La poudre d’isomaltooligosaccharide est-elle bénéfique pour l’alimentation animale?

Les antibiotiques en tant qu’additifs alimentaires ont apporté une contribution indélébile au développement de l’industrie des aliments pour animaux et de l’élevage. Cependant, avec l’approfondissement des connaissances scientifiques, il a été constaté que l’utilisation d’antibiotiques peut causer une infection endogène ou une surinfection chez les animaux, la production de souches résistantes aux médicaments, un déclin des fonctions immunitaires cellulaires et humorales du bétail et de la volaille, et des résidus dans le bétail et les produits de volaille. Bien que les préparations bactériennes vivantes puissent surmonter les lacunes des antibiotiques susmentionnées, après application réelle, on constate qu’elles ont également de nombreuses lacunes extrêmement difficiles à surmonter, telles que le fait que la plupart des préparations bactériennes vivantes sont des bactéries anaérobies, la production de fermentation est très difficile, les normes de qualité des produits sont difficiles à unifier et la gestion de la qualité des produits par l’industrie est presque impossible; L’oxygène, les températures élevées et d’autres conditions pendant le stockage, le transport et le traitement tout l’inactivent en grandes quantités; Il y a des incompatibilités avec les antibiotiques lors de la formulation; L’acide gastrique l’inactive et ne colonise pas bien l’intestin de l’animal.

D’un autre côté,isomalto-oligosaccharides can overcome the shortcomings of both. It can not only replace antibiotics and produce functional animal products without drug residues, but also reduce feed costs. Le conseil des ministresre are no incompatibilities when formulating; it can withstand all extreme feed processing conditions such as oxygen and high temperatures processing conditions, and can be used not only for powder production but also for the production of pellets and extruded feed. It can withstand the effects of gastric acid and overcome the defect of exogenous live bacterial preparations with poor intestinal colonization ability by promoting the growth and reproduction of beneficial intestinal bacteria. Therefore, isomalto-oligosaccharides are a new type of green functional feed additive that is expected to replace antibiotics and live bacterial preparations.

1. Caractéristiques physiques et chimiques des isomalto-oligosaccharides

1.1 structure chimique

Les Isomalto-oligosaccharides (IMO) sont également connus sous le nom d’isomaltooligosaccharides, d’oligoisomaltose et d’oligosaccharides ramifiés. Ils sont formés par la combinaison de deux ou plusieurs molécules de glucose via une liaison glycosidique α-1,6. Les ingrédients actifs sont l’isomaltose, le panose, l’isomaltotriose, etc. La structure est représentée à la Figure 1.

1.2 propriétés physiques et chimiques

1.2.1 douceur

The sweetness of IMO-500 (containing 50% isomaltose) is 52, and the sweetness of IMO-900 (containing 89% to 90% isomaltose) is 42. Isomaltulose oligosaccharides with low sweetness can replace part of the sucrose to reduce the sweetness of foods and improve the taste.

1.2.2 viscosité

La viscosité du sirop d’isomalt est semblable à celle d’une solution de saccharose de même concentration. Il n’a aucun effet négatif sur la structure et les propriétés physiques des denrées alimentaires et des aliments pour animaux.

1.2.3 résistance à la chaleur et résistance aux acides

Isomalt a une excellente résistance à la chaleur et aux acides. Un sirop à 50% d’isomalt ne se décompose pas lorsqu’il est chauffé à pH 3 et 120 °C pendant une longue période.

1.2.4 rétention de l’humidité et prévention du vieillissement de l’amidon

Les Isomalto-oligosaccharides sont efficaces pour retenir l’humidité et maintenir la qualité de divers aliments. Ils peuvent inhiber la formation de saccharose et de cristaux de glucose. L’ajout de sirop d’isomalto-oligosaccharide peut également empêcher le vieillissement de l’amidon et prolonger la durée de conservation des aliments.

1.2.5 coloration

Les molécules de sucre dans l’isomaltulose ont des groupes réducteurs aux extrémités, et lorsque chauffées avec des protéines ou des acides aminés, une réaction de Maillard se produit et le brunissement est produit. Le degré de coloration est lié à la concentration en sucre, et est également lié au type de protéine ou d’acide aminé chauffé ensemble, la valeur du pH, la température de chauffage et la durée.

