پاسخ: کربوهیدراتها (Carbohydrates) اصلیترین ترکیبات ذخیرهکننده انرژی در گیاهان هستند و بسته به نوع گیاه، بین ۶۰ تا ۹۰ درصد از وزن ماده خشک (Dry Matter - DM) آنها را تشکیل میدهند. از نظر عناصر تشکیلدهنده، این دسته از مواد مغذی فقط از سه عنصر کربن (C)، هیدروژن (H) و اکسیژن (O) ساخته شدهاند.
متن مستند (Original Text): “Carbohydrates are the major energy- containing constituents of plants, making up between 60% and 90% of dry- matter (DM) weight. This class of nutrients comprises the elements carbon, hydrogen, and oxygen.”
پاسخ: کربوهیدراتها بر اساس تعداد واحدهای قندی به ۳ دسته تقسیم میشوند: ۱. مونوساکاریدها (Monosaccharides) = تکی ۲. دیساکاریدها (Disaccharides) = دو تایی ۳. پلیساکاریدها (Polysaccharides) = زنجیرهای بلند
مونوساکاریدها سادهترین شکل قند هستند. از بین مونوساکاریدهای ۶-کربنه (Hexoses)، سه مورد از نظر تغذیهای و متابولیکی بسیار مهمند:
متن مستند (Original Text): “Glucose is the form of carbohydrate found circulating in the bloodstream and is the primary carbohydrate used by the body’s cells for energy… Galactose is not found in a free form in foods. However, it makes up 50% of the disaccharide lactose… Within the body, galactose is converted to glucose by the liver.”
(برای مشاهده ساختار پایه این قندها به شکل ۱-۲ (Figure 2-1) مراجعه کنید.)
پاسخ: دیساکاریدها از اتصال دو واحد مونوساکارید ساخته شدهاند. سه نوع مهم آن عبارتند از:
پاسخ: تفاوت کلیدی در نوع پیوند شیمیایی بین واحدهای قندی است:
متن مستند (Original Text): “The monosaccharide units found in starch, glycogen, and dextrin molecules have an alpha- configuration and are linked together by alpha- bonds. This type of bond can be readily hydrolyzed by the endogenous enzymes… Plant fiber differs from starch and glycogen in that its monosaccharide units have a beta- configuration and are linked together by beta- bonds. These bonds resist digestion by the endogenous enzymes of the gastrointestinal tract.”
پاسخ: فیبر غذایی (Dietary Fiber) که به آن پلیساکاریدهای غیرنشاستهای (Nonstarch polysaccharides) نیز گفته میشود، شامل چندین نوع کربوهیدرات گیاهی است. اجزای اصلی کربوهیدراتی آن عبارتند از: سلولز (Cellulose)، همیسلولز (Hemicellulose)، پکتین (Pectin) و صمغها و موسیلاژها (Gums and Mucilages).
تنها جزء غیرکربوهیدراتی فیبر، لیگنین (Lignin) است که یک پلیمر بزرگ از نوع فنیلپروپان (Phenylpropane polymer) محسوب میشود. علت هضمنشدن فیبر، همانطور که در سوال قبل اشاره شد، وجود پیوندهای بتا است که آنزیمهای دستگاه گوارش سگ و گربه قادر به هیدرولیز آنها نیستند؛ در نتیجه این ترکیبات بدون تجزیه به واحدهای جذبشونده (مونوساکارید)، از روده کوچک عبور میکنند.
پاسخ: اگرچه سگ و گربه فیبر را مستقیماً هضم نمیکنند، اما میکروارگانیسمهای ساکن در روده بزرگ (Large intestine / Colon) قادر به تجزیه (Fermentation - تخمیر) انواع خاصی از فیبر هستند. این تخمیر باکتریایی منجر به تولید اسیدهای چرب کوتاهزنجیر (Short-Chain Fatty Acids - SCFAs) مانند استات (Acetate)، پروپیونات (Propionate) و بوتیرات (Butyrate) و همچنین محصولات نهایی دیگر میشود.
عوامل متعددی روی میزان این تخمیر تأثیر میگذارند که عبارتند از: ۱. گونه حیوان (Species) ۲. نوع فیبر موجود در جیره ۳. زمان عبور از مجرای گوارش (Gastrointestinal transit time) ۴. میزان دریافت سایر ترکیبات غذایی.
متن مستند (Original Text): “Although dogs and cats do not directly digest dietary fiber, microbes found in the large intestine (colon) are able to break down certain types of fiber to varying degrees… The magnitude of bacterial digestion depends on factors such as the species of animal, the type of fiber present in the diet, the gastrointestinal transit time, and the intake of other dietary constituents.”
پاسخ: تفاوت این دو نوع فیبر در برخورد با آب و جایگاه تخمیرشان است:
بر اساس جدول ۱-۲ (Table 2-1) که به تخمیر فیبر در سگ اشاره دارد: - پکتین (Pectin) و صمغ عربی (Gum arabic): تخمیرپذیری بالا (High). - تفاله چغندر (Beet pulp) و سبوس برنج (Rice bran): تخمیرپذیری متوسط (Moderate). - سلولز (Cellulose) و متیلسلولز (Methylcellulose): تخمیرپذیری کم (Low).
(جهت مشاهده جزئیات کامل سایر منابع فیبر و میزان تخمیرپذیری، به جدول ۱-۲ در متن مراجعه فرمایید.)
