Dr inż. Ryszard Gilewski
Prof. dr hab. Stanisław Wężyk

Aminokwasy stosowane w żywieniu jednożołądkowych zwierząt – w tym drobiu, są azotowymi związkami, strukturalnymi składnikami białek, uzyskiwanymi w wyniku fermentacji lub chemicznej syntezy. Dodawane do karmy, poprawiają biologiczną wartość naturalnych białek pasz. Drób żywiony jest głównie paszami pochodzenia roślinnego, które różnią się aminokwasowym składem białka od organizmów zwierzęcych.

Aminokwasy dzielą się na endogenne, syntetyzowane przez organizm i egzogenne – które organizm musi przyjmować wraz z pożywieniem. Aminokwasy endogenne są produkowane przez organizm w ilości zaspakajającej jego zapotrzebowanie głównie na alaninę, kwas asparaginowy, kwas glutaminowy, glicynę i prolinę oraz tzw. względnie egzogenne tj. histydynę, argininę, serynę, cysteinę oraz tyrozynę, wytwarzane w ilościach, które nie pokrywają zapotrzebowania organizmu, w różnych okresach życia (Siegert i Rodehutscord, 2018).
Aminokwasy egzogenne takie jak izoleucyna, leucyna, lizyna, metionina, fenyloalanina, treonina, tryptofan i walina, muszą być dostarczane kurczętom, w okresie wzrostu i rozwoju – codziennie – wraz z paszą.
Większość egzogennych, aminokwasów (AA), odkrytych w XIX w., podzielono na niezbędne i na zbędne (nieistotne) AA – odgrywające mniejszą rolę w składzie mieszanek paszowych. Coraz większa znajomość wymagań drobiu w odniesieniu do niezbędnych AA, umożliwiła obniżenie w paszy poziomu białka surowego (CP), bez spowodowania niedoboru aminokwasów. Wg NRC z 1960 r., w paszy dla kurcząt brojlerów od 0 do 8 tygodnia życia, było 28% CP, a w 1994 r., zalecano dla brojlerów do 21 dnia życia – 23% CP, a obecnie tylko 21- 22% CP.
Dalsze zmniejszenie udziału CP w paszy jest korzystne ze względów ekonomicznych i niepożądanych skutków, spowodowanych żywieniem kurcząt paszami z nadmiarem białka surowego (CP). Rosnące na całym świecie zapotrzebowanie na mięso i inne produkty zwierzęce oraz ograniczanie powierzchni gruntów ornych skutkuje niedoborem wysokobiałkowych pasz. Wyższe ceny zbóż, utrudniają dostępność żywności w krajach rozwijających się (Fazeni i Stenműller, 2011). Karmienie zwierząt białkiem, powyżej ich potrzeb, zwiększa wydalanie z odchodami związków azotowych, wpływając ujemnie na środowisko. Można ograniczyć zawartość CP w paszy dla drobiu, bez niepożądanego wpływu na jego wydajność, uwzględniając wymagany udział zbędnych AA, takich jak glicyna i seryna (Siegert i M. Rodehutscord, 2018).

 

Obniżanie poziomu surowego białka

Prowadzone są badania nad obniżeniem poziomu CP w paszy, bez ujemnego wpływu na jej wykorzystanie i przyrosty kurcząt. Wg Dean i in., (2006), brojlery żywione paszą zawierającą poniżej 19-20% CP, przy zapewnionym poziomie niezbędnych AA, charakteryzowały się gorszą produkcyjnością.  W wielu badaniach wykazano, że zmniejszony w paszy udział CP o niezbędne AA, nie wpływa na produkcyjności ptaków. Nie stwierdzono też wpływu niespecyficznych, zbędnych AA na przyrosty kurcząt, natomiast z innych badań wynika, że przy żywieniu kurcząt paszami niskobiałkowymi, należy uwzględnić odpowiedni udział specyficznych, zbędnych AA (Siegert i Rodehutscord, 2015). Corzo i in. (2005) badając wpływ dodawanej do paszy glicyny i seryny na wzrost kurcząt, nie stwierdzili oddziaływania glicyny na przyrosty kurcząt, w porównaniu z brojlerami żywionymi paszą zawierającą 22% białka.

