Quelles sont les utilisations de Galacto Oligosaccharides en poudre dans l’alimentation animale?

Ces dernières années, les prébiotiques sont devenus un point critique de la recherche en tant qu’additifs antimicrobiens alternatifs potentiels. Gibson et al. [1] ont défini les prébiotiques comme des substances qui ne sont pas décomposées par les enzymes digestives humaines, mais qui favorisent la croissance de bactéries bénéfiques dans l’intestin, ce qui favorise la santé de l’hôte. Les prébiotiques comprennent principalement divers oligosaccharides, également connus sous le nom d’oligosaccharides fonctionnels. Cardelle-Cobas et al. [2] ont constaté que parmi les nombreux oligosaccharides, le galacto-oligosaccharide (GOS) a reçu le plus de reconnaissance, également connu sous le nom de «facteur bifidus», et est le seul oligosaccharide fonctionnel non synthétique trouvé dans le lait animal. Les Galacto-oligosaccharides sont des oligosaccharides contenant de 2 à 10 monosaccharides liés à un côté du galactose par des liaisons glycosidiques.

Ils sont produits par la réaction enzymatique de la β-galactosidase qui transforme le galactose, et sont un mélange d’oligosaccharides [3]. En 2008, la Chine a approuvéGalacto-oligosaccharides comme nouvel additif alimentaire....... Les Galacto-oligosaccharides ont les fonctions de réguler le métabolisme des lipides, de réduire la prolifération des bactéries intestinales nuisibles, d’adoucir les selles, d’améliorer l’immunité et la fonction antioxydante. Cet article passe en revue les propriétés physico-chimiques, les fonctions biologiques et l’application des galacto-oligosaccharides dans la production animale, dans l’espoir que les galacto-oligosaccharides peuvent être mieux appliqués dans la pratique de production.

1 propriétés physico-chimiques et fonctions biologiques des oligosaccharides

Les Oligosaccharides ne sont pas dégradés même à un pH de 3,0 et un environnement de 160 °C. Puisque le corps humain ne contient pas d’enzymes qui décomposent les liaisons glycosidiques β(1 → 3), β(1 → 4) et β(1 → 6), les oligosaccharides ne peuvent pas être décomposés par le corps humain; Ils ne subissent généralement pas la réaction de Maillard, sont très stables et ont une valeur calorique de seulement 8 kJ/g, ce qui est inférieur à celui du saccharose. Par conséquent, les oligosaccharides sont actuellement principalement utilisés comme édulcorants pour développer des aliments hypocaloriques [4].

Galacto-oligosaccharidesSont bénéfiques pour la santé de l’hôte. Gibson et al. [5] ont constaté que les galacto-oligosaccharides favorisent la prolifération de bactéries intestinales telles que les bifidobactéries et les lactobacilles, qui ont un effet bénéfique sur la santé de l’hôte [6]. De plus, les galacto-oligosaccharides ont également un effet positif sur le système immunitaire des nourrissons [7-8]. Souza et al. [9] ont montré que les probiotiques intestinaux tels que Bifidobacterium et Lactobacillus peuvent utiliser des galacto-oligosaccharides comme source de carbone pour la fermentation préférentielle et devenir des bactéries intestinales dominantes, produisant des acides gras à chaîne courte (agcs), y compris l’acide lactique, l’acide propionique et l’acide butyrique, etc., pour maintenir un environnement acide dans l’intestin. Ces probiotiques intestinaux peuvent également sécréter des polysaccharides extracellulaires, qui ont un effet d’adhérence sur les bactéries intestinales nuisibles, inhibant leur croissance et maintenant ainsi la santé intestinale. De plus, les oligosaccharides sont de bonnes fibres alimentaires solubles dans l’eau avec une bonne capacité de rétention d’eau, et les acides gras à chaîne courte produits par le métabolisme des probiotiques intestinaux peuvent stimuler la fonction intestinale, de sorte que les oligosaccharides ont également pour fonction d’humidier les intestins et de favoriser les mouvements intestinaux [10].