پاسخ: خیر، سهم قابلتوجهی ندارند. در نشخوارکنندگان و حیوانات علفخوار، این SCFAs منبع عظیم انرژی هستند، اما در سگ و گربه (که غیرعلفخوار هستند) به دلیل کوتاه و ساده بودن ساختار روده بزرگ، مکانیسم جذب مؤثری برای مقادیر زیاد این اسیدها وجود ندارد. بنابراین، SCFAs حاصل از فیبر، تعادل انرژی کلی این حیوانات را تحت تأثیر قرار نمیدهد.
متن مستند و دقیق (Original Text): “However, nonherbivores, such as the dog and the cat, cannot do this because of the relatively short and simple structure of their large intestine. Although SCFAs are produced in these species, there is no mechanism for the absorption of large amounts of SCFAs in the large intestine. Therefore the total energy balance of dogs and cats is not significantly affected by the production of SCFAs from dietary fiber.”
پاسخ: با وجود اینکه SCFAs به انرژی کل بدن کمکی نمیکنند، اما منبع انرژی بسیار حیاتی برای سلولهای اپیتلیالی پوشاننده دستگاه گوارش (بهویژه انتروسیتها و کولونوسیتهای روده بزرگ) محسوب میشوند. این سلولها دارای نرخ گردش بالا (High turnover rate) هستند و برای بقا و تکثیر خود به SCFAs وابستهاند.
شواهد این موضوع در جدول ۲-۲ (Table 2-2) که اثرات منابع فیبر بر کولون سگ را نشان میدهد، کاملاً مشهود است. در این جدول، سگهایی که از فیبر با تخمیرپذیری متوسط (مثل تفاله چغندر - Beet pulp) تغذیه کرده بودند، در مقایسه با فیبر غیرقابل تخمیر (سلولز) نتایج بهتری داشتند: - وزن کولون (Colon weight): افزایش یافت (هرچه بیشتر، بهتر). - نسبة سطح به حجم (Surface:area ratio): افزایش یافت (هرچه بیشتر، بهتر). - تعداد کریپتیتها (Cryptitis - التهاب غدد): کاهش یافت (هرچه کمتر، بهتر). - میزان DNA: کاهش یافت (هرچه کمتر، بهتر، که نشاندهنده کاهش التهاب و تخریب سلولی است).
این تغییرات نشاندهنده افزایش ظرفیت جذبی و سلامت بیشتر سلولهای مخاطی کولون است. البته باید توجه داشت که فیبرهای با تخمیرپذیری بسیار بالا (Highly fermentable) هرچند اثرات مشابهی روی وزن و ریختشناسی دارند، اما باعث کاهش کیفیت مدفوع میشوند.
نتیجهگیری از متن: فیبرهای با تخمیرپذیری متوسط، هم حجم مدفوع را تأمین میکنند و هم SCFAs کافی برای سلامت مخاط روده فراهم میآورند.
پاسخ: بهترین منابع فیبر برای سگ و گربه، منابعی با تخمیرپذیری متوسط (Moderately fermentable) هستند، مانند تفاله چغندر (Beet pulp) یا سبوس برنج. دلیل این انتخاب دوچیز است: ۱. این منابع همزمان حجم (Bulk) و ماده مغذی برای حرکت طبیعی روده فراهم میکنند. ۲. سطح کافی از SCFAs را برای تغذیه سلولهای اپیتلیالی روده بزرگ تأمین میکنند، بدون اینکه باعث تولید گاز زیاد و مدفوع بسیار نرم (که در فیبرهای با تخمیرپذیری بالا دیده میشود) گردند.
متن مستند (Original Text): “It appears that the best fiber sources for companion animals are those that are moderately fermentable and provide adequate levels of SCFAs for the intestinal mucosa.”
پاسخ: برخی از فیبرهای قابل تخمیر، نقش پریبیوتیک (Prebiotic) ایفا میکنند. پریبیوتیکها ترکیبات غیرقابل هضمی هستند که مستقیماً توسط حیوان میزبان هضم نمیشوند، اما با ورود به روده بزرگ، باعث تحریک رشد و تکثیر باکتریهای مفید و مطلوب (مانند بیفیدوباکتریها و لاکتوباسیلها) در دستگاه گوارش میشوند و از این طریق به سلامت میزبان کمک میکنند.
متن مستند (Original Text): “Finally, certain fermentable fibers act as prebiotics when included in diets. Prebiotics are food ingredients that provide benefits by stimulating the proliferation of certain desirable bacterial species in the gastrointestinal tract although they are not directly digested by the host animal”
پاسخ: وظایف کربوهیدراتها فراتر از تأمین انرژی است و شامل موارد زیر میشود:
پاسخ: ۱. موارد اضافی (مازاد بر نیاز): بدن فقط مقدار محدودی کربوهیدرات را بهصورت گلیکوژن ذخیره میکند. اگر کربوهیدرات دریافتی بیش از نیاز انرژی بدن باشد، قسمت اعظم آن در کبد به چربی بدن (Body fat) تبدیل شده و ذخیره میگردد که در نهایت منجر به چاقی (Obesity) میشود.
متن مستند (Original Text): “Therefore consumption of dietary carbohydrate in excess of an animal’s energy needs can lead to increased body fat and obesity… If adequate carbohydrate is supplied in the diet, protein will be spared from being used for energy and can then be used for tissue repair and growth.”