A Guide to the Principles of Animal Nutrition

Trawienie jest procesem, w którym spożyta pasza jest rozkładana fizycznie i chemicznie na proste produkty do wchłonięcia z przewodu pokarmowego. W przypadku białek obejmuje on denaturację białek w celu odsłonięcia wiązań peptydowych, a następnie hydrolizę i uwolnienie wolnych aminokwasów.

Egzymy trawiące białka

Egzymy trawiące białka są endopeptydazami lub egzopeptydazami. Endopeptydazy rozbijają wiązania peptydowe w strukturze pierwotnej na mniejsze fragmenty. Egzopeptydazy odrywają aminokwasy od końcowego końca cząsteczki białka. Karboksypeptydazy usuwają aminokwas z końca z wolną grupą karboksylową, a aminopeptydazy działają na końcowy aminokwas z wolną grupą aminową.

Protein Digestion

Trawienie białek rozpoczyna się w żołądku.
Gastryna, hormon, zapoczątkowuje rozkład białek w żołądku. Obecność pokarmu w żołądku prowadzi do wydzielania pepsynogenu przez komórki główne błony śluzowej żołądka. Pepsynogen jest aktywowany do powstania pepsyny (forma aktywna) przez HCl produkowany przez komórki okładzinowe błony śluzowej żołądka. Pepsyna jest endopeptydazą. U młodych zwierząt koagulująca mleko rennina jest wydzielana do żołądka w celu utworzenia skrzepu, co wspomaga transport do jelita cienkiego.

Kolejna część trawienia zachodzi w jelicie cienkim, które odgrywa główną rolę w trawieniu białek. Hormon sekretyna, w dwunastnicy, pobudza wydzielanie enzymów z trzustki, do których należą trzy nieaktywne formy: trypsynogen, chymotrypsynogen i prokarboksypeptydaza. Enterokinaza, również wydzielana w dwunastnicy, przekształca trypsynogen w trypsynę, która następnie przekształca chymotrypsynogen i prokarboksypeptydazę w ich aktywne formy – chymotrypsynę i karboksypeptydazę.

Trawienie jest zakończone przez inne enzymy, w tym aminopeptydazy i dipeptydazy z błon śluzowych. Celem tego procesu jest sprowadzenie polipeptydów do pojedynczych wolnych aminokwasów.

Tak jak w przypadku węglowodanów i tłuszczów, wchłanianie jest ułatwione przez kosmki w jelicie cienkim do krwiobiegu. Normalne wolne białka są transportowane przez transport aktywny, wymagający energii, i wykorzystują sód jako rodzaj kotransportowanej cząsteczki. Białka pełnowartościowe wykorzystują bezpośrednią metodę transportu, która nie wymaga energii. Wolne aminokwasy są główną formą wchłaniania do układu krwionośnego. Jednakże niektóre di-, tri- i oligopeptydy są również wchłaniane. W transporcie aminokwasów biorą udział specyficzne białka nośnikowe, których rodzaj zależy od rodzaju aminokwasu (np. obojętny, zasadowy, kwaśny, duży, mały). Naturalnie występujące formy L aminokwasów są wchłaniane preferencyjnie w stosunku do form D. Niektóre aminokwasy mogą konkurować z innymi o białka nośnikowe i transport. Na przykład, arginina hamuje transport lizyny, a wysokie stężenie leucyny zwiększa zapotrzebowanie na izoleucynę. Niektóre aminokwasy obojętne hamują transport aminokwasów zasadowych.

Przeznaczenie aminokwasów: Wchłonięte aminokwasy mogą być wykorzystane do syntezy białek tkankowych, enzymów i hormonów oraz deaminacji lub transaminacji, a szkielet węglowy może być wykorzystany do produkcji energii. Niestrawione białka w jelicie tylnym podlegają fermentacji mikrobiologicznej prowadzącej do produkcji amoniaku i innych poliamin.

Protein Digestion: Ruminants

Trawienie białka u zwierząt przeżuwających można podzielić na dwie fazy: (1) trawienie (degradacja) w retikulorumnie oraz (2) trawienie w brzuchu i jelicie cienkim. Dlatego też, u przeżuwaczy, białka pokarmowe są klasyfikowane jako białka degradowalne w żwaczu i białka nierozkładalne w żwaczu.

