Die Untersuchung der Sekundärstruktur von Proteinen führt zu einem Verständnis der Komponenten, aus denen ein ganzes Protein besteht, und ein solches Verständnis der Struktur des gesamten Proteins ist oft entscheidend für das Verständnis seines Verdauungsverhaltens und seines Nährwerts bei Tieren. Die wichtigsten Sekundärstrukturen von Proteinen sind die Alpha-Helix und das Beta-Faltblatt. Der prozentuale Anteil dieser beiden Strukturen an den Sekundärstrukturen der Proteine beeinflusst den Nährwert, die Qualität und das Verdauungsverhalten der Proteine. Ein hoher Anteil an Beta-Sheet-Strukturen kann zum Teil dazu führen, dass die Verdauungsenzyme des Magen-Darm-Trakts nur schwer zugänglich sind, was zu einem niedrigen Proteinwert führt. Ziel der vorliegenden Studie war es, die fortschrittliche Synchrotron-basierte Fourier-Transformations-IR-Mikrospektroskopie (S-FTIR) als neuen Ansatz zu nutzen, um die Molekularchemie der Protein-Sekundärstrukturen von Futtermittelgeweben, die durch die Wärmeverarbeitung in intaktem Gewebe auf zellulärer Ebene beeinträchtigt wurden, aufzudecken und die Protein-Sekundärstrukturen mit Hilfe der Mehrkomponenten-Peakmodellierung nach Gauß und Lorentz zu quantifizieren, und zwar in Bezug auf das Protein-Verdauungsverhalten und den Nährwert im Pansen, der mit dem Cornell Net Carbohydrate Protein System bestimmt wurde. Das synchrotrongestützte molekularchemische Forschungsexperiment wurde an der Nationalen Synchrotronlichtquelle des Brookhaven National Laboratory, US Department of Energy, durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass mit Hilfe der S-FTIR-Mikrospektroskopie die molekulare Chemie, die ultrastrukturelle chemische Zusammensetzung und die Ernährungseigenschaften mit einer hohen räumlichen Auflösung (etwa 10 Mikrometer) aufgedeckt werden konnten. Die S-FTIR-Mikrospektroskopie ergab, dass sich die Sekundärstruktur des Proteins zwischen rohen und gerösteten goldenen Leinsamen hinsichtlich des Anteils und des Verhältnisses von Alpha-Helixen und Beta-Sheets im mittleren IR-Bereich auf zellulärer Ebene unterscheidet. Unter Verwendung der Mehrkomponenten-Peakmodellierung zeigen die Ergebnisse, dass das Rösten den Prozentsatz der Alpha-Helixe reduzierte (P<0,05) (von 47,1 % auf 36,1 %: S-FTIR-Absorptionsintensität) und den Prozentsatz der Beta-Sheets erhöhte (von 37.2 % auf 49,8 %: S-FTIR-Absorptionsintensität) und verringerte das Verhältnis von Alpha-Helix zu Beta-Sheets (von 0,3 auf 0,7) in den goldenen Leinsamen, was auf eine negative Auswirkung des Röstens auf die Proteinwerte, die Verwertung und die Bioverfügbarkeit hinweist. Diese Ergebnisse wurden durch den In-situ-Tierversuch mit dem Cornell Net Carbohydrate Protein System bestätigt, der ebenfalls zeigte, dass das Rösten die Menge des an Lignin gebundenen Proteins sowie des Maillard-Reaktionsproteins (die beide von Wiederkäuern schlecht verwertet werden) erhöhte und den Anteil an unverdaulichem und nicht abbaubarem Protein bei Wiederkäuern erhöhte. Die vorliegenden Ergebnisse zeigen das Potenzial der hochgradig ortsaufgelösten Synchrotron-Infrarotmikrospektroskopie zur Lokalisierung „reiner“ Proteine in Futtergeweben und zur Aufdeckung von Protein-Sekundärstrukturen und des Verdauungsverhaltens, was einen bedeutenden Schritt nach vorn und einen wichtigen Beitrag zur Protein-Ernährungsforschung darstellt. Weitere Studien sind erforderlich, um die Empfindlichkeit von Protein-Sekundärstrukturen gegenüber verschiedenen Wärmeverarbeitungsbedingungen zu bestimmen und die Beziehung zwischen Protein-Sekundärstrukturen und der Nährstoffverfügbarkeit und dem Verdauungsverhalten verschiedener Proteinquellen zu quantifizieren. Die Informationen aus der vorliegenden Studie, die sich aus der Synchrotron-gestützten IR-Sondierung der Protein-Sekundärstrukturen von Proteinquellen auf zellulärer Ebene ergeben, werden als Leitfaden für die Erhaltung der Proteinqualität und die Vorhersage des Verdauungsverhaltens wertvoll sein.