Effect of proteins on availability of zinc I. Gastrointestinal transit time of casein and whey protein and zinc absorption in weaned rats

Abstract

The availability of zinc from isolated casein (CasD) was compared with that from whey protein (WpD) in 23–25 day old rats. The study was designed to show the course of the gastrointestinal transit time of either chyme (radiolabeled by¹⁴¹Ce as a non-absorbable marker) or zinc (as⁶⁵Zn) in groups of 9 to 12 animals each. Animals were killed either 1/4, 1/2, 1, 2, 6, 12 or 24 hours after intragastric intubation of the protein suspensions. Immediately afterwards, intragastric pH was measured and the determination of zinc retention in intestinal tissues and liver as well as in the carcass was performed. 30 and 60 minutes after intubation the intragastric pH of the CasD group was significantly lower than that of the WpD group. The precipitation behaviour of the two protein fractions — compact curd formation by the CasD versus flocculent structure of the WpD — was determining for the pattern of gastric emptying. With the WpD the chyme was emptied according to an exponential function; while the CasD precipitate left the stomach in three distinct phases. With either protein suspension zinc left the stomach earlier than the bulk of the chyme, indicating a partial disintegration of the zinc-protein-complexes. With the WpD, zinc was emptied exponentially, whereas with the CasD a biphasic emptying pattern was found. Ileum was found to be the main zinc absorbing segment, mainly due to the long time of contact with zinc. After 2 and 12 hours zinc retention from the CasD was significantly higher than that from the WpD, however, after 24 hours retention was significantly better from the WpD. From the present study it can be concluded that, for comparison of zinc availability from diets containing different proteins, short-term experiments are not appropriate. Furthermore, it can be supposed that preabsorptive processes in the stomach are crucial for the availability of zinc. Ziel der an 23 bis 25 Tage alten Ratten durchgeführten Untersuchungen war es, die Verfügbarkeit von Zink aus intragastral verabreichten Casein-(CasD-) bzw. Molkenprotein-(WpD-)Suspensionen zu vergleichen. Um den zeitabhängigen Verlauf des gastrointestinalen Durchgangs des Chymus (mit nichtresorbierbarem¹⁴¹Ce markiert) und des Zinks (als⁶⁵Zn) zu ermitteln, wurden je 9 bis 12 Tiere 1/4, 1/2, 1, 2, 6, 12 und 24 Stunden nach dem Sonden getötet. Unmittelbar danach wurde der intragastrale pH-Wert sowie die Retention von Zink im Darmgewebe, Leber und Restkörper gemessen. 30 Minuten nach Intubation der Proteine war der pH-Wert im Magen der CasD-Gruppe signifikant niedriger als der der WpD-Gruppe. Die unterschiedliche intragastrale Präzipitation der beiden Proteine — kompaktes Präzipitat bei Casein, feinflockiges bei Molkenprotein — dürfte ausschlaggebend sein für das Entleerungsmuster aus dem Magen: der Chymus aus WpD wurde einer Exponentialfunktion entsprechend entleert, während der Chymus aus CasD den Magen in drei Phasen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit verließ. Das Zink aus beiden Proteinsuspensionen wurde schneller aus dem Magen entleert als die Masse des Chymus, woraus auf eine zumindest partielle Loslösung des Zinks aus der Proteinbindung geschlossen werden kann. Das Zink aus der WpD wurde exponentiell, das Zink aus der CasD nach einem biphasischen Muster entleert. Als Folge der besonders langen Verweildauer des Zinks im Ileum erwies sich dieser Darmabschnitt als Hauptresorptionsort. Die Zink-Retention war 2 und 12 Stunden nach Verabreichung der Nahrungen signifikant höher aus der CasD als aus der WpD, nach 24 Stunden jedoch war aus der WpD signifikant mehr Zink retiniert worden als aus der CasD. Aus dieser Untersuchung ist zu folgern, daß zur Beurteilung der Zink-Verfügbarkeit aus unterschiedlichen Proteinen Kurzzeitversuche ungeeignet sind. Weiterhin muß angenommen werden, daß die präresorptiven Prozesse im Magen für die Zinkverfügbarkeit von wesentlicher Bedeutung sind.