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’autre part, les isomalto-oligosaccharides peuvent surmonter les lacunes des deux. Il peut non seulement remplacer les antibiotiques et produire des produits animaux fonctionnels sans résidus de médicaments, mais aussi réduire les coûts d’alimentation. Il n’y a pas d’incompatibilités lors de la formulation; Il peut résister à toutes les conditions extrêmes de traitement des aliments tels que l’oxygène et les conditions de traitement à hautes températures, et peut être utilisé non seulement pour la production de poudre, mais aussi pour la production de pellets et d’aliments extrudés. Il peut résister aux effets de l’acide gastrique et surmonter le défaut des préparations bactériennes vivantes exogènes avec une faible capacité de colonisation intestinale en favorisant la croissance et la reproduction de bactéries intestinales bénéfiques. Par conséquent,Les isomalto-oligosaccharides sont un nouveau type d’additif alimentaire fonctionnel vertQui devrait remplacer les antibiotiques et les préparations bactériennes vivantes.

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

La douceur d’imo-500 (contenant 50% d’isomaltose) est de 52, et la douceur d’imo-900 (contenant 89% à 90% d’isomaltose) est de 42. Les oligosaccharides Isomaltulose à faible sucré peuvent remplacer une partie du saccharose pour réduire le sucré des aliments et améliorer le goût.

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 que la température est de 25 °C, l’activité de l’eau de l’isomaltulose est de 0,75, ce qui est très similaire au saccharose.

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 fonction immunitaire. Spring (1998) a rapporté que l’isomalto-oligosaccharides peut augmenter la concentration d’immunoglobulines dans les intestins et le sérum des animaux, le nombre de lymphocytes B, la libération de cytokines, la concentration d’interleukines, et l’activité des interférons, améliorant ainsi le corps et#39; S fonctions immunitaires humorales et cellulaires.

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

depuisMolécules monosaccharides d’isomalto-oligosaccharideLes isomalto-oligosaccharides entrent dans l’intestin postérieure sous une forme non dégradée et sont utilisés par les micro-organismes qui y sont présents. 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

Avant la découverte des propriétés fonctionnelles des isomalto-oligosaccharides, ces sucres étaient considérés comme des substances indésirables dans la production de glucose, car leur présence perturbait la cristallisation du glucose, affectant ainsi le taux de récupération du glucose et réduisant sa fermentabilité. Il a été constaté que l’invertase est susceptible de s’inverser dans des concentrations élevées de glucose, synthétisant des oligosaccharides tels que l’isomaltose et le maltose à partir du glucose. Yasuda et al. ont rapporté dans leur brevet que 65% de la solution de glucose à 60 °C et pH 4,5 avec l’addition de 0.5% de glucoamylase. Après 72 h de réaction, on obtient une solution sucrée avec une teneur en oligosaccharide d’isomaltose d’environ 34,2 %. Certaines personnes ont également essayé de produire de l’isomaltose en immobilisant la glucoamylase. Il y a eu de nombreux brevets sur l’utilisation de l’action inversante de la glucoamylase pour produire de l’isomaltose, mais étant donné les inconvénients de cette méthode, tels que le faible rendement d’isomaltose, produit complexe, et le cycle de production long, il est difficile de la promouvoir à l’échelle industrielle.

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

Une colonne d’électrophorèse de zone capillaire à haute performance et une méthode de prédérivatisation ont été utilisées pour déterminer les oligosaccharides fonctionnels (oligosaccharides et maltotriose) dans les aliments. L’échantillon a été dilué, les protéines ont été retirées et dérivé avec le p-aminobenzoate d’éthyle (ABEE) dans le méthanol. La séparation a été effectuée dans un capillaire de silice fondue avec un tampon de borate de 80 mmol/l (pH 8,0) comme tampon de fonctionnement à une température de colonne constante de 25 °C et une tension de 30 kV pendant 30 min. Les composants ont été détectés à 300 nm par une quantification standard externe. Les coefficients de corrélation linéaire de chaque composant dans la plage de concentration de 31,25 à 1 000 μg/ml sont tous supérieurs à 0,998, les limites de détection peuvent atteindre 0,027-0,059 ng, les écarts types relatifs sont de 2,9 à 5,0 %, et les récupérations sont de 100,4 à -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 Tests ont montré que l’alimentation des animaux avec des aliments enrichis en isomalto-oligosaccharide peut augmenter leur taux de croissance, réduire le rapport fourrage/viande, prévenir la diarrhée, réduire la mortalité, réduire le cycle de l’oestrus chez les femelles et augmenter le taux de survie des fœtus. Elle peut également améliorer la qualité des produits d’élevage et de volaille et accroître la salubrité des aliments. L’ajout de 0,1 à 0,2 % d’isomalto-oligosaccharides dans l’alimentation des porcelets âgés de 35 jours a entraîné une augmentation de 3 à 4% du gain de poids quotidien et une diminution de 3 à 4% du rapport fourrages/viande (Bolden, 1993). Tomeokamo (1990) a utilisé un aliment contenant 0,25 % d’isomaltooligosaccharides pour les porcelets âgés de 21 jours, et le gain de poids quotidien a augmenté de 7% et la teneur en ammoniac dans les matières fécales a diminué. Des chercheurs japonais tels que Takato Muniyuki (1991) ont mené un essai sur 90 000 poulets de chair en ajoutant 0,2 % d’isomalto-oligosaccharides à l’alimentation des poulets de chair. Les résultats ont montré que le taux de croissance, le poids moyen et l’efficacité alimentaire 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%.