Введение

Углеводы являются самым крупным в природе классом органических соединений, главным образом, входя в состав компонентов растительного материала. Растения поглощают энергию солнечного излучения и сохраняют её в виде углеводов. Эти растения и семена, которые они производят, затем используются в качестве основных компонентов пищевых рецептур для собак. Однако при сопоставлении с другими важным ингредиентами, поставляющими белок и жир, углеводы обычно считаются наименее важными и часто относятся к «ингредиентам-наполнителям». Тем не менее, углеводы не просто составляют основу рациона, они являются прекрасным источником обменной энергии для собак. Таким образом, головоломку, связанную с использованием углеводов в рационе собак, можно решить, уяснив влияние различных источников углеводов на уровень сахара в крови – для обеспечения «быстрой» или «медленной» энергии – которые, кроме того, обеспечивают максимально благоприятные реакции уровней глюкозы крови для собак на различных этапах и с различным образом жизни.

Классификация углеводов

Углеводы можно разделить на две категории: простые и сложные углеводы. Простые углеводы часто называют «простыми сахарами», поскольку они состоят из одной или двух молекул сахара. Эти сахара не требуют или требуют минимального расщепления в процессе пищеварения и быстро всасываются из тонкого кишечника. В качестве примера можно привести фруктозу (фруктовый сахар), сахарозу (столовый сахар) и лактозу (молочный сахар). Сложные углеводы также состоят из простых сахаров, но связаны вместе и формируют гораздо более длинную и сложную цепочку, которая требует дополнительного расщепления ферментами кишечника перед всасыванием и усвоением собакой. В качестве примера сложных углеводов можно привести крахмалы, содержащиеся в цельном зерне и картофеле.

Что такое крахмал?

Крахмал – это просто цепочки глюкозы с множеством звеньев, которые растения эффективно соединяют вместе для хранения энергии для роста и производства семян, таких как зерна злаков. После долгих лет изучения диетологи узнали, что крахмал и, в особенности, глюкоза, хранящиеся в этих зернах, являются легко доступным источником энергии для собак. Регистрационные записи собак, получавших углеводы, восходят к концу 1770-х годов, когда их обычно кормили овощами в качестве основного продукта питания.¹Сегодня в состав рациона для собак входит крахмал, получаемый, главным образом, из зерен злаков, включенных в структуру методом экструзии.

Крахмал в больших количествах содержится в семенах злаковых и клубнях (картофель) и составляет до 70-80% сухого вещества зерна. Он играет важную роль (Рисунок 1) в питательной ценности рационов, потребляемых собаками, поскольку является основным источником энергии для многих функций организма и необходим для синтеза и обмена других питательных веществ. В качестве примера можно привести использование глюкозы, полученной из крахмала, как единственного источника энергии, используемой головным мозгом и эритроцитами для поддержания надлежащего функционирования. Кроме того, крахмал не только представляет собой прекрасный источник обменной энергии для животного, но также оказывает влияние на способ производства кормов, обеспечивая надлежащий объем и связанность пищевых ингредиентов для формирования гранул и рационов различной текстуры.

Преобразование крахмала в глюкозу в процессе обмена веществ

В коммерческих кормах в среднем от 30 до 60% калорий, образуемых в процессе обмена веществ, вырабатывается из пищевого крахмала. Хотя при разработке рационов для собак можно использовать несколько источников крахмала, не все источники крахмала одинаковы. Вообще, все крахмалы требует дальнейшего расщепления или распада до своих базовых строительных блоков – глюкозы. Однако некоторые источники крахмала содержат больше сложных углеводов, чем другие и, по сути, содержат больше потенциально доступной глюкозы. Некоторые источники крахмала могут также требовать дополнительного времени на переваривание или особых ферментов в процессе пищеварения для того, чтобы сделать глюкозу доступной. Это происходит благодаря процессу, при котором пищеварительные ферменты разрывают химические связи, которые когда-то связывали множество молекул глюкозы, формируя крахмал.