 

Związek między glicyną a seryną

Glicyna może być metabolizowana z seryny przez podział grupy hydroksymetylowej seryny. Reakcję można odwrócić, dodając CH3 z kwasu tetrahydrofoliowego (Veliśek i Cejpek, 2006).
Glicyna i seryna są zwykle oceniane w badaniach nad żywieniem drobiu, a ich wpływ jest przedstawiany jako suma obu AA (gly+ser). Wg Dean i in. (2006), wartość fizjologiczna równoważnika glicyny (Glyequi), jest sumą poziomu glicyny i molowego równoważnika seryny.

 

Białka związane z glicyną i seryną

Kolagen i elastyna, są białkami związanymi z glicyną, a w procesie przetwarzaniu tuszek brojlerów, mała wytrzymałość ich skóry, wynika z niewielkiej zawartości kolagenu, którego za mało było w paszy, co obniża jakość tuszki.
Keratyna jest bogata w glicynę i w serynę. U drobiu, keratyna znajduje się głównie w pierzu i pazurach, a ptaki żywione paszą o niskim udziale glicyny, wykazują wady okrywy piór.
Mucyna znajduje się w białkach seryny, obecnej w miejscu przyłączenia kilko-cukrowych łańcuchów, o dużym udziale mucyn. Ich fizjologiczną funkcją, jest smarowanie nabłonka jelita, proteolitycznymi enzymami, chroniąc go przed zakwaszeniem oraz tworząc selektywną barierę dla składników pokarmowych. Mucyny wiążą się także z komensalnymi bakteriami, które oddziałując na układ odpornościowy, chronią nabłonek przed patogenami oraz stanowią substrat do bakteryjnej fermentacji. Wydzielanie mucyny przez jelita brojlerów zwiększa się proporcjonalnie do ilości glicyny i seryny w paszy.

 

Produkty metabolizmu glicyny lub seryny

Kwas moczowy u drobiu, wydziela składnik metabolizowanego azotu – amoniak. Tworzenie cząsteczki kwasu moczowego wymaga cząsteczki glicyny do zbudowania pierścieni purynowych, od których jest zależna synteza białek, DNA i proliferacja komórek. Kreatynina. Glicyna jest integralną częścią kreatyniny i argininy i może być dostarczana przez paszę pochodzenia zwierzęcego lub wytworzona przez organizm ptaka.
Synteza cysteiny: większość gatunków drobiu, uzyskuje cysteinę z metioniny. Seryna jest potrzebna, gdy z homocysteiny powstaje cystahionina, która następnie przekształca się w cysteinę i amoniak (Valiśek i Cejpek, 2006).
Sole kwasów żółciowych w pierwotnej formie syntetyzowane są w wątrobie z cholesterolu, a następnie wiążą się mniej lub bardziej z glicyną lub tauryną. U kurcząt brojlerów, sole żółciowe są wyłącznie sprzężone z tauryną. U kur nieśnych i brojlerów, niedobór glicyny wpływa na strawność tłuszczu. Wg Han i Thacker (2011) poziom żółci zależy od ilości glicyny w paszy, a Hofamann i in. (2010) stwierdzili, że tworzenie przez żółć – soli żółciowych, było szczególnie niskie u kurcząt brojlerów.

 

Reakcja kurcząt brojlerów na glicynę i dodatki paszowe

Badania nad pochodzeniem zbędnych AA, prowadzono głównie na kurczętach brojlerach do 21 dnia życia oraz starszych, wykazując różną reakcję na paszowy Glyequi.
Wg Powell i in., (2011), wpływ glicyny i seryny na wskaźnik wykorzystania paszy na wzrost, wynika z przekształcenia metioniny w cysteinę, w obecności seryny. Po dodaniu glicyny do paszy deficytowej w cysteinę, a zawierającą odpowiednie aminokwasy siarkowe (TSAA), włączanie metioniny, nie zwiększało wzrostu, ale dodanie cysteiny powyżej normy, zmniejszało pozytywny wpływ dodawanej glicyny. Pasze nisko białkowe, często są doskonalone wzbogacaniem ich takimi składnikami jak dl-metiononą lub jej analogami. Ponieważ zwykle nie dodaje się cysteiny, stosunek metioniny do TSAA (Met:TSAA) w pokarmie rośnie po uzupełnieniu go dl-metioniną, bez względu na specyficzne wymaganie cysteiny. Pokrycie zapotrzebowania na metioninę i cysteinę zmniejsza konieczność przemiany metioniny w cysteinę. 

