Ruminant Beslemesinde Nişasta Kullanımı

Nişasta ruminant beslemede önemli bir enerji kaynağıdır. Bu karbonhidrat, genelde rumen fermentasyonunu geliştirmek, yapısal karbonhidratların sindirimini optimize etmek ve ince bağırsağa protein akışını arttırmak için kullanılır. Rasyonun nişasta içeriğine bağlı olarak, hayvanların performansını ve sağlığını olumlu veya olumsuz yönde etkileyebilecek ürünler üreten nişasta sindirimine, mikrobiyal enzimler ve sindirim enzimleri de katılır. Granül büyüklüğü, amiloz / amilopektin oranı, farinöz ve vitröz endosperm oranı, nişastanın lipit ve nişasta-protein komplekslerinin varlığı ve yemin fiziksel kimyasal işlemesi de dahil olmak üzere nişasta sindirilebilirliğini etkileyen birçok faktör vardır. Çok fazla nişasta içeren rasyonlar ruminal asidozu tetikleyebilir. Bununla birlikte, rasyonda nişasta kullanımı, metan emisyonlarına ve süt ve kompozisyonunda olumlu etkilere sahiptir.

Bitkinin büyüme ve gelişiminde önemli role sahip olan bitkisel polisakkaritlerin en büyük rezervuarı nişasta, ikincisi de selülozdur. Nişasta, ruminant beslemesinde kullanılabilirliği nedeniyle ana enerji bileşeni olarak değerlendirilir. (Ortega and Mendoza, 2003). Ruminal fermantasyonu iyileştirmek, yapısal karbonhidratların daha iyi kullanılmasını sağlamak ve ince bağırsaklara protein akışını arttırmak için sık sık diyete dahil edilir. (Huntington et al., 2006).

Nişasta kaynakları pahalıdır, bu yüzden düşük maliyetli olması için akıllıca kullanılmaları gerekir. Hayvancılık sistemlerinin performansını ve karını arttırmak için nişastanın yapısal özelliklerini, ruminal ve rumen sonrası sindirimi ve sindirilebilirliğini etkileyen faktörleri anlamak önemlidir. Bu derleme, nişastayı, besin bulunabilirliğini etkileyen faktörleri ve ruminant beslenmesindeki etkilerini açıklamaktadır.

Nişastalar, amiloz ve amilopektin olarak iki tip molekülden oluşan α-glukanlardır. (Santanaand Meireles, 2014) Amiloz, yaklaşık% 99 a-1,4 link içeren bir lineer D-glikoz polimeridir (Parker ve Ring, 2001). % 95 α-1,4 linke ve % 5 α-1,6 linke sahip olan amilopektin (Stevnebo ve ark. 2006), nişastaların en bol bulunan bileşenidir. Öte yandan nişastadaki amiloz içeriği genellikle 200 ila 300 g/kg arasında değişmektedir. Mumlu tahıllar gibi nişasta bakımından zengin bazı besinler genellikle ihmal edilebilir miktarda amiloz içerirken, yüksek amiloz kaynakları 700 g/kg 'a kadar amiloz içerebilir. Buğday, mısır, arpa ve pirinç gibi tahıllar, amiloz sentezi için gerekli olan nişasta sentezini kodlayan genlerin doğal mutasyonlarından türetilmiş mumlu bir gen içerebilir (Svihus vd., 2005).

Nişasta granülleri, yarı kristalli ve amorf filmler arasında eş merkezli olarak büyüyen katmanlar ile oluşturulur. Yarı kristalli bölge, amilopektinde daha fazladır ve su girişine karşı direnci nedeniyle enzimatik saldırıya karşı daha dayanıklıdır. Amorf bölge amiloz bakımından zengindir ve su akışını ve enzim saldırısını kolaylaştıran kristal alandan daha düşük yoğunluğa sahiptir; ancak, hidrojen bağlarında bol miktarda bulunur (Perezet al., 2009).

Jelatinleşme, granül yapının hidrojen bağlarını kırarak kalıcı değişimidir. Nişasta jelatinizasyon sırasında suyu emer, genleşme amillerin bir kısmını serbest bırakan hidrojen bağlarını kırar, böylece sızıntı yapar, çift kırılma azalır ve nişasta daha çözünür hale gelir ve enzim aktivitesine maruz kalır (Rooney ve Pflugfelder, 1986). Su fazlalığında, çoğu nişasta 80 °C'den yüksek sıcaklıklarda jelatinleşir. Jelatinleşme sıcaklığı, küçük nişasta granülleri için daha yüksektir. Amiloz bakımından zengin tahıllar jelatinleşmeye normal ve yüksek amilopektin seviyelerine sahip tahıllara göre daha dirençlidir (Svihuset al.,2005). Retrogradasyon, çözündürülmüş, dağılmış veya şekilsiz bir durumun, nişasta sindirilebilirliğini sınırlayan bir kristalimsi veya çözünmez forma geri dönüşümlü dönüşü olarak tanımlanır. Amiloz, bozunmayı kolaylaştıran ana bileşendir (Biliaderis, 2009).

