Kulhydraters energiværdi og energiudnyttelse

Kulhydrater er kvantitativt den væsentligste energikilde både i foder til husdyr og i føde til mennesker. Udviklingen indenfor kulhydratområdet i de senere år har ført til en erkendelse af, at kulhydrater er en yderst heterogen gruppe med meget store forskelle i både kemisk og strukturel opbygning. Efter indtagelse nedbrydes kulhydraterne i forskellig grad og med forskellig hastighed. Dette har betydning for den energiværdi, som de forskellige kulhydratfraktioner tillægges.

I dette indlæg beskrives, hvorledes en analytisk opdeling af kulhydrater i forskellige kulhydratkomponenter kan bruges som grundlag for beregning af kulhydraters energiværdi og -udnyttelse i enmavede dyr, inkl. mennesker.

Bestemmelse af energiværdi af kulhydrater

De energiværdier, som vi bruger for kulhydrater idag, er bestemt efter den opstilling, der er illustreret i Fig.1. Forskellen på den energi, der findes i kulhydraterne i foderet/føden (bruttoenergi) og den energi, der kan udnyttes af værtsdyret (omsættelig energi) er de energitab, der sker ved tab af ufordøjelige kulhydrater i fæces samt tab af energi i urin og evt. som methan. Både indenfor energivurderingsystemet til svin og i levnedsmiddelstabeller til human har man hidtil slået alle kulhydrater over én kam og givet dem samme energiværdi. Der er dog den forskel, at man i energivurderingssystemet til svin benytter en energiværdi baseret på omsættelig energi, mens man indenfor det humane område benytter en energiværdi baseret på målinger af fordøjelig energi. I praksis er det ganske lidt energi, der udskilles i urin og via methan. Kulhydraters energiværdi (fordøjelig og omsættelig) ligger tæt på 4 kcal per gram, svarende til 17 kJ per gram.

Kulhydraternes nedbrydning og absorption

Detaljerede kulhydratanalyser på foder, føde og tarmindhold har gjort det muligt at følge de enkelte kulhydratfraktioners skæbne på vej igennem fordøjelseskanalen hos enmavede dyr. Nedbrydnings- og absorptionssted for de enkelte kulhydratklasser er illustreret i Fig. 2. Mono- og di-sakkarider nedbrydes ved enzymatisk hydrolyse i tyndtarmen, mens oligosakkarider og de ikke-stivelsesholdige polysakkarider (NSP eller kostfibre) nedbrydes helt eller delvist ved fermentering i blind- og tyktarm til kortkædede fede syrer. Disse fermenteringsprodukter kan derefter absorberes og udnyttes af værtsdyret. Stivelse blev tidligere betragtet som 'letfordøjelige' kulhydrater med nedbrydning i og absorption fra tyndtarmen. Nyere undersøgelser har imidlertid vist, at nogle stivelsestyper og specielt nogle stivelsestyper, der har været udsat for varmebehandling, når ned til blind- og tyktarm, hvor de udgør et let fermenterbart substrat for bakterierne.

Energiudnyttelse af kulhydrater og deres fermentationsprodukter

Energiudnyttelse af kulhydrater, der nedbrydes af dyrets og/eller menneskets egne enzymer og absorberes som monosakkarider fra tyndtarmen er højere end af de kulhydrater, som bliver omdannet mikrobielt til kortkædede fede syrer samt forskellige gasser. Ved fermenteringsprocesser går der set fra værtsdyrets side energi tabt i form af fermenteringsgasser og -varme, og endvidere bliver nogle af de dannede kortkædede fede syrer brugt ved opbygning af den mikrobielle biomasse. Energiudnytttelse af de fermenterede kulhydrater er teoretisk mellem 50 og 80 pct. af den energi, der udnyttes som monosakkarider.

Energiværdien og energiudnyttelsen af kulhydrater afhænger altså først og fremmest af, hvor i tarmen og i hvilket omfang, kulhydraterne bliver nedbrudt og absorberet. Fiberindholdet (NSP-indholdet) nedsætter energiudnyttelsen, men også kulhydrattype, kulhydraternes opløselighed, partikelstørrelse, tarmfloraens sammensætning og aktivitet er alle faktorer, der kan yde indflydelse på energiudnyttelsen af kulhydraterne. En yderligere faktor, som komplicerer fastlæggelsen af energiværdier, er det yderst komplekse sammenspil, der eksisterer mellem udnyttelsen af de enkelte næringsstoffer.

Nye værdier

Indenfor levnedsmiddelområdet har den ny viden om kulhydrater ført til et EF-direktiv, der beskriver, at kulhydraternes energiværdi skal beregnes på en ny og mere differentieret måde. Kostfibre (NSP) skal med virkning fra 01.10.93 betragtes som ikke-energigivende og derfor udgå af kulhydraternes energiregnskab. Den fejl, der opstår ved at udelade energibidraget fra kostfibrene eller rettere deres fermenteringsprodukter, bliver naturligvis større, jo større kostfiberindholdet i føden er.

I foder til dyr bidrager kulhydrater og i særdeleshed kostfibrene med en endnu større andel af det totale energiindtag end i fødevarer til mennesker. Her er det derfor endnu mere afgørende at kunne fastlægge 'korrekte' energiværdier for de enkelte kulhydrattyper. Ved Afd. f. Dyrefysiologi er der flere forskningsprojekter igang med det formål at få fastlagt energiudnyttelsen af forskellige komplekse kulhydrater og deres nedbrydningsprodukter. Afdelingens respirationskamre benyttes bl.a. til at undersøge energiudnyttelsen af kulhydraternes fermenteringsprodukter (de kortkædede fede syrer), ligesom nedbrydningsgraden og -hastigheden af forskellige komplekse kulhydrater undersøges både in vivo og in vitro. Ligeledes er der projekter på andre SH-afdelinger, der med andre metoder forsøger at nå frem til en mere præcis beregning af kulhydraternes energiværdi (her kan evt. henvises til fagmødet 'Kulhydrater i svinets ernæring')