Статья написана на основе материалов исследования https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/854/1/012082
Баланс аминокислот (АК) имеет решающую роль во многих физиологических процессах организма животных. На основании большого количества отчетов и работ, опубликованных в научной и профессиональной литературе за последние несколько десятилетий, была разработана концепция функциональных АК. Она определяет АК, как ключевые в регуляции метаболизма для улучшения здоровья, продуктивного долголетия, роста, продуктивности и воспроизводства. Так, например, контроль уровня глутамина и аргинина в рационе может максимально увеличить потенциал роста молодых животных и предотвратить ряд заболеваний таких, как некротизирующий энтероколит и внутриутробную задержку роста. Декларирование состава и содержания АК в кормах для животных является обязательным во многих странах. Контроль за содержанием АК должно осуществляться с помощью лабораторных анализов кормов и сырья.
А вы знали, что различные виды АК играют важную роль в формировании вкуса мяса? Действительно установлено, что баланс АК в кормах для животных может улучшить вкусовые качества мяса. Особенно важную роль для вкуса свиного мяса играют следующие АК: триптофан (Trр), треонин (Thr), аргинин (Arg), лизин (Lys) и лейцин (Leu). L-триптофан (L-Trp) считается третьей по значимости АК для животных после лизина и метионина. Исследования показали, что триптофан улучшает качество свиного мяса за счет снижения стресса.
Стресс перед убоем может повлиять на качество мяса и привести к тому, что оно станет бледным и мягким. Триптофан снижает стресс путем стимулирования секреции серотонина в головном мозге, что положительно влияет на качество свинины.
Триптофан - еще одна ВСА (branched-chain amino acids, аминокислоты с разветвлёнными цепями), которая участвует в синтезе мышечного белка. Добавление триптофана в корм значительно увеличило рост и суточный прирост. Аргинин также является важной АК для синтеза белка. Добавка 1% аргинина увеличила прирост массы тела на 6,5% и содержание скелетно-мышечной массы в туше на 5,5% при одновременном снижении содержания белка в мышцах.
Лизин повышает аппетит у животных, повышает устойчивость скота к различным заболеваниям и участвует в жировом обмене. Лейцин регулирует внутриклеточные сигнальные пути мышечных клеток, тем самым усиливая синтез белка в скелетных мышцах.
Как и большинство животных, домашняя птица нуждается в АК в качестве источника белка для роста мышц. Наиболее важными для птицы являются аргинин, лизин, метионин, цистин и триптофан. Их контроль в сырье и балансирование в рационе является обязательным.
Некоторые ВСА, такие как глицин, гистидин, лейцин, изолейцин, фенилаланин, триптофан и валин, включаются в состав кормов некоторыми производителями птичьих кормов и считаются важными для кормления птицы. Любой дефицит АК приводит к замедлению роста, снижению размера яиц и продуктивности.
Смесь нескольких АК, таких как цистин, глицин, пролин, которые ранее считались не ЕАК (Essential Amino Acids, незаменимые аминокислоты) в питании кур, используют в составе кормовых добавок. В дальнейшем эти АК стали использоваться в рационах для улучшения показателей роста.
Существует множество определенных стандартов по содержанию АК в рационах цыплят в первые три недели жизни. Эталонные значения приведены в стандарте Дина и Скотта, стандарте Хьюстона и Скотта, модифицированном стандарте Сассе и Бейкера.
Общим для всех этих стандартов, определяющих содержание АК в рационе кур, является то, что их рацион включает: все ЕАК, несколько АК (Cys, Glu, Gly, Pro и Tyr), которые синтезируются либо из ВСА, либо из α-кетокислот. ВСА или α-кетоглутарата плюс аммиак в разной степени синтезируются животными; и нет данных по аланину (Ala), аспартата (Asp), аспарагина (Asn), Gln и серина (Ser).
В нескольких недавних публикациях рекомендации NRC по АК были оспорены как неадекватные для современных штаммов домашней птицы. Количество Lys, необходимое в день для курицы, несущей белое яйцо, составляет 690 мг, или 0,69 г. Таким образом, рацион несушки, несущей белое яйцо, потребляющей 100 г корма в день, должен составлять 0,69%.
