Alla levande organismer, inklusive fisk och kräftdjur, kräver inte protein i sig, men aminosyror (AA), proteiners byggstenar. Alla AA innehåller strukturellt tre gemensamma delar:en central kolbindning till ett väte, en kväveinnehållande aminogrupp och en karboxylgrupp. Proteiner, bestod av få upp till tusentals AA, har många strukturella och metaboliska funktioner. Inom animalieproduktion, det mest direkta resultatet av AA-brister leder till minskad tillväxt. Traditionellt, det var det ekonomiska incitamentet, vilket resulterade i användningen av kompletterande AA i dietformuleringar. Dock, det har skett en gradvis utveckling med mer betoning på hållbarhet och total näringstillförsel.

I vattenbruksfoderformuleringar, Metionin (Met) är vanligtvis den första begränsande essentiella aminosyran (EAA), särskilt i dieter med låg fiskmjöl (FM). Det är därför, krävs för att inkludera en extra källa till Met för att uppfylla flödesspecifikationen, inriktar sig på djurets krav på just denna EAA. Medan man utvärderar kompletterande näringsämnen eller tillsatser för användning i foderformulering, tre parametrar måste beaktas:(i) näringsvärdet (biologisk effektivitet) av det kompletterande näringsämnet, (ii) stabilitet, homogenitet etc. under foderproduktionsprocessen och (iii) fysikaliska egenskaper hos näringskällan under utfodring.

Det finns flera kommersiellt tillgängliga Met-källor på marknaden som DL-Met (DL-Methionine for Aquaculture), DL-Metionyl-DL-Metionine (AQUAVI® Met-Met), L-Met (L-Metionin), Methionine Hydroxy Analog-fri syra (MHA-FA eller flytande MHA) och Methionine Hydroxy Analog kalciumsalt (MHA-Ca). Både landlevande och vattenlevande djur kan använda kristallint AA såsom metionin; dock, den biologiska tillgängligheten för de olika metioninkällorna skiljer sig mycket åt. Skillnaderna i biologisk tillgänglighet är en återspegling av skillnader i produktmatris, smältbarhet, transportmekanism och krav på metabolisk omvandling.

DL-Met, såväl som dipeptiden DL-Methionyl-DL-Methionine (Met-Met), är den racemiska blandningen av D- och L-isomer av metionin och är kommersiellt tillgängliga som fodertillsats, med 99 % DL-Met och 95 % Met-Met (95 % DL-Methionyl-DL-Methionine och 2 % DL-Met) renhet, respektive. Eftersom endast L-isomeren kan användas för proteinsyntesen av djurens kropp, D-isomer omvandlas metaboliskt till L-isomer först genom oxidation till keto-metionin av enzymet D-aminooxidas och transamineras sedan av transaminasenzym till L-Met. Enzymerna som krävs för omvandlingen av D-form till L-form är inte av en hastighetsbegränsande faktor i både fisk och räkor, fjäderfä och svin.

Å andra sidan, MHA-Ca och MHA-FA är också racemiska blandningar av dess D- och L-isomer. MHA-Ca består av cirka 84 procent MHA-monomer, 12 procent kalcium och fyra procent vatten och MHA-FA, 65 procent monomer, 23 procent dimerer/trimerer och resterande 12 procent vatten.

Kemiskt, både MHA-Ca och MHA-FA kan inte klassificeras som AA. AA innehåller både en karboxyl (COOH) och aminogrupp (NH2), dock, i Methionine Hydroxy Analogue, NH2-gruppen är ersatt av en hydroxylgrupp (OH) och kan av den anledningen inte klassificeras som en aminosyra (Dibner 2003). Methionine Hydroxy Analogue måste genomgå en rad metabolisk omvandling för att kunna användas av djuren. Genom en dehydrogenasreaktion, det omvandlas först till a-keto-analog av metionin och sedan till det användbara L-metioninet via en transaminasreaktion.

Slutligen är L-Met även kommersiellt tillgänglig som fodertillsats med 99 procent renhet och kräver ingen omvandling eftersom L-formen kan användas av kroppen. Det är dock tydligt uttalat av National Research Council baserat på näringsstudier (NRC, 2011), fisk och räkor kan använda D-Met för att ersätta L-Met på ekvimolär basis.

Evonik Animal Nutrition sammanställde en nyligen kritisk recension, uppdatera den ursprungliga publikationen med titeln "Relativ biotillgänglighet av metioninkällor i fisk" (Lemme, 2010), med alla de senaste vetenskapliga publikationerna och branschförsöksdata om både fisk och räkor.