Il existe deux mécanismes par lesquels les galacto-oligosaccharides favorisent la prolifération de bactéries intestinales bénéfiques: le premier est de savoir si les espèces bactériennes ont l’enzyme β-galactosidase qui hydrolyse les galacto-oligosaccharides. L’enzyme β-galactosidase peut se lier au groupe galactose des galacto-oligosaccharides avec une liaison covalente et transférer le groupe galactose à l’eau, hydrolysant une molécule de galactose et réduisant le est réduit [11-12], et finalement des monosaccharides sont formés et absorbés par le petit épithélium intestinal et participent au corps et#39; S métabolisme.

La plupart des études ont révélé que les oligosaccharides inhibent la prolifération d’escherichia coli, mais que le lactose peut favoriser la prolifération d’escherichia coli [12]. Étant donné le même mécanisme d’hydrolyse de l’oligosaccharide et du lactose, les oligosaccharides peuvent également induire les bactéries bénéfiques intestinales à synthétiser un grand nombre de molécules de β-galactosidase. Deuxièmement, le degré de polymérisation. Par rapport aux oligosaccharides ou au lactose avec un degré de polymérisation de 2, les oligosaccharides avec un degré de polymérisation de 3 ou 4 sont plus facilement utilisés par les bifidobactéries. Toutes les espèces de Bifidobacterium et de Lactobacillus peuvent utiliser des oligosaccharides avec un degré de polymérisation de 2 [13]. Les oligosaccharides disponibles dans le commerce sont des mélanges de différents degrés de polymérisation et ne sont donc pas homogènes. Par conséquent, leur effet bénéfique sur les probiotiques intestinaux ne peut être simplement attribué à un degré spécifique de polymérisation des oligosaccharides [14].

2 Application des oligosaccharides dans la production animale

Les Galacto-oligosaccharides sont bénéfiques pour la santé animale, peuvent réguler la flore intestinale et ont pour fonction de protéger la barrière intestinale [15-16].

2.1 recherches sur l’application des galacto-oligosaccharides dans la production porcine

Le sevrage précoce des porcelets entraîne un sous-développement du système immunitaire [17]. La séparation des truies et des porcelets prive les porcelets des nutriments et des immunoglobulines dont ils ont besoin pour leur croissance à partir du lait maternel. En outre, les changements dans l’environnement et l’alimentation peuvent également causer un stress chez les porcelets, ce qui peut entraîner une série de problèmes tels qu’un faible apport alimentaire, un déséquilibre de la flore intestinale, de la diarrhée, une croissance lente et une fonction immunitaire réduite. Les Galacto-oligosaccharides (GOS) ont pour effet d’améliorer l’équilibre de la flore intestinale chez les porcelets, d’optimiser la structure intestinale et d’activer le mécanisme de défense intestinale [18]. Li Kenan [19] a constaté que les oligosaccharides peuvent améliorer le gain de poids quotidien moyen des porlets, augmenter les niveaux sériques d’il-4, de sCD3 et de CAT, et réduire les niveaux sériques de tnf-α et de MDA. Alizadeh et al. [20] ont ajouté des oligosaccharides à l’alimentation de base des porcelets nouveau-nés et ont constaté que le nombre de

Les concentrations de Lactobacillus et de Bifidobacterium dans le cecum des porcelets du groupe oligosaccharidique Lactobacillus et Bifidobacterium ont augmenté, et la concentration en acide butyrique a augmenté de manière significative. Il a été démontré que l’acide butyrique empêche la colonisation de diverses bactéries pathogènes telles que Escherichia coli [21], et le butyrate inhibe les réponses inflammatoires et améliore la fonction de la barrière intestinale [22].

En outre, l’ajout d’oligosaccharides aux porcelets et#39; L’alimentation a entraîné une augmentation de l’expression d’arnm des protéines de jonction serrée dans l’intestin. Les cellules épithéliales intestinales sont reliées par des protéines de jonction serrée, et l’épithélium Intestinal non seulement digère et absorbe les nutriments, mais agit également comme une barrière physique contre les facteurs nocifs potentiels dans l’intestin, tels que les bactéries, les toxines et les virus [20]. Tian et al. [23] ont étudié l’effet des oligosaccharides administrés aux porcelets nouveau-nés sur le développement du jéjunum et ont constaté que le groupe des oligosaccharides peut réduire la profondeur des crytes du jéjunum, améliorer le développement fonctionnel du jéjunum chez les porcs allaitants et améliorer la performance de croissance des porcs allaitants.

