碳水化合物的分类

在了解淀粉对犬、猫肠道健康的作用之前，有必要了解与之密切相关的碳水化合物。碳水化合物（carbohydrate）亦称为糖类，是由碳、氢、氧3种元素组成的一类有机化合物。按照化学结构不同，营养学上常将碳水化合物分为单糖、二糖、寡糖和多糖等（表3-1）。淀粉属于多糖类别。

单糖

单糖是最简单的糖类，每分子含有3～7个碳原子，主要为葡萄糖、果糖和半乳糖等。葡萄糖和果糖都是植物中常见的单糖，一般而言，在植物中，葡萄糖含量高于果糖。葡萄糖分为D-型和L-型（图3-1），动物细胞只能代谢前者而不能利用后者 ^[1] 。葡萄糖可为犬、猫快速提供能量。在犬、猫的临床治疗中，葡萄糖也是肠外营养中一种非常重要的营养素，可通过静脉滴注等方式为疾病期的虚弱犬、猫快速补充能量 ^[2] 。

木糖还原生成的木糖醇作为一种天然甜味剂在人类食品中广泛使用。与葡萄糖相比，人类进食木糖醇所引起的胰岛素水平的变化可以忽略不计。与此相反，犬进食木糖醇后机体会将其快速吸收，并且可能导致胰腺大量释放胰岛素。因此，木糖醇对犬类具有严重的毒性作用。过量食入木糖醇后，犬会出现严重的低血糖症及肝脏等器官损伤，不及时救治会危及生命 ^[3] 。目前暂未发现木糖醇对猫的毒性作用 ^[4] 。

二糖

二糖是由2分子单糖以糖苷键相互连接而成的，常见的二糖有蔗糖、麦芽糖和乳糖。大多数自然产生的二糖存在于植物中，例如蔗糖（由1分子葡萄糖和1分子果糖组成）在甘蔗和甜菜中含量较多，麦芽糖（由2分子葡萄糖组成）主要来源于大麦淀粉，乳糖（由1分子葡萄糖和1分子半乳糖组成）则是在哺乳动物的乳腺中合成（图3-2）。除犬、猫的母乳中会含有乳糖外，在宠物食品中的乳糖主要来源于奶类及奶制品。蔗糖具有明显甜味，犬对甜味食物感兴趣，而猫对甜味敏感度较低，因而犬会对含蔗糖的食物存在一定兴趣，而猫不会。另外，犬和猫体内的蔗糖酶活性较低，过量的蔗糖在犬和猫的小肠中无法被充分消化吸收，部分会进入后肠进行发酵。乳糖对于成年犬和猫也存在上述类似情况，因此乳糖和蔗糖在犬和猫的食物中是抗性二糖 ^[2] 。

寡糖

寡糖又称低聚糖，是由3～10个单糖构成的一类小分子糖。绝大多数天然存在的寡糖都是在植物中发现的，比较常见的寡糖有棉子糖、水苏糖和异麦芽低聚糖等。棉子糖和水苏糖是豆类中含有的主要寡糖，不能被小肠消化酶分解和吸收，但可在大肠中被肠道细菌代谢，代谢时产生气体从而引起胀气 ^[5] 。因此，必须对这些豆类原料进行适当的加工处理以减少不良影响。肠道中的双歧杆菌等有益菌可以利用寡糖作为益生元，促进益生菌的增殖，并产生短链脂肪酸。低聚半乳糖（galacto-oligosaccharides, GOS）是在乳糖分子的半乳糖基一侧以β（1，4）和β（1，6）糖苷键为主连接形成的低度聚合糖，可归类为杂低聚糖的一种，分子式为（Galactoes） _n -Glucose（n=2～5）。在关于人类新生儿、仔猪及其他动物研究中，GOS被证明是有效的益生元成分，具有改善肠道微生物群、屏障功能和其他有益于健康的作用 ^[6-8] 。GOS已经在人类婴儿配方奶粉中广泛使用，可调节婴幼儿的肠道菌群、预防早产儿坏死性小肠结肠炎等病症，并可预防呼吸道感染，起到与母乳低聚糖相似的功效 ^[9，10] 。GOS还具有改善粪便、促进矿物质吸收、管理体重和缓解过敏症状的作用，被视为众多低聚糖中安全性最高、肠道健康效果最好的益生元之一 ^[11-13] 。GOS在宠物食品中的研究较少，在已应用的宠物食品产品中表现效果尚佳 ^[14] 。

