Význam aminokyselín vo výžive prežúvavcov
Aminokyseliny sú živiny primárne zodpovedné za syntézu bielkovín. Zohrávajú kľúčovú úlohu takmer vo všetkých tkanivách a podieľajú sa na rôznych metabolických procesoch. Suplementácia kŕmnej dávky dojníc o esenciálne aminokyseliny má za cieľ uspokojiť ich výživové potreby a zlepšiť rovnováhu aminokyselín, za predpokladu, že je zdroj bielkovín v kŕmnej dávke nedostatočný. Spomedzi esenciálnych aminokyselín, ktoré je potrebné u prežúvavcov dopĺňať, sú lyzín (C6H14N20) a metionín (C5H11NO2S), ďalej histidín (C6H9N302), fenylalanín (C9H11NO2) a rozvetvené aminokyseliny. Poradie limitácie týchto aminokyselín sa pravdepodobne mení v závislosti na zdroji nedegradovateľných dusíkatých látok. Potrebnú aminokyselinovú bilanciu v čreve je možné dosiahnuť zaradením takého krmiva, v ktorom nedegradovateľné dusíkaté látky sú zastúpené aminokyselinami vhodne doplňujúce aminokyselinové zloženie mikrobiálneho proteínu.
|
Obr.: Metabolizmus bielkovín u dojníc (zdroj: internet, Kim a Lee, 2018) |
Bielkoviny
Bielkoviny sú dusíkaté látky prítomné v krmivách - v kŕmnej dávke prežúvavcov, ktoré sa líšia úrovňou koncentrácie a degradáciou v bachore. Sú to vysokomolekulárne látky, ktoré zabezpečujú organizmus zvierat potrebnými aminokyselinami na zachovanie telesnej hmoty, rastu a špecifickej produkcie. Skladajú sa zo stavebných jednotiek - aminokyselín, ktoré sú spojené peptidickými väzbami a môžu byť definované ako dusík x 6,25; čo predstavuje 16 g dusíka v 100 g skutočných bielkovín.
Proteíny v bachore prežúvavcov možno rozdeliť do dvoch kategórií:
- proteíny degradované v bachore
- proteíny nedegradované v bachore
Hlavnými metabolitmi, ktoré primárnym trávením v bachore vznikajú, sú peptidy, aminokyseliny a amoniak. Ich tvorba je podmienená predovšetkým dobou retencie dusíkatých látok v bachore, stupňom rozpustnosti a disperzie, stupňom prirodzenej a získanej rezistencie k proteolytickému účinku mikroorganizmov a faktormi, ktoré sú v súčinnosti s fyziologickými zvláštnosťami mikrobiálnej populácie.
Proteíny degradované v bachore
Je to frakcia dusíkatých látok využívaná mikroorganizmami bachora. V tomto procese degradácie, degradovaný proteín podlieha pôsobeniu rôznych enzýmov vylučovaných bachorovými mikroorganizmami, vrátane proteáz, peptidáz a deamináz, ktoré využívajú aminokyseliny, peptidy a amoniak na syntézu mikrobiálneho proteínu.
Proteíny nedegradované v bachore
Je to v podstate by-pass proteín, čiže frakcia proteínu, ktorá „uniká“ bachorovej degradácii, buď pre nízku degradovateľnosť krmiva (vysoký obsah vlákniny, lignínu, tuku), alebo pre rôznu (cielenú) úpravu krmiva (tlakom, teplom...). Najvhodnejší spôsob zníženia degradovateľnosti je zníženie rozpustnosti bielkovín v bachorovej šťave. Každé krmivo inak reaguje na rovnaké ošetrenie, čo možno vysvetliť štrukturálnymi rozdielmi, ktoré sú spôsobené v určitom rozsahu disulfidickými väzbami a sieťovaním molekúl bielkovín. Rozpustnosť je v úzkom vzťahu s charakterom bielkovín obsiahnutých v krmivách.
Okrem už spomenutých faktorov vyskytujúcich sa pri bežnom kŕmení (prirodzené vlastnosti bielkovín), treba uviesť aj možnosti umelého ovplyvňovania rozpustnosti, degradovateľnosti a tým aj stráviteľnosti bielkovín v tenkom čreve. Jedná sa o rôzne cielené ”ochranné ošetrenie bielkovín” fyzikálnymi a chemickými zásahmi. Použitie týchto metód má význam iba pri biologicky vysoko hodnotných bielkovinových krmivách.
Z naturálnych krmív vykazujú najvyšší obsah nedegradovateľných dusíkatých látok krmivá živočíšneho pôvodu. Ich použitie pre kŕmenie prežúvavcov je však zakázané. Z koncentrovaných krmív rastlinného pôvodu majú relatívne vysoký podiel nedegradovateľných dusíkatých látok extrahované šroty - sójový a bavlníkový, ďalej kukuričný glutén, sušené pivovarské mláto a kukurica.
Prietok v bachore nedegradovaného proteínu je určený kombináciou rýchlosti pasáže a degradácie dusíkatých látok, ktoré sa dostanú do bachora.
