Im Nahrungsprotein werden Aminosäuren , die entsprechend den Bedürfnissen des menschlichen Körpers und ihrem proportionalen Verhältnis relativ unzureichend sind, als limitierende Aminosäuren bezeichnet. Unter limitierender Aminosäure versteht man die Aminosäure, deren Verhältnis der Menge an essentieller Aminosäure, die in einem bestimmten Futter oder einer bestimmten Ration enthalten ist, zur Menge an Protein, die von Tieren benötigt wird, gering ist. Ein Mangel an diesen Aminosäuren schränkt die Verfügbarkeit anderer essentieller und nicht essentieller Aminosäuren für das Tier ein.
Im Prozess der Aufnahme, Verdauung und Verwertung benötigen Aminosäuren ein bestimmtes Verhältnis, um vollständig aufgenommen und verwertet zu werden. Wenn eine bestimmte Aminosäure in einem bestimmten Lebensmittel dieses Verhältnis bei weitem nicht erreicht, kann sie ihre Vorteile nicht entfalten, egal wie hoch der Proteingehalt ist. Diese Aminosäure ist eine limitierende Aminosäure. Beispielsweise sind Methionin in Bohnen und Lysin in Getreide ihre jeweiligen limitierenden Aminosäuren.
Die niedrigste Aminosäure wird auch als erste limitierende Aminosäure bezeichnet. Gemäß der Analogie mit niedrigem Grad gibt es die zweite restriktive Aminosäure, die dritte restriktive Aminosäure und so weiter. Einige Aminosäuren fehlen im Futter im Allgemeinen und können von keiner Aminosäure umgewandelt oder synthetisiert werden, was die Proteinernährung einschränkt. Für Legehennen ist Methionin die erste limitierende Aminosäure, Lysin die zweitlimitierende Aminosäure und Tryptophan die drittlimitierende Aminosäure. Beispielsweise sind in einer bestimmten Ernährung andere Aminosäuren reichlich vorhanden, Methionin kann jedoch nur 60 % des Bedarfs decken und alle Aminosäuren können nur 60 % nutzen. Die restlichen 40 % werden in der Leber desaminiert und zu Harnstoff synthetisiert, der mit dem Urin ausgeschieden wird, was zu einer Proteinverschwendung führt.
Lysin, Methionin oder Tryptophan werden oft als die ersten, zweiten und dritten limitierenden Aminosäuren im Futterprotein bezeichnet. Die Verwertung anderer Aminosäuren und die biologische Wertigkeit von Proteinen sind begrenzt. Bei der Formulierung der Diät wird zunächst der Bedarf an den ersten, zweiten und dritten limitierenden Aminosäuren berücksichtigt. Im Folgenden erfolgt eine kurze Einführung in den Stoffwechsel der drei limitierenden Aminosäuren:
Lysin
Lysin wird im Körper zu Glutaryl-CoA (Acetoacetyl-CoA) verstoffwechselt. Der weitere Metabolismus von Acetoacetyl-CoA kann zwei Ausgänge haben: Der eine besteht darin, Acetyl-CoA zu erzeugen, und der andere darin, eine kleine Menge Q-Ketoglutarat zu erzeugen, um am Stoffwechsel teilzunehmen.
Methionin (schwefelhaltige Aminosäure)
Bei Nutztieren und Geflügel kommen drei schwefelhaltige Aminosäuren vor, nämlich Cystein, Cystin und Methionin (Methionin), die schließlich zu Taurin verstoffwechselt werden. Schwefelhaltige Aminosäuren können beim Katabolismus Pyruvat erzeugen, es handelt sich also um zuckerproduzierende Aminosäuren, und der darin enthaltene Schwefel wird zu Schwefelsäure oxidiert, weshalb beim Proteinabbau Schwefelsäure entsteht.
Tryptophan
Nach Oxidation und Decarboxylierung wird Tryptophan in 5-Hydroxytryptamin umgewandelt, das im Gehirngewebe vorkommt und in geringer Menge auch im Magen-Darm-Trakt und im Blut vorkommt. Seine physiologische Funktion besteht darin, Mikrogefäße zu verengen und den Blutdruck zu erhöhen, außerdem ist es ein Neurotransmitter. Eine Fehlregulation des Tryptophan-Stoffwechsels kann zu Funktionsstörungen des Nervensystems führen. Nachdem Tryptophan oxidiert wurde, kann es auch in Nikotinsäure umgewandelt werden. Niacin ist eine Vorstufe für die Synthese von Nicotinamidadenindinukleotid (NAD) und Nicotinamidadenindinukleotidphosphat (NADP). NAD und NADP sind das Coenzym der anaeroben Dehydrogenase, das an verschiedenen Redoxreaktionen im Körper beteiligt ist.
Die in der Futtermittelindustrie weit verbreiteten limitierenden Aminosäuren sind hauptsächlich Methionin und Lysin. Darüber hinaus werden auch Tryptophan, Threonin , Valin usw. bei der Herstellung von Mischfuttermitteln verwendet.