У собак главными ферментами, ответственными за распад крахмала, являются альфа-амилаза. Эти ферменты выделяются из слюны и поджелудочной железы, прилипают к большим молекулам крахмала и продолжают разлагать крахмал на более простые сахара. В конце концов, в процессе разложения вырабатывается глюкоза, которая будет использоваться как основной источник энергии для всех клеток организма собаки. Существует несколько других важных пищеварительных ферментов, а также специфических ферментов для преобразования множества других углеводов у собаки. Эти ферменты будут также жизненно важны для процесса получения глюкозы из множества других простых и сложных углеводов, начиная с того момента, когда ваша собака превращается из щенка в любимого взрослого компаньона.

Важность глюкозы

Превращение крахмала в глюкозу важно, поскольку глюкоза является главным конечным продуктом переработки крахмала, а также основным метаболическим топливом для клеток организма. Глюкоза хорошо всасывается в тонком кишечнике, транспортируется по кровеносным сосудам и циркулирует в кровотоке для обеспечения тканей необходимой энергией. Скорость переваривания и всасывания крахмала напрямую связана с повышением уровня глюкозы в крови непосредственно после еды. Таким образом, выбор соответствующего источника крахмала будет иметь значительное влияние на уровень сахара в крови собаки.

Важность инсулина

Инсулин – это гормон, вырабатываемый поджелудочной железой в ответ на повышение уровня глюкозы в крови. Интенсивность инсулиновой реакции прямо пропорциональна уровню глюкозы в кровотоке. Поэтому чем больше глюкозы присутствует в крови, тем больше инсулина высвобождается. Инсулин способствует эффективному хранению и использованию молекул глюкозы благодаря контролированию их транспорта через мембраны клетки. Инсулин работает как ключ, открывающий клетку и позволяющий глюкозе войти и преобразоваться (Рисунок 2). Поэтому, как и в случае с глюкозой, уровень инсулина после еды у собаки в значительной мере зависит от переваривания и усвоения крахмала, содержащегося в пище.

Глюкозо-инсулиновая реакция после еды

Важность для питания «послеобеденной» глюкозо-инсулиновой реакции на разные источники углеводов получает всё большее понимание. У собак способность организма контролировать глюкозу может ослабляться на разных этапах жизни или при разных состояниях. Диабет, ожирение, беременность и старение могут служить примерами таких этапов жизни или состояний.

Одной из основных проблем, связанных с избыточным весом питомцев, является неправильный обмен глюкозы, поскольку ожирение и плохой обмен глюкозы имеют очевидную взаимосвязь. Животные с нарушенным контролем глюкозы имеют проблемы с хранением глюкозы в крови, и уровни глюкозы остаются высокими гораздо дольше, чем у животных с нормальным обменом. Поэтому для того чтобы быстрее восстановить нормальный уровень у этих животных, необходимо использовать рационы, которые минимизируют реакцию на глюкозу после еды.

Раньше считалось, что сложные углеводы (крахмалы) способствуют уменьшению колебаний уровня глюкозы, поскольку скорость их переваривания ниже, чем у простых углеводов.²Однако ряд исследований, в ходе которых оценивалась глюкозо-инсулиновая реакция после еды как на простые, так и на сложные углеводы, опроверг это предположение.^2-6Например, в некоторых случаях глюкозо-инсулиновая реакция крови на сложные углеводы была сопоставима с реакцией на простые углеводы.^3,4,6После еды колебания глюкозы в крови регулируются несколькими факторами в рационе, такими как химическая природа углеводов,^7,8белки, жиры,⁹пищевые волокна¹⁰и тип переработки пищи.¹¹

У людей разные источники крахмала классифицированы сравнительно, исходя из реакции глюкозы крови.^12,13В получившемся «гликемическом индексе» белый хлеб использовался как стандарт, а все остальные продукты питания были распределены соответственно.¹⁴Эта работа увенчалась публикацией международной таблицы гликемического индекса, обобщающей сотни отдельных данных. Гликемический индекс и уровни углеводов в пище были использованы для объяснения примерно 90% причин для различий в глюкозо-инсулиновых реакциях на прием пищи.¹⁵Эта оценка влияния крахмала на глюкозу и инсулин в крови важна для определения его влияния на реакцию глюкозы. Для животных подобный гликемический индекс не разрабатывался.

Имеет ли значение источник крахмала?