Куры обладают высоким базальным метаболизмом и нуждаются в строго сбалансированном рационе с высокой энергией. Фаза выращивания и пол могут играть важную роль в определении соотношения АК в корме. Так, например, обширные исследования с лизином показали, что у самцов потребность в нем выше, чем у самок.
Многочисленные исследования показали, что для достижения максимального прироста массы самцов птицы в кормах требуется более высокое содержание только лизина. То есть потребность в лизине зависит от пола, а содержание других АК не влияет, что усложняет использование идеальных соотношений для цыплят-бройлеров. Таким образом, при раздельном кормлении цыплят-бройлеров потребность в лизине у самок на 10% ниже, чем у самцов, это означает, что коэффициенты (к Lys) для всех других незаменимых АК должны быть скорректированы в сторону увеличения примерно на 10%.
Наиболее простым решением проблемы гендерных различий в соотношениях является использование потребности самцов в лизине вместе с идеальными соотношениями для самцов.
Модель NRC показывает эти снижающиеся потребности в три периода роста: стартовый (0-3 недели), гроверный (3-6 недель), финишный-1 (3-6 недель) и финишный-2 (6-8 недель). В табл. 1 приведены уровни потребности птицы в АК.
За последние два десятилетия были предприняты успешные попытки уточнить структуру некоторых АК в рационах для лактирующих свиноматок и свиней путем добавления аргинина, глутамина, пролина, глицина и определения содержания их в молоке, а также путем определения роста молочных желез или изменения состава АК в организме.
Состав АК в рационах свиней-производителей приведен в табл. 2.
Каждый белок организма имеет свой индивидуальный специфический состав АК, скорость регенерации и очередность развития каждой белковой ткани также изменяется вместе с другими тканями организма по мере роста животного. Таким образом, состав АК всего организма отражает накопленный состав АК.
Свободные АК не рекомендуется использовать в качестве добавок в рационах жвачных животных, поскольку они быстро распадаются в рубце. Необходимо обеспечить баланс, чтобы АК, защищенные от распада в рубце, оставались доступными для всасывания в кишечнике.
Эти соединения должны быть стабильны как в гранулированном виде, так и при включении в комбикорма грубых кормов с низким содержанием pH как, например, в силосе.
Аминокислоты изучаются уже несколько десятилетий в связи с их многочисленным значением в биологических процессах. До появления масс-спектрометрии предпринимались многочисленные усилия для достижения наилучшего разрешения АК в сложных матрицах с помощью производных реагентов. За исключением тирозина, триптофана и фенилаланина, большинство АК не имеют хромофорных групп. Поэтому для перевода этих соединений в исходное состояние требуется дериватизация.
С момента открытия нингидриновой реакции для дериватизации АК несколько десятилетий назад, были достигнуты значительные успехи в разработке методов с использованием множества дериватизирующих реагентов. Вкратце, дериватизация может быть выполнена с использованием трех основных подходов: режим постсепарационной дериватизации, обычно используемый в жидкостной хроматографии (ЖХ), режим предварительной сепарации, используемый в жидкостной хроматографии (ЖХ), газовой хроматографии (ГХ) и капиллярном электрофорезе (КЭ), и внутрикапиллярный режим, применяемый только в капиллярном электрофорезе (КЭ).
КЭ — это микроаналитический метод разделения АК. Его преимущества перед методом высокоэффективной жидкостной являются скорость применения и отсутствие необходимости в градиентном элюировании.
КЭ с непрямым УФ-детектированием применяли для анализа девяти АК (Asp, Glu, Cys, Tyr, Asn, Pro, Gln, Leu и Try). АК готовят путем разведения в дистиллированной воде из их порошкообразных форм до концентрации 150 мкг/мл для разработки метода и изучения воспроизводимости.
Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) использует магнитные свойства ядра атомов для анализа и является одним из наиболее мощных аналитических методов определения органических и неорганических соединений. Сложность оборудования и дороговизна прибора приводят к тому, что этот метод редко применяется для рутинного определения.
