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Alle lebenden Organismen, einschließlich Fisch und Krustentiere, benötigen kein Protein per se, aber Aminosäuren (AA), die Bausteine der Proteine. Alle AA enthalten strukturell drei gemeinsame Teile:eine zentrale Kohlenstoffbindung zu einem Wasserstoff, eine stickstoffhaltige Aminogruppe und eine Carboxylgruppe. Proteine, bestand aus wenigen bis zu Tausenden von AA, mit zahlreichen strukturellen und metabolischen Funktionen. In der Tierproduktion, die direkteste Folge von AA-Mängeln ist ein verringertes Wachstum. Traditionell, es war der wirtschaftliche Anreiz, was zur Verwendung von ergänzenden AA in der Nahrungsformulierung führte. Jedoch, Es hat eine allmähliche Entwicklung stattgefunden, bei der mehr Wert auf Nachhaltigkeit und eine vollständige Nährstoffversorgung gelegt wurde.
In Futtermittelformulierungen für Aquakulturen Methionin (Met) ist normalerweise die erste limitierende essentielle Aminosäure (EAA), insbesondere bei einer fischmehlarmen (FM) Ernährung. Es ist deshalb, muss eine zusätzliche Met-Quelle enthalten, um die Futtermittelspezifikation zu erfüllen, gezielt auf den Bedarf des Tieres an dieser speziellen LGR abzielen. Bei der Bewertung zusätzlicher Nährstoffe oder Zusatzstoffe zur Verwendung in der Futtermittelformulierung, drei Parameter müssen berücksichtigt werden:(i) Nährwert (biologische Wirksamkeit) des ergänzenden Nährstoffs, (ii) Stabilität, Homogenität usw. während des Futtermittelherstellungsprozesses und (iii) physikalische Eigenschaften der Nährstoffquelle während der Fütterungspraxis.
Es gibt mehrere kommerziell erhältliche Met-Quellen auf dem Markt wie DL-Met (DL-Methionine for Aquaculture), DL-Methionyl-DL-Methionin (AQUAVI® Met-Met), L-Met (L-Methionin), Methionin-Hydroxy-Analog-freie Säure (MHA-FA oder flüssiges MHA) und Methionin-Hydroxy-Analog-Calciumsalz (MHA-Ca). Sowohl Land- als auch Wassertiere können kristalline AA wie Methionin verwenden; jedoch, die biologische Verfügbarkeit der verschiedenen Methioninquellen ist sehr unterschiedlich. Die Unterschiede in der biologischen Verfügbarkeit spiegeln die Unterschiede in der Produktmatrix wider, Verdaulichkeit, Transportmechanismus und metabolische Umwandlungsanforderungen.
DL-Met, sowie das Dipeptid DL-Methionyl-DL-Methionin (Met-Met), sind das racemische Gemisch aus D- und L-Isomer von Methionin und sind im Handel als Futtermittelzusatzstoff erhältlich, mit 99% DL-Met und 95% Met-Met (95% DL-Methionyl-DL-Methionin und 2% DL-Met) Reinheit, bzw. Da nur das L-Isomer vom Tierkörper zur Proteinsynthese verwertet werden kann, D-Isomer wird metabolisch zuerst durch Oxidation zu Keto-Methionin durch das Enzym D-Aminooxidase in L-Isomer umgewandelt und dann durch Transaminase-Enzym zu L-Met transaminiert. Die Enzyme, die für die Umwandlung der D-Form in die L-Form benötigt werden, sind bei Fischen und Garnelen ebenso wie bei Geflügel und Schweinen kein geschwindigkeitsbegrenzender Faktor.
Auf der anderen Seite, MHA-Ca und MHA-FA sind ebenfalls racemische Mischungen seines D- und L-Isomers. MHA-Ca besteht zu etwa 84 Prozent aus MHA-Monomer, 12 Prozent Kalzium und vier Prozent Wasser und MHA-FA, 65 Prozent Monomer, 23 Prozent Dimere/Trimere und die restlichen 12 Prozent Wasser.
Chemisch, sowohl MHA-Ca als auch MHA-FA können nicht als AA eingestuft werden. AA enthält sowohl eine Carboxyl- (COOH) als auch eine Aminogruppe (NH2), jedoch, in Methionin-Hydroxy-Analog, die NH2-Gruppe ist durch eine Hydroxyl-(OH)-Gruppe ersetzt und kann daher nicht als Aminosäure klassifiziert werden (Dibner 2003). Methionin-Hydroxy-Analogon muss eine Reihe von metabolischen Umwandlungen durchlaufen, um von den Tieren verwertet zu werden. Durch eine Dehydrogenase-Reaktion, es wird zunächst in ein a-Keto-Analogon von Methionin und dann über eine Transaminase-Reaktion in das verwertbare L-Methionin umgewandelt.
Schließlich ist L-Met auch als Futtermittelzusatzstoff mit 99-prozentiger Reinheit im Handel erhältlich und erfordert keine Umwandlung, da die L-Form vom Körper verwertet werden kann. Es wird jedoch vom Nationalen Forschungsrat auf der Grundlage von Ernährungsstudien (NRC, 2011), Fische und Garnelen können D-Met verwenden, um L-Met auf äquimolarer Basis zu ersetzen.
Evonik Animal Nutrition hat kürzlich eine kritische Überprüfung erstellt, Aktualisierung der Originalpublikation mit dem Titel "Relative bioavailability of methionine sources in fish" (Lemme, 2010), mit den neuesten wissenschaftlichen Veröffentlichungen und Industrieversuchsdaten zu Fischen und Garnelen.