Tzortzis et al. [24] ont utilisé in vitro des sondes ciblées d’arnr 16S pour la fluorescence in situ pour étudier les changements dans le groupe des oligosaccharides sur l’ensemble des bactéries, des bifidobactéries, des lactobacilles, des pseudomonades et du groupe Clostridium. Le test a montré que le nombre de bifidobactéries dans le fermenteur, qui représente le côlon, a augmenté. En outre, les oligosaccharides ont considérablement inhibé la fixation d’escherichia coli et de Salmonella typhimurium aux cellules HT29. Tzortzis et al. [24] ont montré dans une étude sur le porc que l’ajout d’oligosaccharides à 4% augmentait la densité bifidobactérienne et la concentration d’acétate dans l’intestin et abaissait le pH, ce qui indique que les oligosaccharides ont un grand potentiel probiotique.

Rajauria et al. [25] ont évalué l’effet des oligosaccharides sur le statut antioxydant du muscle longissimus dorsi en ajoutant des oligosaccharides à l’alimentation des porcs 5 semaines avant l’abattage. Les résultats ont montré que l’ajout d’oligosaccharides améliorait significativement la capacité antioxydante du muscle, ce qui peut être lié à l’effet prébiotique des oligosaccharides. Broekaert et al. [26] ont montré que le potentiel antioxydant des prébiotiques est lié à leur teneur en félules. L’acide férolique a de fortes propriétés antioxydantes in vitro [27]. Les échantillons du muscle longissimus dorsi dans le sac d’emballage sous vide ont été analysés après avoir été stockés à 4 °C pendant 15 jours. Par rapport au groupe témoin, l’activité microbienne totale du muscle longissimus dorsi a été réduite, ce qui indique un effet antibactérien significatif.

2.2 recherches sur l’application des oligosaccharides dans la production avicole

Les recherches sur l’application des oligosaccharides dans la production de volaille se sont principalement concentrées sur les effets sur les types de micro-organismes intestinaux et les indicateurs antioxydants sériques. Azcarate-Peril et al. [28] ont utilisé des poulets de Bresse femelles d’un jour comme objet de recherche et ont évalué l’effet sur les types de micro-organismes intestinaux dans le cadre d’un essai de 9 semaines. Les résultats ont montré qu’après avoir été soumis à une forte souche de Salmonella typhimurium au cours de la cinquième semaine de l’essai, le nombre de Christensenellaceae et de Lactobacillus reuteri dans l’intestin des animaux du groupe oligosaccharide a augmenté Christensenellaceae et Lactobacillus reuteri, et le taux d’élimination de Salmonella dans l’intestin a également augmenté. Il a été démontré que la flore de Christensenellaceae est liée à l’indice de masse corporelle (imc) [29], et Lactobacillus reuteri est une souche qui contient de nombreuses propriétés probiotiques reconnues. Li Yanming et al. [30] ont étudié l’effet de l’ajout de 0,1% d’oligosaccharides à la nourriture sur la fonction antioxydante des canards. Les résultats ont montré que l’activité du T-AOC sérique, du GSH-PX, du T-SOD et du POD dans le groupe ayant ajouté des oligosaccharides était plus élevée que celle du groupe témoin, mais que l’activité du MDA était plus faible que celle du groupe témoin; Le T-SOD musculaire était significativement plus élevé que celui du groupe témoin, ce qui indique que l’ajout d’oligosaccharide galactan peut améliorer la capacité antioxydante des canards à des degrés divers.

2.3 recherches sur l’application de l’oligosaccharide galactan dans la production de ruminants

Il y a eu relativement peu d’études sur l’utilisation des galacto-oligosaccharides dans la production de ruminants. Wang Zhihang et al. [31] ont gavé des veaux jaunes yanbiens avec des galacto-oligosaccharides, et les résultats ont montré que les niveaux sériques d’igg et l’expression de l’il-2 d’arn étaient élevés, indiquant que les galacto-oligosaccharides peuvent améliorer la fonction immunitaire des veaux.