1.2.6 activité de l’eau

Lorsque la concentration est de 75% et la température est de 25 °C, lewater activity of isomaltulose is 0.75, which is very similar to sucrose.

1.2.7 fermentabilité

Les Isomalto-oligosaccharides ne sont pas utilisés par la levure et les bactéries lactiques. Ils restent dans les aliments après fermentation par la levure et les bactéries de l’acide lactique dans le pain et le lait fermenté, où ils exercent diverses fonctions et caractéristiques physiologiques, tout en favorisant le développement de bifidobactéries dans le lait fermenté.

1.2.8 Anti-caries

Les Isomaltooligosaccharides ne sont pas facilement fermentés par les streptocoques mutans, la cause de la carie dentaire, de sorte qu’ils produisent moins d’acide et ne corrodent pas facilement les dents. Lorsqu’ils sont utilisés avec le saccharose, ils peuvent également empêcher l’action du saccharose par les streptocoques mutans pour produire du glucane à poids moléculaire élevé insoluble dans l’eau, ce qui inhibe la cariogénicité du saccharose.

1.2.9 sécurité

La quantité maximale sûre d’isomaltooligosaccharides est de 2 g par kg de poids corporel. La toxicité aiguë des isomaltooligosaccharides administrés par voie orale à des rats est dl50 supérieure à 44 g par kg de poids corporel, ce qui est plus sûr que le saccharose (29,8 g par kg de poids corporel) et le maltose (26,7 g par kg de poids corporel). Lorsque ce sucre en poudre a été ajouté à l’eau potable et librement consommé par les rats (apport quotidien de 2,7 à 5,0 g par kg de poids corporel) pendant une période d’un an, aucune anomalie n’a été relevée dans les résultats d’autopsie ou de tests sanguins. Les tests de mutation inverse bactérienne et les tests de détection d’anomalies chromosomiques dans des cellules de culture n’ont montré aucune mutagénicité.

1.3 mécanisme d’action des isomalto-oligosaccharides

1.3.1 favorise la synthèse et l’absorption des nutriments

Les Isomalto-oligosaccharides peuvent favoriser la synthèse et l’absorption des nutriments, et cette fonction est principalement réalisée en favorisant la prolifération des bifidobactéries. De nombreuses expériences ont montré que les bifidobactéries peuvent favoriser la synthèse d’acides aminés, VB1, VB2, VB6, VK, niacine, acide folique, etc., et peuvent également favoriser l’absorption d’acides aminés, Ca2+, Mg2+, Fe2+, et d’autres nutriments. Par conséquent, les animaux ont également cet effet après avoir mangé des isomalto-oligosaccharides.

1.3.2 la régulation du corps et#39; S système immunitaire

Isomalto-oligosaccharides régulent l’animal' S système immunitaire principalement par trois voies.

(1) (1) Améliorer le corp' S la fonction immunitaire en favorisant la prolifération de bifidobactéries. Les Isomalto-oligosaccharides peuvent favoriser la prolifération de bifidobactéries, qui peuvent favoriser la croissance mitotique des lymphocytes B et la production d’anticorps, induire l’expression d’arn pour une variété de substances immunologiquement actives telles que l’interleukine et l’interféron, et augmenter l’activité phagocytaire des macrophages.

(2) en tant qu’adjuvant immunitaire et antigène, il améliore le corps et#39; S fonction immunitaire. Les Isomalto-oligosaccharides peuvent se lier à certaines toxines et virus et, après s’être fixés, agir comme adjuvants pour ces antigènes, ce qui peut ralentir l’absorption de l’antigène et augmenter l’efficacité de l’antigène. En outre, les isomalto-oligosaccharides ont également un effet antigénique et peuvent provoquer une réponse immunitaire directe.

③ active le corps ' S humoral et le système immunitaire cellulaire et améliore le corps et#39;s immune function. Spring (1998) reported that isomalto-oligosaccharides can increase the concentration of immunoglobulins in the intestines and serum of animals, the number of B lymphocytes, the release of cytokines, the concentration of interleukins, and the activity of interferons, thereby enhancing the body' S fonctions immunitaires humorales et cellulaires.

