オリゴフルクトースと免疫

動物の腸は、腸内微生物、外来の抗原および免疫システムが相互作用する場所です。オリゴフルクトースのようなプレバイオティクスが家畜の免疫機能に与える影響は、まだ完全には理解されていない。考えられるメカニズムは以下の通り。(1)乳酸菌またはその製品が免疫細胞に与える影響と直接関係がある。(2)短鎖脂肪酸の発酵生成物は、消化管のtリンパ球の数の増加を刺激することができます;(3)ムチンの産生を調節して杯細胞の数を増やす(schley and field, 2009)。プレバイオティクスは、腸管リンパ組織の機能と種類を調節することができます#39;sパッチ、二次リンパ濾胞および末梢循環中の細胞(samal et al.、2009)。供給される豚10 g / d組のfructooligosaccharides、も傾向されたトランスフォーミング成長因子の増加β1初乳にする例が増えて伊賀濃度でインターフェロンγ濃度の増加に分泌されるPeyer'sパッチおよび腸間膜リンパ球、およびpeyerによって分泌されたigaの増加's patch cells. Interferにγ is associated with activated T lymphocytes (Cindy et al., 2014). Adding 0.5% oligosaccharide in broiler feed can reduce the proportion of Blymphocyte in the 盲腸tonsil and increase the blood IgMand IgGcontent (Janardhana et al., 2009).

4概要

At present, research on the application of oligofructose in 動物feed mainly focuses on pigs and chickens, and there are not many reports on its application in other livestock and poultry such as cattle, sheep, and rabbits. Basic and mechanistic research on them is also lacking. Therefore, it is necessary to further study the application effect and mechanism of oligofructose in livestock and poultry feed. のfurther development of molecular biology techniques such as high-throughput sequencing has introduced 新しいideas into the study of oligofructose.

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