Mehrere Studien, in denen der Nährwert von MHA-Produkten mit DL-Met verglichen wurde, die in Fischen durchgeführt wurden, kamen zu dem Schluss, dass sowohl MHA-FA als auch MHA-Ca signifikant weniger verfügbar sind als DL-Met (Lemme 2010; Lemme et al. 2012; Figueiredo-Silva et al. 2014; Powell et al. 2017). Durch Anwenden einer Regressionsanalyse und Vergleichen der Steigungen für die Gewichtszunahme zwischen Met-Quellen, zeigten, dass der Nährwert von MHA-Ca im Verhältnis zu DL-Met zwischen 22 Prozent bei Niltilapia und Kanalwels bis 62 Prozent bei Rottrommel variierte, bezogen auf das Gewicht (Gew./Gew.).
An dieser Stelle lohnt es sich, die Bedeutung von äquimolar und wt/wt-Basis an einem einfachen Beispiel zu erläutern. Laut NRC (2011) "auf der Grundlage verfügbarer experimenteller Beweise, der Ausschuss hält es für vernünftig anzunehmen, dass die biologische Wirksamkeit von HMB (2-Hydroxy-4-(methylthio)buttersäure, bekannt als MHA) für Fische etwa 75 bis 80 % der von DL-Met auf äquimolarer Basis beträgt". Verhältnis, Ergebnisse aus wissenschaftlichen In-vivo-Experimenten zur Bestimmung der relativen Bioverfügbarkeit der getesteten Nährstoffquellen durch die Analyse der wichtigsten Wachstumsleistungsparameter eines Dosis-Wirkungs-Versuchs unter Verwendung von Regressionsanalysen. Die Übersetzung auf die Gew./Gew.-Basis erfolgt durch Multiplikation des äquimolaren Verhältnisses der beiden Met-Quellen mit dem Wirkstoff des Produkts. Wie oben erwähnt, hat DL-Met eine Reinheit von>99 Prozent Methionin und MHA-Ca 84 Prozent 2-Hydroxy-4-(methylthio)butansäure. mit einer äquimolaren Basis von 77 Prozent, MHA-Ca weist im Vergleich zu DL-Met eine biologische Wirksamkeit von etwa 65 Prozent auf Gew./Gew.-Basis auf [77 (äquimolar) x 0,84 (MHA-Gehalt im MHA-Ca-Produkt) =65 %].
Weitere Studien zum Vergleich von DL-Met und L-Met zeigten eine nicht statistisch signifikante, aber etwas geringere Bioverfügbarkeit von L-Met (82-83 %) im Vergleich zu DL-Met bei Salmoniden. Dies erfordert weitere Untersuchungen, stimmt jedoch mit früheren Daten überein, die bei Lachs erhalten wurden (Sveier et al. 2001), Regenbogenforelle (Kim et al. 1992) und in Hybrid-Streifenbarsch (Keembiyehetty und Gatlin III, 1995), zeigt, dass D- und/oder DL-Met mindestens genauso wirksam sind wie L-Met. Die simultane Regressionsanalyse einer kürzlich in Indonesien durchgeführten Studie in L. vannamei ergab, dass die Ernährungseffizienz von Met-Met im Vergleich zu L-Methionin 194 Prozent beträgt, basierend auf dem Biomassegewinn. 190 Prozent für SGR und 212 Prozent basierend auf FCR; Fakten und Abbildung 1634). Weitere Studien in L. vannamei mit Met-Met zeigen eine höhere Bioverfügbarkeit von 178 Prozent bis zu 298 Prozent im Vergleich zu DL-Met, die eine durchschnittliche Bioverfügbarkeit von Met-Met von mindestens 200 Prozent im Vergleich zu DL-Met festlegt sowie im Durchschnitt eine 65-prozentige Bioverfügbarkeit für MHA-CA im Vergleich zu DL-Met, wie sie in der Thailand-Studie validiert wurde.
Es ist nicht nur der Nährwert der verschiedenen Met-Quellen, aber die physikalischen Eigenschaften der Produkte sind ebenso wichtig. Die Futtervermahlung erfordert besondere Aufmerksamkeit hinsichtlich der Verbackungsneigung und Fließfähigkeit der verschiedenen Met-Quellen sowie der Mischbarkeit und homogenen Verteilung der kritischen und kostspieligen Nährstoffe in den Futtermitteln. Somit, die durchschnittliche Partikelgröße gilt als einer der Hauptfaktoren für die Mischhomogenität in den Futtermitteln.
Schließlich, ein kritischer Parameter in Aquakulturfuttermitteln ist die Löslichkeit und Auswaschung der ergänzenden Nährstoffe, wie Met, zumal die Fütterung ausschließlich in Salz- oder Süßwasser erfolgt. In-vitro-Tests haben gezeigt, dass die Wasserlöslichkeitsgrade jeder der kommerziell erhältlichen Met-Quellen ebenfalls signifikant variieren. Das Dipeptid (Met-Met) ist im Vergleich zu anderen kommerziell erhältlichen Met-Quellen fünf- bis zehnmal weniger wasserlöslich. Da das Auswaschen der Nährstoffe aus den Pellets stark mit dem Fütterungsverhalten der anvisierten Aquakulturarten zusammenhängt. Met-Met eignet sich besser für Krebstiere, bei denen das Futter längere Zeit im Wasser verweilt, bevor es vollständig verzehrt wird.
Von Dr. Alexandros Samartzis Senior Technical Service Manager, Evonik