Flera studier som jämförde näringsvärdet av MHA-produkter med DL-Met utförda i fisk drog slutsatsen att både MHA-FA och MHA-Ca är betydligt mindre tillgängliga än DL-Met (Lemme 2010; Lemme et al. 2012; Figueiredo-Silva et al. 2014; Powell et al. 2017). Genom att tillämpa regressionsanalys och jämföra lutningarna för viktökning mellan Met-källor, avslöjade näringsvärdet av MHA-Ca i förhållande till DL-Met varierade mellan 22 procent i Nile tilapia och kanal havskatt till 62 procent i röd trumma på vikt till vikt basis (wt/wt).

Vid denna punkt är det värt att förklara innebörden av ekvimolär och vikt/vikt-bas med ett enkelt exempel. Enligt NRC (2011), "på grundval av tillgängliga experimentella bevis, kommittén anser att det är rimligt att anta att den biologiska effekten av HMB (2-hydroxi-4-(metyltio)butansyra känd som MHA) för fisk är cirka 75 till 80 % av DL-Met på ekvimolär basis". förhållande, resultat från vetenskapliga experiment in vivo som bestämmer den relativa biotillgängligheten för de testade näringskällorna genom analys av nyckelparametrar för tillväxtprestanda i ett dosresponsförsök med hjälp av regressionsanalys. Översättningen till vikt/vikt-basen är genom att multiplicera det ekvimolära förhållandet mellan de två Met-källorna med den aktiva ingrediensen i produkten. Som nämnts ovan har DL-Met>99 procent metioninrenhet och MHA-Ca 84 procent 2-hydroxi-4-(metyltio)-smörsyra, därför, med en ekvimolär bas på 77 procent, MHA-Ca har cirka 65 procent biologisk effekt på vikt/vikt jämfört med DL-Met [77 (ekvimolär) x 0,84 (MHA-innehåll i MHA-Ca-produkten) =65 %].

Ytterligare studier som jämförde DL-Met och L-Met visade en icke-statistiskt signifikant men något lägre biotillgänglighet av L-Met (82-83%) jämfört med DL-Met hos laxfisk. Detta kräver ytterligare utredning, men instämmer med tidigare data från lax (Sveier et al. 2001), regnbåge (Kim et al. 1992) och i hybridrandig bas (Keembiyehetty och Gatlin III, 1995), visar att D- och/eller DL-Met är minst lika effektiva som L-Met. Den samtidiga regressionsanalysen från en nyligen genomförd studie i Indonesien i L. vannamei visade att näringseffektiviteten hos Met-Met i förhållande till L-Metionin är 194 procent baserat på biomassaökning, 190 procent för SGR och 212 procent baserat på FCR; Fakta och figur 1634). Ytterligare studier i L. vannamei med Met-Met visar en högre biotillgänglighet som sträcker sig från 178 procent upp till 298 procent jämfört med DL-Met som etablerar ett genomsnittligt minimum på 200 procent biotillgänglighet av Met-Met i förhållande till DL-Met samt, i genomsnitt en biotillgänglighet på 65 procent för MHA-CA jämfört med DL-Met som det validerades i Thailand-studien.

Det är inte bara näringsvärdet hos de olika Met-källorna, men produkternas fysiska egenskaper är lika viktiga. Fodermalning kräver extra uppmärksamhet när man tittar på kakbendensen och flytbarheten hos de olika Met-källorna samt blandbarheten och homogena fördelningen av de kritiska och kostsamma näringsämnena i fodret. Därav, medelstorleken på partiklarna anses vara en av huvudfaktorerna för blandningshomogeniteten i fodret.

Till sist, en kritisk parameter i vattenbruksfoder är lösligheten och läckaget av de kompletterande näringsämnena, som Met, speciellt eftersom utfodringen uteslutande sker i salt- eller sötvatten. In vitro-tester visade att vattenlöslighetsnivåerna för var och en av de kommersiellt tillgängliga Met-källorna också varierar avsevärt. Dipeptiden (Met-Met) är fem till tio gånger mindre vattenlöslig jämfört med andra kommersiellt tillgängliga Met-källor. Eftersom näringsämnena som läcker ut från pellets är starkt relaterat till utfodringsbeteendet hos de målsatta vattenbruksarterna. Met-Met är mer lämpat för kräftdjur där fodret stannar en längre tid i vattnet innan det är helt förbrukat.

Av Dr Alexandros Samartzis Senior Technical Service Manager, Evonik