Для определения АК в гетерогенных образцах, а также в кормах для животных использовались различные методы, основанные на ГХ. ГХ-МС является одним из наиболее распространенных методов анализа АК. Преимущества ГХ-МС перед другими хроматографическими методами — высокое разрешение и отличная производительность.
Основным ограничением этого метода является то, что АК не являются летучими соединениями, поэтому их необходимо превращать химическими производными в парообразные соединения перед анализом.
Является современным высокоэффективным методом определения аминокислотного состава, «золотым стандартом» для анализа кормов с низким и высоким содержанием белка. Метод соответствует требованиям регламента комиссии ЕС 2073/2005.
Метод основан на экстракции биогенных аминов вместе с аминокислотами, растворами органических кислот из субстрата, с последующим применением полученного экстракта для хроматографического определения. Поскольку детектирование биогенных аминов как таковых затруднено, в данном методе используется постколоночная дериватизация – получение производных анализируемого вещества, обладающих иными аналитическими свойствами (например, иным УФ-спектром, флуоресценцией, термической стабильностью, летучестью и пр.).
В качестве подвижных фаз используются смеси трифторуксусной кислоты и воды в различных соотношениях, смесь метанола и воды, уксусной кислоты и ацетонитрила. В качестве производных наиболее часто используются орто-фтальдегид (OPA), (9H-флуорен-9-ил) метилхлороформат (FMOC), 6-аминохинолил-N-гидроксисукцинимидилкарбамат (AQC) и фенил изотиоцианат (PITC).
Для повышения селективности были разработаны альтернативные методы. В течение последних 15 лет для анализа АК была разработана масс-спектрометрия LC-electrospray-tandem (LC-ESIMS/MS). Были опубликованы методы ЖХ-ЭСИ-МС/МС для анализа недоватизированных или дериватизированных АК. Методы ЖХ-ЭСИ-МС/МС хорошо согласуются с общепринятыми методами анализа АК.
Zhang и др. указывают, что три метода — ВЭЖХ с постколонкой, ВЭЖХ и ЖХ/МС/МС - дают сходные результаты (100% восстановления) для большинства АК.
Аминоанализатор стал широко распространенным аналитическим методом для определения состава АК в различных областях исследований. АК разделяются на МЭК с детектором на видимой длине волны (IECVIS) и определяются по реакции с нингидрином спектрофотометрически при 570 нм (440 нм для пролина). Этот метод был наиболее распространенным на протяжении нескольких десятилетий и до сих пор широко используется. Он является официальным в соответствии с Постановлением Комиссии (ЕС) № 152/2009.
МЭК требует дериватизации АК, которая может быть проведена послеколоночной дериватизацией с использованием нингидрина. Постколоночная дериватизация нингидрином на протяжении многих лет является предпочтительным методом для многих лабораторий. Большинство систем способны разрешать и количественно определять около 40 пиков АК в типичном образце.
Очень важно, чтобы анализ состава АК был простым и быстрым. Количественное определение АК в матрицах должно проводиться по отношению к известным эталонам или калибровочным стандартам.
Требования к содержанию АК в кормах для животных четко определены в различных нормах и рекомендациях, таких как NRC. Требования зависят от вида и возраста животных. АК должны поступать либо в составе белка, либо в виде синтетических АК в кормах, чтобы удовлетворить потребности животных.
С другой стороны, АК влияют не только на качество мяса и продуктов животного происхождения, как ценных пищевых продуктов, но и обусловливают цвет, вкус и аромат продуктов питания. Содержание АК и качество белков в мясе животных во многом зависит от содержания и соотношения АК в кормах.
Учитывая значимость отрасли производства кормов для животных и растущую потребность в здоровой и богатой белками пище, необходимо направить все имеющиеся ресурсы на разработку надежных и точных аналитических методов оценки качества кормов для животных.
Узнать подробности и заказать исследование: agroplem.ru
г. Москва, Каширское шоссе, д. 49