多糖

多糖是由10个以上的单糖组成的一类大分子碳水化合物的总称，其中通过单一类型单糖分子连接而成的聚多糖称为同聚多糖，由2种或2种以上不同类型单糖形成的聚多糖则称为杂聚多糖。

自然界中，植物来源的同聚多糖有淀粉（由α-D-葡萄糖构成的葡聚糖）、纤维素（由β-D-葡萄糖构成的葡聚糖）、果聚糖和半乳聚糖等。糖原存在于动物细胞中，是哺乳动物体内唯一的同聚多糖。哺乳动物主要在肝脏和肌肉内储存糖原（分别称为肝糖原和肌糖原），机体可利用肝糖原维持正常的血糖水平，利用肌糖原提供运动所需的能量。

植物来源的杂聚多糖包括半纤维素、菊粉、甘露聚糖、果胶、树胶渗出物等。动物来源的杂聚多糖包括透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸乙酰肝素、硫酸肝素和硫酸角质素等。这些杂聚多糖在动物体内具有多种生理功能，包括构成骨骼、结缔组织或特定血液组分的有机成分，发挥抗凝作用，以及进行细胞信号传达 ^[1] 。脂多糖也被称为内毒素，是革兰阴性菌外膜上的糖脂，也是一种高效的动物免疫反应促进剂，当其进入循环系统时也会引起机体的强烈炎性反应。黄原胶、琼脂、海藻酸、卡拉胶等都是由微生物产生或天然存在于藻类和海藻中的杂聚多糖，可在宠物食品中用于增稠，或者发挥益生元作用。

上述多糖中，除淀粉外的植物多糖被统称为非淀粉多糖（non-starch polysaccharides, NSP），即我们所熟知的膳食纤维。NSP分为水溶性NSP（如果胶、菊糖、黄原胶、海藻酸盐和卡拉胶钠盐）和非水溶性NSP[纤维素、半纤维素、抗性淀粉、甲壳素和木质素（非碳水化合物）]（图3-3）。其中，水溶性NSP与水接触后会形成黏稠溶液，且黏稠程度随多糖浓度增加而增加。水溶性NSP具有中度或高度发酵能力，即可被犬、猫的后肠微生物发酵分解，产生短链脂肪酸。短链脂肪酸可以为肠道上皮细胞提供能量，有益于肠道健康；但若产生大量发酵产物，则会造成粪便质量下降。因此，摄入过量的水溶性NSP会使动物消化道内的食糜变黏，进而阻碍养分接触肠道黏膜表面，降低营养物质的消化利用率；如果这类NSP同时具有高度发酵能力，则还可能造成动物粪便稀软 ^[2] 。在日粮中错误使用水溶性NSP会使其表现出抗营养作用，因此应当选用具有中度发酵能力并能为肠道黏膜提供充足短链脂肪酸的纤维原料。

非水溶性NSP可以在其纤维孔隙结构内部保留部分水分，并不会形成黏稠液体。纤维素和木质素等非水溶性NSP较难被肠道微生物分解利用，可能会降低日粮内其他营养物质的消化利用率。因此，宠物食品往往使用此类碳水化合物来降低日粮的能量密度，增加饱腹感，这对需要减重的犬和猫非常重要。 cbKaRyzknTtfBG0148enl+gPvR4D3v8Bs4KMOJK7tK2a7nW4YFDlCGfBjDvyxTJ8