Nişasta kaynağı olarak tahıl taneleri ve kökleri Tahıl taneleri hayvan yemlerinde kullanılan başlıca nişasta kaynağıdır. Tahıllar perikarp, endosperm ve germden oluşmaktadır. Perikarp, çekirdek ağırlığının % 3 ila % 8'ini içermektedir, ancak yulaflarda % 25'e kadar çıkabilmektedir. (Evers ve diğerleri, 1999). Çoğunlukla (% 90) yüksek oranda liften oluşur ve nişasta içeriği % 10'dan azdır (Li ve diğerleri, 2007), bu nedenle perikarp sindirilebilirliği % 40'ı geçmez (Van Barneveld, 1999). Endosperm, tanenin %60 ila %90'ını temsil eder. Bu tanenin nişasta içeren morfolojik yapısıdır. Ayrıca proteinler, fosfolipitler ve kül, az miktarda nötr deterjan lifi (NDF) ve fosfor içerir (P; Eckhoff ve Watson, 2009). Periferik ve dik endosperm nişasta granülleri prolaminler ve nişasta olmayan polisakkaritler olarak adlandırılan hidrofobik proteinlerin bol bulunan bir matrisle çevrili olan (PNA'lar, p-glukanlar, arabinoksilanlar ve pektinler), su ve enzimatik aktivite açısından nispeten geçirimsiz olan, (Zeoula ve Caldas Neto, 2001; Giuberti ve diğerleri, 2014) unlu endosperm bol olanlar opak ya da (Zeoula Caldas Neto, 2001) yumuşak olarak adlandırılırken, periferik ve dik endosperm yüksek oranda arzeden tahıllar,

camsı veya dik olarak adlandırılır. Nişasta, birçok üründe önemli bir bölümü temsil eder. Tahılların çoğu (yani mısır, buğday, pirinç, yulaf ve arpa)% 60 ila 80 nişasta içerir, baklagiller (nohut, fasulye, bezelye) % 60 ila 90 ve bazı yeşil meyveler (muz, mango)% 70 kadar içerir (Santana ve Meireles, 2014). Tahıllarda olduğu gibi, nişastanın büyük kısmı amilopektin ve daha az amiloza karşılık gelir (%17-30; Huet al., 2010). Amiloz, patateste %2 ila 22’dir. Patates nişastasındaki amilopektin tahıllara göre daha az dallıdır

(Alvani ve ark., 2011). Aynı zamanda oldukça genişleyebilir (Vasanth ve Bhatty, 1996) ve diğer nişastalara kıyasla nispeten düşük bir sıcaklıkta (64.4 ila 69.9°C arasında) jelatinleşir (Hernandez-Medina ve ark., 2008). Amiloz/amilopektin oranındaki farklılıklar, ruminal veya bağırsak sindirim oranını etkiler. Amilopektinin sindirim hızı genellikle amilozdan daha yüksektir(Knowles ve ark., 2012).

Nişasta rumene ulaştığında temel olarak amilolitik bakteriler, daha az oranda mantarlar ve protozoalar tarafından yıkımlanır (Huntington, 1997). Rumen mikroorganizmaları tarafından üretilen a-1-4 ve a-1-6 endo ve ekzo amilazlar, amiloz ve amilopektin glikozidik bağlarını hidrolize etme ve farklı oligosakaritler salma yeteneğine sahiptir.

Rumen sonrası nişasta yıkımlanması, amilozu ve amilopektini dekstrinlere ve lineer oligosakaritlere hidrolize eden pankreatik a-amilaz sekresyonuyla başlar. İşlem, bağırsak zarında salgılanan oligosakaritlerin (maltaz ve izomaltaz) etkisiyle tamamlanır (Ortega ve Mendoza, 2003). Ruminantlarda, nişasta sindirimi bölgesi emilen substratları etkiler. Ruminal sindirim emilim için uçucu yağ asitleri (VFA) üretir ve mikrobiyal protein sentezi için enerji sağlar (Huhtanen ve Sveinbjörnsson, 2006).

Asidozdan korunmak ve glukojenik substratların tedarikini arttırmak için nişastanın azalan rumen sindirilebilirliği arzu edilir (Svihus ve diğerleri, 2005). İnce bağırsaktaki nişasta sindirimi, azaltılmış metan üretimi ve fermantasyon ısı kayıpları ve metabolize edilebilir enerji kullanımının daha yüksek verimliliği nedeniyle, ruminal sindirim ile karşılaştırıldığında daha fazla enerji verimliliği anlamına gelir (Huhtanen ve Sveinbjörnsson, 2006). Bununla birlikte, ince bağırsakta daha yüksek nişasta sindiriminden artan enerji verimliliği, kalın bağırsak fermantasyonundaki artışla dengelenir, çünkü sadece VFA, kalın bağırsaktan absorbe edilirken mikrobiyal madde dışkıda atılır.

Ruminal nişasta sindirimindeki bir azalma, ince bağırsak sindirimindeki bir artışla ilişkili değildir, ancak daha yüksek kalın bağırsak ve daha düşük toplam sindirim kanalı sindirilebilirliği ile ilişkilidir (Larsen ve ark., 2009). Bu nedenle, rumen, nişasta sindiriminin birincil bölgesi olarak kabul edilir. Ruminal sindirim, genellikle alımın % 75 ila 80'ini oluşturur ve ince bağırsağa giren nişastanın yaklaşık % 35 ila 60'ı bozulur. İnce bağırsakta sindirmeden kaçan nişastanın yaklaşık %35 ila %50'si kalın bağırsakta bozulmaktadır (Harson, 2009).