2.4 recherche d’application sur l’utilisation des galacto-oligosaccharides dans la production de rongeurs

Zhang Dongjie et al. [32] ont constaté que les oligosaccharides peuvent améliorer le niveau immunitaire des souris. Zheng Shan et al. [33] ont gavé des souris avec différentes doses d’oligosaccharides, et les résultats ont montré que les oligosaccharides peuvent améliorer le niveau immunitaire des souris. Leforestier et al. [34] ont évalué les effets de la prise de galacto-oligosaccharides sur la morphologie de la muqueuse de l’intestin grêle, l’activité de l’enzyme de la membrane du bord des brousses et la teneur en mucine chez la souris. Les résultats ont montré que les souris qui consommaient des galacto-oligosaccharides pendant 4 semaines étaient capables d’augmenter la teneur en mucine de la petite muqueuse intestinale et l’activité de la sucrase dans les cellules épithéliales intestinales sans modifier la hauteur des villosités.

Dai et al. [35] ont étudié l’effet préventif d’un mélange d’α-galactooligosaccharide récemment synthétisé sur la prévention de la colite induite par le sulfure de dextran de sodium chez la souris. Les résultats ont montré que le mélange d’α-galactooligosaccharide peut réduire significativement les niveaux d’hémoglobine fécale, empêcher le raccourcissage de la longueur du côlon, réduire la réponse inflammatoire du côlon, et soulager la surréglementation de la cyclooxygenase-2 induite par le sulfate de dextran de sodium. Yanahira et al. [36] ont constaté que les galacto-oligosaccharides ne peuvent pas être utilisés par l’homogénéat de la muqueuse intestinale, mais peuvent être utilisés sélectivement par des bactéries bénéfiques dans l’intestin. Cheng et al. [37] ont utilisé l’analyse de l’arnr 16S et la métabolomique pour analyser les effets des galacto-oligosaccharides sur les microorganismes et les métabolites. Les résultats ont montré que par rapport au groupe témoin, la synthèse des acides gras et les taux sanguins de triglycérides des souris nourries au galacto-oligosaccharide étaient significativement plus faibles, ce qui indique que les galacto-oligosaccharides peuvent améliorer le métabolisme des lipides chez les souris. Étaient significativement plus faibles, ce qui indique que les oligosaccharides peuvent améliorer le métabolisme des lipides chez les souris.

3 Conclusion

Les Galacto-oligosaccharides ont de nombreuses fonctions prébiotiques chez les animaux. Des études sur leur application dans la production animale ont montré que l’ajout d’une dose appropriée de galacto-oligosaccharides à l’alimentation peut favoriser la croissance animale, améliorer la flore intestinale, réguler la fonction immunitaire du corps, et activer le mécanisme de défense intestinale. Compte tenu des nombreuses fonctions prébiotiques des galacto-oligosaccharides, elles ont de larges perspectives d’application dans la production animale.

Référence:

[1] Gibson G R, Roberfroid M B. modulation alimentaire du microbiote du côlon humain: introduction du concept des prébiotiques [J]. The Journal of Nutrition, 1995, 125(6): 1401-1412.

[2] Cardelle-Cobas A, Corzo N, Olano A, et al. Galactooligosaccharides dérivés du lactose et de la lactulose: influence de la structure sur la croissance des Lactobacillus, Streptococcus et Bifidobacterium [J]. International Journal of Food Microbiology, 2011, 149(1): 81-87.

[3] lez-delgado I, Segura Y, A, et al. Immobilisation covalente de la β-galactosidase sur des supports de silice mésoporeux à grands pores pour la production de hauts galacto-oligosaccharides (GOS)[J]. Microporeux & Matériaux mésoporeux, 2017, 257: 51-61.

[4] Sun Changwen, Zhou Qingtao, Wang Chao, et al. Vue d’ensemble des oligosaccharides et analyse de leur mécanisme d’effet fonctionnel. Shandong Food Fermentation, 2015, 178(3): 55-58.

[5] Gibson G R, McCartney A L, Rastall R A. Prebiotics and resistance to gastrointestinal infections[J]. British Journal of Nutrition, 2005, 93(S1): S31-S34.