Wpływ endogennych prekursorów glicyny i seryny

Treonina może ulegać przemianie na glicynę (Melendes-Hevia i in.,2009). Innym prekursorem jest cholina, która z betaniną jest przemieniana na glicynę – w obecności homocysteiny. Innymi prekursorami glicyny są glikoksylaty, połączone z alaniną i trójmetyl lizyną, gdy wytwarzana jest glicyna, jako uboczny produkt syntezy karnityny. Glikoksylaty nie mają znaczenia w żywieniu brojlerów, a możliwość przemiany glicyny z trójmetyl lizyny – jest mała. Cykl glioksylanowy, będący odmianą cyklu kwasu trójkarboksylowego, jest anaboliczną ścieżką występującą w roślinach, bakteriach i grzybach i polega na przekształcaniu acetylo-CoA w bursztynian – w celu syntezy węglowodanów.
Treonina: Zależność między udziałem w paszy Glyequi a treoniną przedstawili Corzo i in., (2009), a ilościowo Siegert i in. (2015). Zwiększenie udziału treoniny zawierającej aminokwasy siarkowe (TSAA), zmniejszyło katabolizm innych AA, zmniejszając zapotrzebowanie na Glyequi do tworzenia kwasu moczowego. Katabolizmem jest ogół chemicznych reakcji metabolizmu, powodujących rozpad złożonych chemicznych związków – na prostsze cząsteczki.
Arginina i glicyna są prekursorami kwasu guanidyno octowego, który następnie tworzy kreatynę. Stwierdzono istotny wpływ interakcji na kombinację kreatyny, kwasu guanidyno octowego, argininy i glicyny na cechy produkcyjne brojlerów. Brak jednak informacji nt. równoczesnego wpływu różnych kombinacji udziału w paszy Glyequi, argininy i kwasu guanidyno octowego.

 

Stan i perspektywy zmniejszenia udziału białka surowego w paszy dla kurcząt brojlerów

Nie należy się spodziewać wzrostu wydajności brojlerów, przy zmniejszaniu udziału wolnej glicyny w paszy zawierającej <19% surowego białka. Takie pasze mogą być wykorzystywane w wielkotowarowej, intensywnej produkcji brojlerów. Wg Siegert i in. (2015), procentowy udział lizyny w paszy, którą żywiono brojlery od 7 do 21 dnia życia, był podobny (16,7%), jak w mieszance paszowej, zawierającej ponad 20% CP i odpowiednim udziale Glyequi. Zaobserwowano podobny wzrost wydajności przy żywieniu paszą kukurydzano-sojową, zawierającą 16,3% CP i odpowiedni poziom niezbędnych AA i Gluequi (Hofmann i in., 2018). Tempo wzrostu brojlerów spadło, gdy żywiono je paszą zawierającą 14,7% CP, przy odpowiednim poziomie AA i Gluequi. Glicyna i seryna są pierwszymi zbędnymi AA, na które zapotrzebowanie zostało przedstawione w ujęciu liczbowym. Można oczekiwać dalszego obniżenia udziału CP w paszy, bez ujemnego wpływu na wydajność, gdy rola innych zbędnych AA będzie lepiej poznana, a zapotrzebowanie na nie – będzie właściwie docenione. W przypadku kurcząt brojlerów w wieku 21 – 35 dni stwierdzono, że Glyequi ogranicza wzrost z udziałem w paszy CP powyżej 16-17% (Belloir i wsp., 2017).

 

Wyniki badań nad innymi gatunkami młodego drobiu i kur nieśnych

Brak jest wyników badań nad stosowaniem Glyequi w żywieniu różnych gatunków młodego drobiu z wyjątkiem kurcząt brojlerów (Siegert i Rodehutscord, 2018). U kaczek rasy White Pekin, nisko białkową paszę, uzupełnioną glicyną, badali Xie i in. (2017), a u przepiórek – Wen i in., (2017), wykazując możliwość obniżenie udziału w niej CP, przy zachowaniu istotnego poziomu niezbędnych AA.
Uboga jest literatura dotycząca reakcji kur niosek na zbędne AA. Han i Thacker (2011) opisali u kur nieśnych liniowy wzrost spożycia paszy, produkcji jaj przy rosnącym udziale w niej Glyequi od 14,6 do 16,2 g/kg i 16,9% CP wykazując, że dodatek Glyequi, może mieć znaczenie dla kur nieśnych, mimo znacznego nieograniczania udziału CP. Gatunki drobiu nie różnią się istotnie pod względem metabolizmu. Interakcje między Glyequi i innymi składnikami pokarmowymi, stosowanymi w żywieniu kurcząt brojlerów, mają również istotne znaczenie dla młodych mięsnych i nieśnych gatunków drobiu (Siegert i Rodehutscord, 2018).

