رابطه بین پروتئین‌ها، پپتیدها و اسیدهای آمینه
پروتئین‌ها: ماکرومولکول‌های عملکردی که توسط یک یا چند زنجیره پلی‌پپتیدی تشکیل شده‌اند و از طریق مارپیچ‌ها، صفحات و غیره به ساختارهای سه‌بعدی خاصی تبدیل می‌شوند.
زنجیره‌های پلی‌پپتیدی: مولکول‌های زنجیره‌ای شکل که از دو یا چند اسید آمینه متصل به هم توسط پیوندهای پپتیدی تشکیل شده‌اند.
اسیدهای آمینه: واحدهای سازنده‌ی اصلی پروتئین‌ها؛ بیش از 20 نوع از آنها در طبیعت وجود دارد.
به طور خلاصه، پروتئین‌ها از زنجیره‌های پلی‌پپتیدی تشکیل شده‌اند که به نوبه خود از اسیدهای آمینه تشکیل شده‌اند.
فرآیند هضم و جذب پروتئین در حیوانات
پیش‌درمان دهانی: غذا با جویدن در دهان از نظر فیزیکی تجزیه می‌شود و سطح آن برای هضم آنزیمی افزایش می‌یابد. از آنجایی که دهان فاقد آنزیم‌های گوارشی است، این مرحله هضم مکانیکی محسوب می‌شود.
تجزیه اولیه در معده:
پس از ورود پروتئین‌های تکه‌تکه شده به معده، اسید معده آنها را دناتوره می‌کند و پیوندهای پپتیدی را آشکار می‌سازد. سپس پپسین به صورت آنزیمی پروتئین‌ها را به پلی‌پپتیدهای مولکولی بزرگ تجزیه می‌کند که متعاقباً وارد روده کوچک می‌شوند.
هضم در روده کوچک: تریپسین و کیموتریپسین در روده کوچک، پلی‌پپتیدها را بیشتر به پپتیدهای کوچک (دی‌پپتیدها یا تری‌پپتیدها) و اسیدهای آمینه تجزیه می‌کنند. سپس این‌ها از طریق سیستم‌های انتقال اسید آمینه یا سیستم انتقال پپتید کوچک به سلول‌های روده جذب می‌شوند.
در تغذیه حیوانات، هم عناصر کمیاب کلات شده با پروتئین و هم عناصر کمیاب کلات شده با پپتید کوچک، فراهمی زیستی عناصر کمیاب را از طریق کلات بهبود می‌بخشند، اما در مکانیسم‌های جذب، پایداری و سناریوهای قابل اجرا تفاوت قابل توجهی دارند. در ادامه، تجزیه و تحلیل مقایسه‌ای از چهار جنبه ارائه شده است: مکانیسم جذب، ویژگی‌های ساختاری، اثرات کاربرد و سناریوهای مناسب.
۱. مکانیسم جذب:
| شاخص مقایسه | عناصر کمیاب کلات شده با پروتئین | عناصر کمیاب کوچک کلات شده با پپتید |
|---|---|---|
| تعریف | کلات‌ها از پروتئین‌های ماکرومولکولی (مثلاً پروتئین گیاهی هیدرولیز شده، پروتئین آب پنیر) به عنوان حامل استفاده می‌کنند. یون‌های فلزی (مثلاً Fe²⁺، Zn²⁺) با گروه‌های کربوکسیل (-COOH) و آمینو (-NH₂) باقیمانده‌های اسید آمینه پیوندهای کئوردیناسیونی تشکیل می‌دهند. | از پپتیدهای کوچک (متشکل از ۲-۳ اسید آمینه) به عنوان حامل استفاده می‌کند. یون‌های فلزی، کلات‌های حلقه‌ای پنج یا شش عضوی پایدارتری را با گروه‌های آمینه، گروه‌های کربوکسیل و گروه‌های زنجیره جانبی تشکیل می‌دهند. |
| مسیر جذب | نیاز به تجزیه توسط پروتئازها (مثلاً تریپسین) در روده به پپتیدهای کوچک یا اسیدهای آمینه دارند که یون‌های فلزی کلات شده را آزاد می‌کنند. سپس این یون‌ها از طریق انتشار غیرفعال یا انتقال فعال از طریق کانال‌های یونی (مثلاً DMT1، انتقال‌دهنده‌های ZIP/ZnT) روی سلول‌های اپیتلیال روده وارد جریان خون می‌شوند. | می‌تواند به صورت کی‌لیت‌های دست‌نخورده مستقیماً از طریق ناقل پپتیدی (PepT1) روی سلول‌های اپیتلیال روده جذب شود. در داخل سلول، یون‌های فلزی توسط آنزیم‌های درون سلولی آزاد می‌شوند. |
