A Guide to the Principles of Animal Nutrition

.

Az emésztés az a folyamat, amelynek során a bevitt takarmányt fizikailag és kémiailag egyszerű termékekké bontják le az emésztőrendszerből történő felszívódás céljából. A fehérjék esetében ez magában foglalja a fehérjék denaturálását a peptidkötések feltárása érdekében, majd hidrolízist és a szabad aminosavak felszabadulását.

A fehérjeemésztő enzimek

A fehérjeemésztő enzimek vagy endopeptidázok vagy exopeptidázok. Az endopeptidázok az elsődleges szerkezeten belüli peptidkötéseket kisebb fragmentumokra bontják. Az exopeptidázok aminosavakat hasítanak le a fehérjemolekula terminális végéről. A karboxi-peptidázok a szabad karboxilcsoporttal rendelkező végről távolítanak el egy aminosavat, az aminopeptidázok pedig a szabad aminocsoporttal rendelkező terminális aminosavra hatnak.

A fehérjeemésztés

A fehérjeemésztés a gyomorban kezdődik.
A gasztrin, egy hormon, a gyomorban indítja el a fehérjék lebontását. A táplálék jelenléte a gyomorban a pepszinogén kiválasztását eredményezi a gyomornyálkahártya fő sejtjei által. A pepszinogént a gyomornyálkahártya parietális sejtjei által termelt HCl aktiválja pepszinné (aktív forma). A pepszin egy endopeptidáz. Fiatal állatokban a tejkoaguláló rennin a gyomorba választódik ki a rögképződéshez, ami segíti a vékonybélbe történő szállítást.

Az emésztés következő szakasza a vékonybélben történik, amely a fehérjeemésztésben játszik főszerepet. A duodenumban a szekretin nevű hormon serkenti a hasnyálmirigy enzimkiválasztását, amely három inaktív formát tartalmaz: tripszinogén, kimotripszinogén és prokarboxi-peptidáz. A szintén a duodenumban szekretálódó enterokináz a tripszinogént tripszinné alakítja át, amely aztán a kimotripszinogént és a prokarboxipeptidázt aktív formájukká – kimotripszinné és karboxipeptidázzá – alakítja át.

Az emésztést más enzimek, köztük a nyálkahártyákból származó aminopeptidázok és dipeptidázok fejezik be. Ennek a folyamatnak a célja, hogy a polipeptideket egyetlen szabad aminosavra bontsa le.

A szénhidrátokhoz és zsírokhoz hasonlóan a vékonybélben lévő villik megkönnyítik a felszívódást a véráramba. A normál szabad fehérjék szállítása aktív transzporttal történik, energiaigényes, és a nátriumot, mint egyfajta kotranszportált molekulát használja. A teljes fehérjék közvetlen, energiát nem igénylő transzportmódszert használnak. A szabad aminosavak a keringési rendszerbe való felszívódás fő formája. Néhány di-, tri- és oligopeptid azonban szintén felszívódik. Az aminosav-transzportban az aminosav természetén alapuló specifikus hordozófehérjék (pl. semleges, bázikus, savas, nagy, kicsi) vesznek részt. A természetben előforduló aminosavak L-formái a D-formákkal szemben előnyben részesülnek a felszívódásban. Egyes aminosavak versenyezhetnek másokkal a szállítófehérjékért és a szállításért. Például az arginin gátolja a lizin transzportját, és a leucin magas koncentrációja növeli az izoleucin szükségletét. Egyes semleges aminosavak gátolják a bázikus aminosav transzportot.

Az aminosavak sorsa: A felszívódott aminosavak felhasználhatók szöveti fehérje-, enzim- és hormonszintézisre, deaminálásra vagy transzaminálásra, a szénváz pedig energiaként hasznosítható. Az emésztetlen fehérjék a hátsó bélben mikrobiális fermentációnak vannak kitéve, ami ammónia és más poliaminok termeléséhez vezet.

A fehérjeemésztés: A kérődzőkben a fehérjeemésztés két fázisra osztható: (1) emésztés (lebontás) a reticulorumenben és (2) emésztés a bendőben és a vékonybélben. Ezért a kérődző állatokban a táplálékfehérjéket a bendőben lebontható és a bendőben nem lebontható fehérjékbe sorolják.