1.3.3 régule la microflore du tube digestif et favorise la formation de bactéries saines

Étant donné que les molécules monosaccharides d’isomalto-oligosaccharide sont liées par des liaisons glycosidiques α-1,6, et que l’hydrolase glycoside sécrétée par le tube digestif animal ne peut qu’hydrolyser les liaisons glycosidiques α-1,4, les isomalto-oligosaccharides pénètrent dans l’intestin postérieure sous une forme non dégradée et sont utilisées par les micro-organismes qui s’y trouvent. Cependant, différentes espèces de bactéries utilisent différemment les isomalto-oligosaccharides. Les bactéries bénéfiques, en particulier les bifidobactéries, peuvent proliférer en utilisant l’isomalto-oligosaccharides comme substrat nutritif, tandis que les bactéries nuisibles telles que Escherichia coli et Salmonella ne peuvent pas l’utiliser; En outre, après l’utilisation d’isomalto-oligosaccharides, les bifidobactéries et d’autres bactéries produisent des substances acides telles que l’acide lactique, qui abaisse le pH des intestins. La croissance et la reproduction de bactéries nuisibles telles que E. coli sont ainsi inhibées, ce qui permet à une flore saine de se former dans l’animal.#39; S intestins.

1.3.4 fixation et adsorption des agents pathogènes intestinaux

Des études des dernières décennies ont montré que la liaison de protéines à la surface des parois cellulaires bactériennes aux résidus de sucre des glycolipides ou des glycoprotéines à la surface des cellules épithéliales des muqueuses intestinales favorise la colonisation et la prolifération de bactéries sur la paroi intestinale, conduisant à l’apparition de maladies. Lorsqu’une certaine quantité d’isomalto-oligosaccharides est présente dans l’intestin, elle se lie aux bactéries, réduisant ainsi le risque que les bactéries se lient aux cellules épithéliales de la muqueuse intestinale et entravant la croissance et la reproduction des bactéries dans la paroi intestinale. Parfois, les isomalto-oligosaccharides peuvent même remplacer le groupe glycosyle des cellules épithéliales des muqueuses intestinales qui se sont liées aux bactéries, remplaçant ainsi les bactéries pathogènes intestinales.

2 Production d’isomalto-oligosaccharides

2.1 utilisation de l’action inversée de la glucoamylase

Before the Propriétés fonctionnelles des isomalto-oligosaccharides were discovered, these sugars were regarded as undesirable substances in glucose production, because their presence interfered with glucose crystallization, thereby affecting the recovery rate of glucose and reducing its fermentability. It has been found that invertase is prone to inverting in high glucose concentrations, synthesizing oligosaccharides such as isomaltose and maltose from glucose. Yasuda et al. reported in their patent that 65% glucose solution at 60 °C and pH 4.5 with the addition of 0.5% glucoamylase. After 72 h of reaction, a sugar solution with an isomaltose oligosaccharide content of about 34.2% can be obtained. Some people have also tried to produce isomaltose by immobilizing glucoamylase. There have been many patents on the use of the inverting action of glucoamylase to produce isomaltose, but given the disadvantages of this method, such as low yield of isomaltose, complex product, and long production cycle, it is difficult to promote it on an industrial scale.

2.2 la transglycosidation de l’α-d-glucosidase

Le Maltose est hydrolysé par la α-D-glucosidase pour produire du glucose 2-monomère; Le résidu de glucose libre est ensuite transféré par l’enzyme à une autre molécule de glucose pour former de l’isomaltose via une liaison glycosidique α-1,6 (comme le montre la Figure 2). Actuellement, plusieurs grands fabricants d’isomaltose au Japon utilisent la voie indiquée à la Figure 3.

3. Détection d’oligosaccharides isomaltulose

Les méthodes couramment utilisées comprennent la chromatographie sur papier, la chromatographie en couche mince, l’électrophorèse capillaire et la chromatographie liquide à haute performance.