Podobnie jak u zwierząt monogastrycznych, głównym celem suplementacji białka jest dostarczenie zwierzęciu aminokwasów. Jednakże, u przeżuwaczy, białka służą jako źródło azotu dla mikrobów żwacza, dzięki czemu mogą one wytwarzać własne białka mikrobiologiczne od podstaw. Mikroby nie „troszczą się” o to, skąd pochodzą źródła azotu i mogą wykorzystywać niebiałkowe substancje azotowe, takie jak mocznik, do mikrobiologicznej syntezy białka. Mocznik jest w 100% degradowalny w żwaczu przez mikrobiologiczną ureazę (może być toksyczny przy wyższych poziomach).

Białko dostające się do żwacza może być degradowane zarówno przez bakterie, jak i pierwotniaki, które wytwarzają enzymy proteolityczne. Mikroby żwacza dostarczają proteazy i peptydazy do rozszczepiania wiązań peptydowych w polipeptydach w celu uwolnienia wolnych aminokwasów z białek. Kilka czynników, takich jak rozpuszczalność i struktura fizyczna białka, może wpływać na degradację w żwaczu. Te zdegradowane w żwaczu aminokwasy uwalniają NH3 i szkielet C w procesie zwanym deaminacją. Wraz z lotnymi kwasami tłuszczowymi (z węglowodanów), mikroby żwacza syntetyzują własne białko mikrobiologiczne, które służy jako podstawowe źródło białka dla zwierząt przeżuwających będących gospodarzami.

Białko mikrobiologiczne jest wystarczające do utrzymania i przetrwania, ale nie dla zwierząt wysokoprodukcyjnych. Amoniak wchłaniany ze żwacza jest przekształcany w mocznik i wydzielany do krwi jako azot mocznikowy we krwi (BUN). Mocznik może być filtrowany i zawracany do żwacza przez ślinę lub przez ścianę żwacza. Stężenie BUN u przeżuwaczy odzwierciedla efektywność wykorzystania białka.

Białka, które nie są degradowane przez mikroorganizmy żwacza nazywane są ucieczkowymi, „ominiętymi” lub „nierozkładalnymi” (rumen undegradable protein, RUP) i mają niski stopień degradacji w żwaczu (np. białka w kukurydzy).
RUP dostaje się do żołądka i jelita cienkiego przeżuwacza w celu strawienia i wchłonięcia. Białka trafiające do jelita cienkiego mogą pochodzić z RUP lub ze źródeł mikrobiologicznych. Zapotrzebowanie zwierzęcia żywicielskiego na aminokwasy jest zaspokajane przez RUP i białka mikrobiologiczne. Zarówno przeżuwacze jak i zwierzęta monogastryczne wymagają w swojej diecie niezbędnych aminokwasów, przy czym aminokwasy nie mogą być magazynowane w organizmie, dlatego konieczna jest ich stała podaż w diecie. Niektóre z podobieństw i różnic u zwierząt monogastrycznych i przeżuwaczy w trawieniu lub degradacji białek przedstawiono w poniższej tabeli.

Badania nad potencjałem „obejścia” suplementów białkowych: Wśród ziaren zbóż, kukurydza ma najwyższy potencjał obejścia. Należy jednak zauważyć, że kukurydza jest uboga w niezbędne aminokwasy, takie jak lizyna i metionina. Źródła białka zwierzęcego, takie jak mączka rybna i mączka mięsna mają wysoki potencjał ominięcia. Suszenie pasz i obróbka termiczna zwiększają potencjał ominięcia. Metody przetwarzania paszy, takie jak granulowanie, walcowanie parowe lub płatkowanie, mają tendencję do denaturacji białka paszowego w wyniku wytwarzania ciepła, tym samym „chroniąc” białko przed lizą w żwaczu. Źródła białka chronione w żwaczu (poprzez obróbkę formaldehydem), które pozostają nienaruszone w żwaczu i rozpuszczają się w brzuchu są dostępne w handlu.

.