Источник крахмала влияет на реакцию глюкозы крови соответствующим клиническим образом. Например, потребление рациона, в котором используется цельное сорго, значительно снижает пиковые уровни глюкозы в плазме и процент гликемического ответа у диабетиков по сравнению с потреблением рационов с очищенным сорго, пшеницей и рисом.¹⁶У людей ячмень имел самый низкий гликемический индекс по сравнению с другими источниками крахмала, такими как кукуруза, пшеница, рис и просо.¹²Эти данные говорят о том, что источник крахмала влияет на глюкозо-инсулиновую реакцию на пищу у животных с простым желудком и человека.

Изучение источника крахмала в рационах для собак 

Признавая, что углеводы представляют значительную долю суточного рациона собак, компания Iamsспроектировала исследование по оценке реакции глюкозы крови на рационы, в состав которых входит кукуруза, пшеница, ячмень, рис или сорго как основной источник энергии, у 30 взрослых клинически здоровых собак со стабильным весом. Собаки содержались по отдельности согласно утвержденным стандартам Закона о защите животных. Все процедуры были проверены и утверждены Институциональным комитетом по содержанию и использованию животных, с собаками обращались гуманно и этически в течение всего периода проведения исследования. 

Каждый период тестирования продолжался минимум 2 недели и анализ реакции крови на сахар выполнялся в конце каждого периода тестирования. Во время первого исследования собаки были распределены случайным образом в 1 из 5 диетических групп по 6 животных в каждой. В течение второго периода собаки были повторно распределены случайным образом и закреплены за разными экспериментальными рационами. Непосредственно после отбора 2 базовых проб крови с интервалом приблизительно 10 минут собаки получили порцию корма, исходя из их массы тела, и им было отведено максимум 15 минут для поедания экспериментальных рационов. Время 0 соответствовало концу поглощения пищи. Пробы крови были отобраны через 10, 20, 30, 45, 60, 120, 180 и 240 минут после того как еда была съедена. Полученная плазма была оценена на содержание глюкозы и инсулина.

В течение периода стабилизации собаки получали соответствующий рацион для удовлетворения потребностей организма. Суточное потребление пищи было откорректировано для каждого животного в течение этого периода для стабилизации массы тела. В состав пяти экспериментальных рационов входило одинаковое содержание крахмала, таким образом, чтобы различное потребление углеводов не влияло на реакцию глюкозы крови. Оценка источников углеводов в полной пищевой матрице была также предметом рассмотрения. Чтобы достичь этого, уровни белка должны были варьировать в значительной степени, тогда как уровни жира оставались на одинаковых уровнях. Концентрации следующих питательных веществ были постоянными во всех рационах: 32% белка, 10% жира и 30% крахмала.

Разными источниками злаковых были кукуруза, пшеница, ячмень, рис и сорго. Экспериментальные рационы были обработаны одинаковым образом, чтобы каждый источник крахмала состоял из цельного зерна без оболочки.

Добавление питательных микроэлементов оставалось постоянным во всех рационах, поскольку определенные витамины^17,18и минералы^19,20были способны изменить показатели гликемического статуса. Индивидуальные суточные кормовые рационы основывались на потреблении в период стабилизации. Уровни глюкозы и инсулина анализировались с помощью стандартных лабораторных методов, принятых диетологами.²¹Результаты количественных анализов глюкозы и инсулина из двух базовых проб усреднялись и регистрировались как один базовый показатель (также называемый площадью под кривой, или ППК).

Результаты исследования

Результаты исследования обобщены в Таблице 1. В результате употребления рисового рациона были зарегистрированы более высокие уровни глюкозы через 20-180 минут после еды, а также самая высокая средняя глюкоза и пик после еды (Рисунок 3). Сорговый рацион значительно снизил уровни глюкозы в плазме после еды по сравнению с другими рационами в промежутке между 20 и 60 минутами, а уровни глюкозы постепенно увеличивались в оставшиеся временные точки. В результате употребления соргового рациона были также зарегистрированы самые низкие средние уровни глюкозы (Рисунок 3). Реакции глюкозы при употреблении кукурузы, пшеницы и ячменя были промежуточными по сравнению с сорго и рисом, при этом кукуруза имела тенденцию к самым низким реакциям глюкозы из этих трех рационов. Рисовый рацион приводил к значительному увеличению уровней инсулина в крови во временные точки 45 и 60 минут по сравнению со всеми другими экспериментальными рационами. Рисовый рацион также приводил к самому высокому среднему уровню инсулина и инсулиновому пику (Рисунок 4).