[6] Tuohy K M, Rouzaud G C M, Bruck W M, et al. Modulation de la microflore intestinale humaine vers une meilleure santé à l’aide d’une évaluation prébiotique de l’efficacité [J]. Current Pharmaceutical Design, 2005, 11(1): 75-90.

[7] Fanaro S, Marten B, Bagna R, et al. Les Galacto-oligosaccharides sont bifidogènes et sûrs au sevrage: une étude randomisée multicentrique à double insu.[J]. Journal de gastroentérologie pédiatrique & Nutrition, 2009,48(1): 82-88.

[8]Jeurink P V, Van Esch B C, Rijnierse A, et al. Mécanismes sous-jacents aux effets immunitaires des oligosaccharides alimentaires [J]. American Journal of Clinical Nutrition, 2013, 98(2): 572S-577S.

[9] Souza K L, Gurgul-Convey E, Elsner M, et al. Interaction entre les cytokines pro-inflammatoires et anti-inflammatoires dans les cellules productrices d’insuline [J]. Journal of Endocrinology, 2008, 197(1): 139-150.

[10] Sheng Qinghai, Geng Qian, Xu Li, et al. Recherche sur la fonction laxative de l’oligosaccharide galactose [J]. China Food Additives, 2007 (1): 62-65.

[11] Zechel D L, Withers S G. Glycosidase mécanismes: anatomie d’un catalyseur finement accordé [J]. Comptes de la recherche chimique, 2000, 33(1): 11-18.

[12] Wang Jingyan, Zhu Shenggeng, Xu Changfa. Biochimie [M]. Beijing: Higher Education Press, 2002.

[13] Amaretti A, Bernardi T, Tamburini E, et al. Cinétique et métabolisme de Bifidobacterium adolescentis MB 239 en croissance sur glucose, galactose, lactose et galactooligosaccharides[J]. Applied and Environmental Microbiology, 2007, 73(11): 3637-3644.

[14] Adamczak M, Charubin D, Bednarski W. Influence de la composition du milieu réactionnel sur la synthèse enzymatique de galactooligosaccharides et de lactulose à partir de concentrés de lactose préparés à partir de perméat de lactosérum [J]. Chemical Papers, 2009, 63(2): 111-116.

[15] Boehm G, Moro G. aspects structurels et fonctionnels des prébiotiques utilisés dans la nutrition infantile [J]. The Journal of Nutrition, 2008, 138(9): 1818S-1828S.

[16] Matsuki T, Tajima S, Hara T, et al. La préparation pour nourrissons avec galacto- oligosaccharides (OM55N) stimule la croissance de bifidobactéries indigènes chez les nourrissons sains à terme [J]. Beneficial Microbes, 2016, 7(4): 453-461.

[17] Liu Jingyun, Zhang Yingjie. Caractéristiques physiologiques et contre-mesures nutritionnelles pour les porcelets sevrés précocement [J]. Pig Science, 2008 (2): 52-54.

[18] Dudink S, Simonse H, Marks I, et al. L’annonce de l’arrivée de l’enrichissement augmente le comportement de jeu et réduit les comportements induits par le stress de sevrage chez les porcelets directement après le sevrage [J]. Applied Animal Behaviour Science, 2006, 101(1/2): 86-101.

[19] Li, K. effets des oligosaccharides sur la performance de croissance, l’immunité et la fonction antioxydante chez les porcelets sevrés [D]. Hohhot: université agricole de Mongolie intérieure, 2018.

[20] Alizadeh A, Akbari P, Difilippo E, et al. Le porcelet comme modèle pour l’étude des composants alimentaires dans l’alimentation infantile: effets des galacto- oligosaccharides sur les fonctions intestinales [J]. British Journal of Nutrition, 2016, 115(4): 605-618.

[21] Campbell J M, Fahey Jr G C, Wolf b. certains oligosaccharides indigestibles influent sur la masse intestinale, les acides gras à chaîne courte des cèques et des fécaux, le pH et la microflore chez le rat [J]. The Journal of Nutrition, 1997, 127(1): 130-136.

[22] Hamer H M, Jonkers D, Venema K, et al. Le rôle du butyrate sur la fonction du côlon [J]. Pharmacologie alimentaire & Therapeutics, 2008, 27(2): 104-119.