 

Zalecenia stosowania Glyequi w żywieniu kurcząt brojlerów

Uwzględnienie w paszy Glyequi, jest bardziej istotne niż udział niektórych niezbędnych AA. Waguespack i in. (2009) uważają Glyequi za czwarty, po metioninie+cysteinie, lizynie i treoninie dodatek, w paszy kukurydzano-sojowej dla kurcząt brojlerów, w wieku 1-18 dnia życia, ograniczający białkowe AA. Ospina-Rojas i in., (2014), podobne scharakteryzowali walinę i Glyequi, po metioninie z cysteiną, lizynie i treoninie, jako ograniczające aminokwasy w paszy kukurydziano-sojowej dla kurcząt brojlerów do 21 dnia życia.
Zapotrzebowanie na Glyequi znacznie się zmienia w zależności od poziomu w paszy innych składników pokarmowych takich jak treonina, arginina, cysteina i cholina. Wg Siegert i in., (2015, ilość azotu w kwasie moczowym, nie jest właściwym czynnikiem określającym zapotrzebowanie na Glyequi, na który zmienne zapotrzebowanie oznacza, że zalecenie dotyczące jego udziału paszy, winny uwzględniać dla drobiu duże marginesy bezpieczeństwa.
Zapotrzebowanie na Glyequi w paszy dla kurcząt brojlerów do 21 dnia życia wynosi 11-20 g/kg, przy czym najwyższy poziom jest osiągany, gdy tworzy się kwas moczowy, przy niewielkiej przemianie cysteiny z metioniny i przy dużym udziale w surowcach paszowych endogennych prekursorów, takich jak treonina i cholina.

 

Możliwości obniżenia w paszy udziału surowego białka

Wg żywieniowców, w paszy dla drobiu można obniżyć udział CP o 5-6%. Jednak brak dostatecznej wiedzy nt. dokładnego udziału i strawności AA w surowcach paszowych, nie pozwala na praktyczne wykorzystanie tych zaleceń.
Duże znaczenie ma lista dopuszczonych do stosowania w Unii Europejskiej surowców i dodatków paszowych z tym że udział Glyequi w białkach roślinnych jest względnie stały. Stosowanie wyłącznie pasz roślinnych i mineralnych preparatów paszowych powoduje, że udział Glyequi w paszy, zależy od udziału w mieszance CP. W innych regionach świata uboczne produkty pochodzenia zwierzęcego, wykorzystuje się, by podnieść w paszach poziom Glyequi. W tym celu można także używać glicynę i l-serynę, co jednak jest niedopuszczone w UE (Siegert i Rodehutscord, 2018 wg Komisji Europejskiej, 2014 r.).

 

Wnioski

Coraz bardziej restrykcyjne ustawodawstwo Unii Europejskiej, dotyczące szkodliwych emisji pochodzących z chowu zwierząt i oczekiwane podwyżki cen źródeł białka, wymaga dalszego obniżania udziału białka surowego w paszach. Wymaga to optymalizowania składu AA zgodnie z wymaganiami zwierząt. Dodatek Glyequi do paszy dla drobiu warunkuje obniżenie w niej poziomu CP, poniżej obecnych zaleceń. Kurczęta brojlery wymagają w paszy różnych ilości Glyequi, w zależności od innych składników diety. W związku z tym różne zalecenia dotyczące tego równoważnika glicyny, mogłyby się przyczynić do żywienia ptaków zgodnie z ich wymaganiami i do zmniejszenia emisji azotu z chowu i hodowli drobiu. Najskuteczniej można to wykorzystać, łącząc składniki roślinne z ubocznymi produktami pochodzenia zwierzęcego lub wolnymi AA.