Таблица 1. Обобщенные результаты исследования по оцениванию влияния источника крахмала в рационах для собак.

В случае крайней потребности в энергии сочетание кукурузы, риса и сорго может обеспечить высокоактивных/очень спортивных собак быстродоступной энергией при физических перегрузках, в то же время, поможет им поддерживать соответствующую массу тела и состояние в неблагоприятных условиях

Напротив, ячменный рацион приводит к самым низким уровням инсулина в плазме в промежутке между 20 и 240 минутами и самой низкой инсулиновой реакции. Рационы на основе кукурузы, пшеницы и сорго были в целом промежуточными для большинства критериев инсулиновой реакции.

Выводы, сделанные на основании  исследования 

Данное исследование показало, что рацион на основе риса увеличивал реакцию глюкозы крови после еды и приводила к значительному повышению глюкозо-инсулиновой реакции после еды. Сорго обычно приводил к самым низким реакциям глюкозы после еды, тогда как ячмень приводил к самой низкой инсулиновой реакции после еды. Эти данные говорят о том, что источник крахмала влияет на глюкозо-инсулиновую реакцию у собак после приема пищи.

Диетические рекомендации 

Итак, так что же ценное содержится в них для вашей собаки? Всё просто – диеты Eukanuba® и Iams® содержат подходящие типы углеводов, которые помогают вашей собаке достичь оптимальных уровней инсулина и сахара в крови. Исследование углеводов компании Iams показало, что некоторые продукты составлены наилучшим образом с использованием комбинированного источника углеводов для соответствия особым пищевым потребностям вашей собаки в течение определенных этапов жизни и при разном образе жизни. Компания Iams использует источники углеводов, такие как сорго, кукуруза и ячмень, которые считаются хорошо усвояемыми, а это означает, что организм вашей собаки будет перерабатывать высокий процент каждого ингредиента для получения энергии. Уникальным в источниках углеводов, используемых в кормах для собак Eukanuba® и Iams®, является медленное расщепление, что приводит к умеренным, стабильным уровням инсулина и глюкозы в крови после еды. Уменьшая глюкозу в крови, диеты, содержащие такую смесь, поддерживают постоянный уровень энергии.

Поэтому диетические рекомендации по улучшению контроля глюкозы у вашей собаки, должны включать совет использовать диеты, содержащие сорго, кукурузу и ячмень. Следует отметить, что в случае крайней потребности в энергии сочетание высокодоступных источников углеводов (кукуруза, рис и сорго) может обеспечить высокоактивных/очень спортивных собак более быстродоступной энергией при физических перегрузках, в то же время, поможет им поддерживать соответствующую массу тела и состояние в неблагоприятных условиях. Однако рис как основной источник углеводов в рационах для собак не рекомендуется для животных с плохим контролем глюкозы, например, для собак, страдающих диабетом или ожирением.

Наконец, вы как владельцы собак можете решить углеводную головоломку, выложив последний недостающий пазл – помочь укреплению здоровья и благополучия вашей собаки, обеспечив её диетами Eukanuba® и Iams®, содержащими необходимые источники углеводов для достижения оптимального контроля глюкозы.

Eukanubaявляется зарегистрированной торговой маркой компании Iams.