A kérődzőkben a táplálékfehérjéket lebontható és nem lebontható fehérjékbe sorolhatjuk.

A monogasztrikus állatokhoz hasonlóan a fehérjepótlás fő célja, hogy aminosavakat biztosítson az állatnak. A kérődzőkben azonban a fehérjék nitrogénforrásként szolgálnak a bendőmikrobák számára, így azok képesek a semmiből saját mikrobiális fehérjét előállítani. A mikrobákat nem “érdekli”, honnan származik a nitrogénforrás, és a mikrobiális fehérjeszintézishez olyan nem fehérjetartalmú nitrogéntartalmú anyagokat is felhasználhatnak, mint a karbamid. A karbamid 100%-ban lebontható a bendőben a mikrobiális ureáz által (nagyobb mennyiségben toxikus lehet).

A bendőbe kerülő fehérjét mind a baktériumok, mind a proteolitikus enzimeket termelő protozoonok lebonthatják. A bendőmikrobák proteázokat és peptidázokat szolgáltatnak a polipeptidekben lévő peptidkötések hasításához, hogy a szabad aminosavakat felszabadítsák a fehérjékből. Számos tényező, például a fehérje oldhatósága és fizikai szerkezete befolyásolhatja a bendőbontást. Ezek a bendőben lebontott aminosavak egy deaminálásnak nevezett folyamat révén NH3-at és a C-vázat szabadítanak fel. Az illékony zsírsavakkal együtt (szénhidrátokból) a bendőmikrobák saját mikrobiális fehérjét szintetizálnak, amely elsődleges fehérjeforrásként szolgál a gazda kérődző állatok számára.

A mikrobiális fehérje elegendő a fenntartáshoz és a túléléshez, de nem elegendő a magas termelésű állatok számára. A bendőből felszívódó ammónia karbamiddá alakul, és vérkarbamid-nitrogén (BUN) formájában kiválasztódik a vérbe. A karbamid kiszűrhető és visszavezethető a bendőbe a nyálon keresztül vagy a bendő falán keresztül. A kérődzők BUN-koncentrációja a fehérjék hasznosításának hatékonyságát tükrözi.

A bendőmikrobák által nem lebontott fehérjéket szökött, “megkerült” vagy “lebonthatatlan” fehérjéknek (rumen undegradable protein, RUP) nevezik, és alacsony bendőbeli lebontási rátával rendelkeznek (pl. a kukoricában lévő fehérjék).
A RUP a kérődző állat hasnyálmirigyébe és vékonybelébe kerül emésztésre és felszívódásra. A vékonybélbe jutó fehérjék lehetnek RUP vagy mikrobiális forrásokból származó fehérjék. A gazdaállat aminosavszükségletét a RUP és a mikrobiális fehérjék fedezik. Mind a kérődzőknek, mind a monogasztrikus állatoknak szükségük van az esszenciális aminosavakra a táplálékukban, és az aminosavak nem tárolhatók a szervezetben, ezért folyamatos táplálékellátásra van szükség. Az alábbi táblázat néhány hasonlóságot és különbséget mutat be a monogasztrikus és kérődző állatok fehérjeemésztésében vagy -lebontásában.

Kutatás a fehérje-kiegészítők “Bypass” potenciáljáról: A gabonafélék közül a kukorica rendelkezik a legnagyobb bypass-potenciállal. Meg kell azonban jegyezni, hogy a kukorica hiányos az olyan esszenciális aminosavakban, mint a lizin és a metionin. Az állati fehérjeforrások, mint például a halliszt és a húsliszt, magas bypass-potenciállal rendelkeznek. A takarmányok szárítása és hőkezelése növeli a bypass-potenciált. A takarmányfeldolgozási módszerek, mint például a pelletálás, gőzhengerlés vagy pelyhesítés, a hőtermelés miatt a takarmányfehérjét denaturálják, ezáltal “megvédik” a fehérjét a bendőben történő lízistől. Kereskedelmi forgalomban kaphatók olyan bendővédett fehérjeforrások (formaldehidkezeléssel), amelyek a bendőben sértetlenek maradnak és a bendőben feloldódnak.