| محدودیت‌ها | اگر فعالیت آنزیم‌های گوارشی کافی نباشد (مثلاً در حیوانات جوان یا تحت استرس)، کارایی تجزیه پروتئین پایین است. این امر ممکن است منجر به اختلال زودرس در ساختار کلات شود و به یون‌های فلزی اجازه دهد تا توسط عوامل ضد تغذیه‌ای مانند فیتات متصل شوند و باعث کاهش مصرف شوند. | از مهار رقابتی روده (مثلاً از اسید فیتیک) جلوگیری می‌کند و جذب آن به فعالیت آنزیم‌های گوارشی وابسته نیست. به ویژه برای حیوانات جوان با سیستم گوارشی نابالغ یا حیوانات بیمار/ضعیف مناسب است. |
۲. ویژگی‌های ساختاری و پایداری:
| مشخصه | عناصر کمیاب کلات شده با پروتئین | عناصر کمیاب کوچک کلات شده با پپتید |
|---|---|---|
| وزن مولکولی | بزرگ (۵۰۰۰ تا ۲۰۰۰۰ دالتون) | کوچک (۲۰۰ تا ۵۰۰ دالتون) |
| استحکام پیوند کلات | پیوندهای کوئوردیناسیونی چندگانه، اما ترکیب مولکولی پیچیده منجر به پایداری عموماً متوسط می‌شود. | ساختار پپتیدی کوتاه و ساده، امکان تشکیل ساختارهای حلقه‌ای پایدارتر را فراهم می‌کند. |
| قابلیت ضد تداخل | مستعد تأثیر اسید معده و نوسانات pH روده است. | مقاومت قوی‌تر در برابر اسید و قلیا؛ پایداری بالاتر در محیط روده. |
۳. اثرات کاربرد:
| شاخص | کلات‌های پروتئین | کلات‌های پپتیدی کوچک |
|---|---|---|
| فراهمی زیستی | وابسته به فعالیت آنزیم‌های گوارشی. در حیوانات بالغ سالم مؤثر است، اما کارایی آن در حیوانات جوان یا تحت استرس به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. | با توجه به مسیر جذب مستقیم و ساختار پایدار، فراهمی زیستی عناصر کمیاب 10٪ ~ 30٪ بیشتر از کلات‌های پروتئین است. |
| توسعه‌پذیری عملکردی | عملکرد نسبتاً ضعیف، عمدتاً به عنوان حامل عناصر کمیاب عمل می‌کند. | پپتیدهای کوچک خودشان عملکردهایی مانند تنظیم سیستم ایمنی و فعالیت آنتی‌اکسیدانی دارند و اثرات هم‌افزایی قوی‌تری با عناصر کمیاب ارائه می‌دهند (به عنوان مثال، پپتید سلنومتیونین هم مکمل سلنیوم و هم عملکردهای آنتی‌اکسیدانی را فراهم می‌کند). |
۴. سناریوهای مناسب و ملاحظات اقتصادی:
| شاخص | عناصر کمیاب کلات شده با پروتئین | عناصر کمیاب کوچک کلات شده با پپتید |
|---|---|---|
| حیوانات مناسب | حیوانات بالغ سالم (مثلاً خوک‌های در حال پروار، مرغ‌های تخم‌گذار) | حیوانات جوان، حیوانات تحت استرس، گونه‌های آبزی با بازدهی بالا |
| هزینه | کمتر (مواد اولیه به راحتی در دسترس، فرآیند ساده) | بالاتر (هزینه بالای سنتز و خالص‌سازی پپتیدهای کوچک) |
| تأثیر زیست‌محیطی | بخش‌های جذب نشده ممکن است از طریق مدفوع دفع شوند و به طور بالقوه محیط زیست را آلوده کنند. | نرخ بهره‌برداری بالا، خطر آلودگی محیط زیست کمتر. |
خلاصه:
(1) برای حیواناتی که نیاز بالایی به عناصر کمیاب دارند و ظرفیت هضم ضعیفی دارند (مثلاً بچه خوک‌ها، جوجه‌ها، لارو میگو) یا حیواناتی که نیاز به اصلاح سریع کمبودها دارند، کلات‌های پپتیدی کوچک به عنوان انتخاب اولویت‌دار توصیه می‌شوند.
(2) برای گروه‌های حساس به هزینه با عملکرد گوارشی طبیعی (مثلاً دام و طیور در اواخر مرحله پرواربندی)، می‌توان عناصر کمیاب کلات شده با پروتئین را انتخاب کرد.
زمان ارسال: ۱۴ نوامبر ۲۰۲۵