Библиография

1. McCay, CM. Питание собаки. Ithaca NY: Comstock Publishing Company, 1949.
2. Jenkins DJA, Wolever TMS, Jenkins Al, Josse RG, Wong GS. Реакция на богатую углеводами пищу. Lancet 1984; 388-391.
3. BlaakEE, SarisWHM. Аспекты здоровья различных усваиваемых углеводов. NutritionRes 1995; 15:1547-1573.
4. ReavanGM. Влияния различий в количестве и виде пищевых углеводов на реакции инсулина и глюкозы плазмы у человека. Am J Clin Nutr 1979; 32:2568-2578.
5. Crapo PA, Insel RDJ, Sperlind M, Kolterman OG. Сравнение реакций глюкозы сыворотки, инсулина и глюкагона на разные типы сложных углеводов у неинсулинозависимых больных диабетом. Am J Clin Nutr 1981; 34:184-190.
6. Dunnigan MG, Fyfe T, McKiddie MT, Crosbie SM. Влияние изокалорийного обмена пищевого крахмала и сахарозы на толерантность к глюкозе, инсулин плазмы и липиды сыворотки у человека. ClinSci 1970; 38:1-9.
7. BehallKM, SchofieldDJ, YuhaniakI, CanaryJ. Рационы, содержащие высокоамилозный крахмал, по сравнению с рационами, содержащими амилопектиновый крахмал: влияние на метаболические переменные у человека. AmJClinNutr 1989; 49:337-344.
8. GoddardMS, YoungG, MarcusR. Влияние содержания амилозы на глюкозо-инсулиновую реакцию на поглощенный рис. Am J Clin Nutr 1984; 42:495-503.
9. Nguyen P, Dumon H, Buttin P, Martin L, Gouro AS. Состав пищи вызывает изменения в постепенном увеличении глюкозы и инсулина после приема пищи у здоровых собак. JNutr 1994; 2707S-2711S.
10. NishimuneT, YakushijiT, SumimotoT, TaguchiS, KonishiY, NakaharaS, IchikawaT, KunitaN. Гликемическая реакция и содержание волокон в некоторых продуктах питания. Am J Clin Nutr 1991; 54:414-419.
11. Holste LC, Nelson RW, Feldman EC, Bottoms GD. Влияние сухого, влажного и консервированного корма для собак на концентрации глюкозы и инсулина в крови после еды у здоровых собак. AmJVetRes 1989; 50:984-989.
12. PowellKF, MillerJB. Международные таблицы гликемического индекса. Am J Clin Nutr 1995; 62:871S-893S.
13. Jenkins DJA, Wolever TMS, Taylor RH, Baker H. Fielden H, Baldwin JM, Bowling AC, Newman HC, Jenkins AL, Goff DV. Гликемический индекс продуктов питания: физиологические основы обмена углеводов. AmJClinNutr 1981; 34:362-366.14. Jenkins DJA, Wolever TMS, Jenkins AL, Thorne MJ, Lee R. Kalmosky J, Reichert R, Wong GS. Гликемический индекс продуктов питания, проверенных на больных диабетом: новые принципы для обмена углеводов в пользу использования бобовых. Diabetologia 1983; 24:257-264.
15. WoleverTMS, ColognesiC. Прогнозирование глюкозо-инсулиновых реакций здоровых испытуемых после приема смешанных продуктов, содержащих разное количество калорий, белка, жира, углеводов и имеющих разный гликемический индекс. JNutr 1996; 126:2807-2812.
16. LakshmiKB, VimalaV. Гипогликемический эффект выбранных рецептов блюд с сорго. Nutr Res 1996; 16:1651-1658.
17. Ceriello A, Giugliano D, Quatraro A, Donzella C, Dipalo G, Lefebvre PJ. Снижение витамина Е при гликозилировании белка у больных диабетом: новые перспективы предупреждения осложнений при диабете. DiabetesCare 1991; 14:68-72.
18. JainSK, McVieR, JaramilloJJ, PalmerM, SmithT. Влияние добавления незначительных количеств витамина Е на уровень гликозилированного гемоглобина крови и уровень триглицеридов и индексы эритроцитов у больных диабетом 1-го типа. JAmerCollNutr 1996; 15:458-461.
19. BurnJ-F, Guintrant-HugretR,FonsC, CarvajalJ, FedouC, FussellierM, BardetL, OrsettiA. Влияние перорального приема цинка глюконата на эффективность глюкозы и чувствительность к инсулину у человека. BiolTraceElementRes 1995; 47:385-391.
20. ThompsonKH, GodinDV, Питательные микроэлементы и антиоксиданты при прогрессирующем диабете. Nutr Res 1995; 15:1377-1410. 21. SAS User's guide: Statistics. Cary NC: SAS Institute Inc, 1989.