A Simulation Model for the Protein Deposition of Pigs According to Amino Acid Composition of Feed Proteins

Ok-Hie Lie; Kang-Sung Kim

A Simulation Model for the Protein Deposition of Pigs According to Amino Acid Composition of Feed Proteins

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사료의 아미노산 조성에 따른 돼지의 단백질 축적을 나타내는 수치모델

Type: Academic journal

Author: Ok-Hie Lie Kang-Sung Kim

Journal: The korean Society of Food Science and Nutrition Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition Vol.28 No.1 KCI Accredited Journals SCOPUS

Published: 1999.1

Pages: 178 - 190 (13page)

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A Simulation Model for the Protein Deposition of Pigs According to Amino Acid Composition of Feed Proteins

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This study was conducted to develop a simulation model for the growth dynamics of pigs and to describe quantitatively protein deposition depending on the amino acid composition of feed protein. In the model it is assumed that the essential processes that determine the utilization of feed protein in the whole body are protein synthesis, breakdown of protein, and oxidation of amino acid. Besides, it is also assumed that occurrence of protein deposition depends on genetic potential and amino acid composition of feed protein. The genetic potential for the protein deposition is the maximum capacity of protein synthesis, being dependent on the protein mass of the whole body. To describe the effect of amino acid composition of feed on the protein deposition, a factor, which consist of ten amino acid functions and lie between 0 and 1, is introduced. Accordingly a model was developed, which is described with 15 flux equations and 11 differential equations and is composed of two compartments. The model describes non-linear structure of the protein utilization system of an organism, which is in non-steady-state. The objective function for the simulation was protein deposition(g/day) calculated according to the empirical model, PAF(product of amino acid functions) of Menke. The mean of relative difference between the simulated protein deposition and PAF calculated values, lied in a range of 11.8%. The simulated protein synthesis and breakdown rates(g/day) in the whole body showed a parallel behavior in the course of growth.

본 연구는 돼지에서 사료의 아미노산 조성에 따른 단백질 이용에 미치는 영향을 나타내는 모델을 개발하고자 하였다. 그에 따라 Waterlow의 two-compartmental model을 변형하여 non-steady-state를 나타내며 15개 flux식과 11개 미분방정식으로 구성된 비선형구조의 수치모델을 개발하였다. 본 연구의 모델에서는 체내 흡수된 아미노산은 단백질 합성, 분해, 및 아미노산의 산화라는 세과정에 의해 대사된다고 가정하였다. 또한 본 모델에서는 성장기의 단백질축적은 내적 인자로써 유전적 잠재력을 나타내며 포화곡선 형태을 갖는 maximal protein synthesis capacity와 외적 인자로써 식이단백질의 아미노산 양과 그 조성에 의해 결정된다고 가정하였다. Simulation 대상으로 Menke의 실험적 모델, PAF을 사용하여, 18종류의 다양한 아미노산 조성의 사료로 돼지를 120일간 사육시 하루에 축적되는 단백질량을 계산하여 투입하였다. Simulation의 결과 수치 모델이 나타내어야 할 대상기능과 상대적 차이는 11.8%를 보여 본 연구 모델의 타당성이 확인되었다. 그리고 단백질 회전의 두요소는 성장 전체 기간을 통해 병행하면서 증가하여, 돼지와 같이 체중이 큰 orgamsm의 총 체단백질 대사는 근육단백질 대사에 의해 결정됨을 확인해 주었다. 그리고 본 연구는 동위원소를 부착한 아미노산을 이용한 실험없이도 단백질 축적량에 대한 자료만 있으면, 모델을 사용하여 성장기라는 장기간 동안의 단백질 회전률과 체단백질량의 동적 행위를 나타낼 수 있음을 보여준다. 이와 같이 모델링과 computer simulation은 단백질 이용계와 같이 복합적이고 비선형적 상호작용으로 구성된 대사 시스템의 연구에 큰 가치가 있다. 그리고 모델의 상대적 차를 더욱 감소하기 위해서는 simulation대상으로 실험에서 측정한 단백질 축적량을 사용하는 것이 필요하다.

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