Väčšina bachorových baktérií je menej náročná na kvalitu zdroja dusíka a mnohé baktérie dokonca uprednostňujú ako zdroj dusíka amoniak pred aminokyselinami. Hladina amoniaku je považovaná za meradlo intenzity degradačného procesu.
Mikrobiálny proteín možno považovať za hlavný zdroj metabolizovateľného proteínu v črevách prežúvavcov, pričom u vysokoprodukčných dojníc dosahuje úroveň 45 až 55 % metabolizovateľného proteínu. Pre hovädzí dobytok môže mikrobiálny proteín pokryť 50 až 100 % požiadaviek metabolizovateľného proteínu vďaka svojej vysokej stráviteľnosti aminokyselín. Tiež ¾ mikrobiálnych bielkovín, ktoré prichádzajú do slezu sú mikrobiálneho pôvodu. Mikrobiálny proteín zvyčajne predstavuje viac ako 50 % dusíkatých látok, ktoré smerujú do tenkého čreva a získava sa z dusíka, obsiahnutého v krmive.
Aminokyseliny
Aminokyseliny sú štrukturálne jednotky proteínov, ktoré majú informácie o genetickom kóde na splnenie požiadaviek organizmu. Sú to základné stavebné zložky proteínov. Iba 20 je však geneticky kódovaných. Sú to zlúčeniny charakterizované vo svojich molekulách skupinou amino (-NH2) a karboxylovou skupinou (-COOH), s výnimkou prolínu, ktorý namiesto primárnej aminoskupiny (NH2) obsahuje sekundárnu aminoskupinu (-NH) a v bielkovinách sa vyskytuje hlavne ako derivát hydroxyprolín.
Vo výžive prežúvavcov sa za esenciálne (nenahraditeľné) aminokyseliny považujú tie, ktoré sú dodávané endogénne, a neesenciálne (nahraditeľné) aminokyseliny sú dodávané exogénne.
- Neesenciálne aminokyseliny sú syntetizované endogénne živočíšnym tkanivom z metabolitov intermediárneho metabolizmu a skupín aminokyselín. Môžu byť syntetizované z iných neesenciálnych aminokyselín alebo v prípade potreby z esenciálnych aminokyselín (patria sem: alanín, kyselina asparágová, asparagín, cysteín, kyselina glutámovú, glutamín, glycín, prolín, serín a tyrozín).
- Esenciálne aminokyseliny si organizmus nevyrába sám a ak áno (arginín a histidín), tak v malom množstve (patria sem: histidín, arginín, izoleucín, leucín, lyzín, metionín, fenylalanín, treonín, tryptofán a valín).
Využitie proteínov a procesy degradácie proteínov sa uskutočňujú ich hydrolýzou, ktorú vykonávajú enzýmy vylučované bachorovými proteolytickými mikroorganizmami, ktoré ich transformujú na peptidy a aminokyseliny. Uvoľnené aminokyseliny sú absorbované mikrobiálnym proteínom alebo sa môžu premeniť na amoniak. K degradácii proteínov dochádza vďaka multienzymatickému systému spojenému s bunkovými membránami bachorových baktérií. Je potrebné dosiahnuť maximálnu efektívnosť syntézy mikrobiálnych bielkovín a zabezpečiť, aby časť bielkovín krmiva nebola degradovaná v prostredí bachora, ale aby prešla do tenkého čreva. Mikrobiálny proteín sa dostane do čreva zvieraťa spolu s proteínom nedegradovaným v bachore a slúži ako zdroj aminokyselín na udržanie, rast a produkciu mlieka. 50 až 90 % mikrobiálneho proteínu prechádza do čreva.
Extracelulárna degradácia začína hydrolýzou proteínových molekúl, výsledkom čoho sú oligopeptidy. Následne oligopeptidy prechádzajú procesom hydrolýzy a transformujú sa na aminopeptidázy, uvoľňujú sa dipeptidy, ktoré podstupujú ďalší proces hydrolýzy, a uvoľňujú sa aminokyseliny. Aminokyseliny a peptidy, ktoré sú výsledkom procesu hydrolýzy, sú následne prijímané bachorovými baktériami a môžu byť začlenené do mikrobiálneho proteínu alebo deaminované a metabolizované, pričom sa uvoľňuje amoniak a vytvárajú sa alfa-ketokyseliny, ktoré sa neskôr premenia na unikavé mastné kyseliny. Degradovateľnosť bielkovín krmiva v bachore vykonávajú bachorové baktérie na povrchu bachorovej šťavy a iba 10 % degradácie sa pripisuje voľným baktériám v bachore.
Štúdia z roku 2021 (Gilbreath a kol., 2021) naznačuje, že kŕmne doplnky s aminokyselinami - buď s L-arginínom chráneným v bachore alebo nechráneným L-citrulínom u gravidných oviec alebo hovädzieho dobytka zlepšili prežitie embryí. Pretože diétny L-citrulín a L-glutamát nie sú degradované bachorovými mikroorganizmami, pridanie týchto dvoch aminokyselín môže byť novou užitočnou a cenovo efektívnou metódou na zlepšenie reprodukčnej účinnosti prežúvavcov.
Poďakovanie:
„Táto práca bola podporená Agentúrou na podporu výskumu a vývoja na základe Zmluvy č. APVV-22-0349“.