3.1. Chromatographie en couche mince

En utilisant l’acétate d’éthyle: méthanol: acide acétique: eau = 12: 3: 2: 2 comme agent de développement, l’échantillon standard mixte est soumis à deux développements, et la couleur est développée par pulvérisation du révélateur de laccase. Après coloration, l’échantillon est scanné et quantifié à l’aide d’un chromatographe à couche mince.

3.2 électrophorèse capillaire

A high-performance capillary zone electrophoresis column and pre-derivatization method were used to determine Oligosaccharides fonctionnels (oligosaccharides and maltotriose) in foods. The sample was diluted, protein removed, and derivatized with ethyl p-aminobenzoate (ABEE) in methanol. The separation was carried out in a fused silica capillary with a 80 mmol/l borate buffer (pH 8.0) as the running buffer at a constant column temperature of 25 °C and a voltage of 30 kV for 30 min. The components were detected at 300 nm using external standard quantification. The linear correlation coefficients of each component in the concentration range of 31.25-1,000 μg/ml are all above 0.998, the detection limits can reach 0.027-0.059 ng, the relative standard deviations are 2.9%-5.0%, and the recoveries are 100.4%-101.2%.

3.3 chromatographie liquide haute performance

Zorbax C18 a été utilisé comme phase stationnaire, l’eau comme phase mobile, et la méthode standard externe pour l’analyse quantitative. Cette méthode est simple, a une bonne séparation et convient aux tests de produits pendant le processus de fabrication.

4 Application d’isomalto-oligosaccharides

Les Isomaltooligosaccharides ont été découchés pour la première fois par Tomitaru Mitsuoka du Japon. En 1982, l’institut de recherche de biochimie de Hayashibara les a développés avec succès, et en 1985 Showa Sangyo Co. est devenue la première entreprise à les commercialiser. Actuellement, certains pays et régions européens recherchent vigoureusement et développent l’application des isomaltooligosaccharides. Les Isomaltooligosaccharides sont également produits dans le pays, mais leur application dans l’industrie des aliments pour animaux en est encore au stade de la recherche. Les Isomaltooligosaccharides ont d’abord été largement utilisés dans l’industrie alimentaire comme substitut du sucre sain et additif alimentaire. Entre le milieu et la fin des années 1980, le Japon a été le premier à en faire un additif alimentaire destiné à l’industrie des aliments pour animaux. Au milieu des années 90, un tiers des#39; S production a été utilisée comme additif alimentaire et 40% des aliments pour porcs ont été ajoutés avec cette substance. Actuellement, les isomalto-oligosaccharides sont à la mode dans certains pays et régions d’europe, mais l’application de ce produit en Chine a commencé relativement tard et est actuellement limitée à l’industrie alimentaire. Son application dans l’industrie des aliments pour animaux en est encore au stade de l’exploration et de la recherche.

Des essais ont montré quefeeding animals with isomalto-oligosaccharide-enriched feed can increase their growth rate, reduce the feed-to-meat ratio, prevent diarrhea, reduce mortality, shorten the estrus cycle of female livestock, and increase the survival rate of fetuses. It can also improve the quality of livestock and poultry products and increase food safety. Adding 0.1% to 0.2% isomalto-oligosaccharides to the feed of 35-day-old piglets resulted in a 3% to 4% increase in daily weight gain and a 3% to 4% decrease in the feed-to-meat ratio (Bolden, 1 993). Tomeokamo (1990) used a feed with 0.25% isomaltooligosaccharides to test 21-day-old piglets, and the daily weight gain increased by 7%, and the ammonia content in the feces decreased. Japanese scholars such as Takato Muniyuki (1991) conducted a trial on 90,000 broilers by adding 0.2% isomalto-oligosaccharides to the broiler feed. The results showed that the growth rate, average weight and feed efficiency  Amélioration, et la moyenne de la jambe, de la poitrine, du filet de poitrine et des parties comestibles après la coupe de la carcasse a augmenté. La flore bactérienne intestinale a été améliorée, la sécurité de la viande de poulet a été améliorée, et les avantages pourraient augmenter les revenus et réduire les dépenses. Selon un rapport de l’i.n.r.a (1992), l’ajout de 0,15 % d’isomalto-oligosaccharides dans l’alimentation des veaux peut augmenter le gain de poids quotidien de 20 g et réduire la consommation d’aliments de 2%.