[23] Tian S, Wang J, Yu H et al. Effets des galacto-oligosaccharides sur la croissance et la fonction intestinale des porcelets allaitants nouveau-nés [J]. Journal of Animal Science and Biotechnology, 2019(1): 197-207.

[24] Tzortzis G, Goulas A K, Gee J M, et al. L’invention concerne un nouveau mélange de galactooligosaccharides qui augmente le nombre de populations bifidobactériennes dans un système de fermentation in vitro continu et dans le contenu du cône proximal des porcs in vivo[J]. The Journal of Nutrition, 2005, 135(7): 1726-1731.

[25] Rajauria G, Draper J, McDonnell M, et coll. Effet des extraits d’algues alimentaires, de la supplémentation en galactooligosaccharide et en vitamine E sur les paramètres de qualité de la viande chez les porcs finisseurs [J]. Science alimentaire innovante & Technologies émergentes, 2016, 37: 269-275.

[26] Broekaert W F, Courtin C M, Verbeke K, et al. Effets prébiotiques et autres effets sur la santé des arabinoxylanes d’origine céréalière, arabinoxylan-oligosaccharides et xylooligosaccharides[J]. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 2011, 51(2): 178-194.

[27] Ferguson L R, Zhu S, Harris P J. effets antioxydants et antigénotoxiques des acides hydroxycinnamiques de la paroi cellulaire des plantes dans les cellules HT ‐29 de culture [J]. Nutrition moléculaire & Food Research, 2005, 49(6): 585-593.

[28] Azcarate-Peril M A, Butz N, Cadenas M B, et al. Une Salmonella enterica sérovar atténuée Typhimurium Souche et galacto- oligosaccharides accélèrent l’élimination des salmonelles Infections chez la volaille dues à des modifications du microbiome intestinal [J]. Applied and Environmental Microbiology, 2018, 84(5): DOI: 10.1128/AEM. 02526- 17.

[29] Goodrich J K, Waters J L, Poole A C, et al. La génétique humaine façonne le microbiome intestinal [J]. Cell, 2014, 159(4): 789-799.

[30] Li YM, Huang XW, Ouyang HP, et al. Effets des oligosaccharides et des bactéries photosynthétiques sur la capacité antioxydante des canards [J]. Animal Husbandry and Veterinary Medicine, 2012 (S1): 285-286.

[31] Wang Zhihang, Jiang Chengzhe, Cui Mingxun, et autres. Effet des oligosaccharides sur la flore bactérienne, les indicateurs sanguins et la performance de croissance des veaux de bovins yanbiens [J]. Journal of Animal Nutrition, 2011, 23 (7): 1247-1252.

[32] Zhang Dongjie, Chen Yun, Zhao Shuping et al. Recherche sur l’amélioration de la fonction immunitaire des oligosaccharides [J]. China Food Additives, 2012 (4): 141-146.

[33] Zheng Shan, Du Hongju, Ma Ling, et al. Effet des oligosaccharides sur la fonction immunitaire chez la souris [J]. Capital Public Health, 2013, 7 (4): 163-165.

[34] Leforestier G, Blais A, Blachier F, et al. Effets de l’ingestion de galacto-oligosaccharide sur les mucinines associées et l’activité des sucrases dans l’intestin grêle de souris [J]. European Journal of Nutrition, 2009, 48(8): 457-464.

[35] Dai Z, Feng S, Liu A, et al. Effets anti-inflammatoires des α-galacto-oligosaccharides nouvellement synthétisés sur la colite induite par le sulfate de sodium de dextran chez des souris C57BL/6J [J]. Food Research International, 2018, 109: 350-357.

[36] Yanahira S, Morita M, Aoe S, et al. Effets des lactitol-oligosaccharides sur la microflore intestinale chez le rat [J]. Journal des sciences nutritionnelles & Vitaminology, 1995, 41(1): 83-94.

[37] Cheng W, Lu J, Lin W, et al. Effets d’un régime alimentaire riche en galacto-oligosaccharides sur le microbiote fécal et les profils de métabolites chez la souris [J]. Nourriture &; Fonction, 2018, 9(3): 1612-1620.