Lo studio della struttura secondaria delle proteine porta alla comprensione dei componenti che formano una proteina intera, e tale comprensione della struttura della proteina intera è spesso vitale per comprendere il suo comportamento digestivo e il valore nutritivo negli animali. Le principali strutture secondarie delle proteine sono l’alfa-elica e il beta-foglio. La percentuale di queste due strutture nelle strutture secondarie delle proteine influenza il valore nutritivo della proteina, la qualità e il comportamento digestivo. Un’alta percentuale di struttura beta-sheet può in parte causare un basso accesso agli enzimi digestivi gastrointestinali, che si traduce in un basso valore proteico. Gli obiettivi del presente studio erano di utilizzare la microspettroscopia IR a trasformata di Fourier (S-FTIR) avanzata basata sul sincrotrone come nuovo approccio per rivelare la chimica molecolare delle strutture secondarie delle proteine dei tessuti dei mangimi interessati dalla lavorazione a caldo all’interno dei tessuti intatti a livello cellulare, e di quantificare le strutture secondarie delle proteine utilizzando i metodi Gaussiano e Lorentziano di modellazione dei picchi multicomponente, in relazione al comportamento digestivo delle proteine e al valore nutritivo nel rumine, determinato utilizzando il Cornell Net Carbohydrate Protein System. L’esperimento di ricerca di chimica molecolare basato sul sincrotrone è stato eseguito presso il National Synchrotron Light Source del Brookhaven National Laboratory, Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti. I risultati hanno mostrato che, con la microspettroscopia S-FTIR, la chimica molecolare, la composizione chimica ultrastrutturale e le caratteristiche nutritive potrebbero essere rivelate ad un’alta risoluzione ultraspaziale (circa 10 microm). La microspettroscopia S-FTIR ha rivelato che la struttura secondaria della proteina differiva tra i semi di lino dorati crudi e tostati in termini di percentuali e rapporto di alfa-eliche e beta-schede nella gamma mid-IR a livello cellulare. Utilizzando la modellazione dei picchi multicomponente, i risultati mostrano che la tostatura ha ridotto (P<0,05) la percentuale di alfa-eliche (da 47,1 % a 36,1 %: intensità di assorbimento S-FTIR), ha aumentato la percentuale di foglietti beta (da 37.2 % a 49,8 %: intensità di assorbimento S-FTIR) e ridotto il rapporto alfa-elica e beta-sheet (da 0,3 a 0,7) nei semi di lino dorati, il che indica un effetto negativo della tostatura sui valori proteici, l’utilizzo e la biodisponibilità. Questi risultati sono stati provati dal Cornell Net Carbohydrate Protein System in situ animal trial, che ha anche rivelato che la tostatura ha aumentato la quantità di proteine legate alla lignina, così come quella delle proteine della reazione di Maillard (entrambe poco utilizzate dai ruminanti), e ha aumentato il livello di proteine indigeribili e non degradabili nei ruminanti. I presenti risultati dimostrano il potenziale della microspettroscopia infrarossa basata sul sincrotrone ad alta risoluzione spaziale per localizzare le proteine “pure” nei tessuti dei mangimi e rivelare le strutture secondarie delle proteine e il comportamento digestivo, facendo un significativo passo avanti e un importante contributo alla ricerca nutrizionale sulle proteine. Sono necessari ulteriori studi per determinare la sensibilità delle strutture secondarie delle proteine alle varie condizioni di trattamento termico e per quantificare la relazione tra le strutture secondarie delle proteine e la disponibilità di nutrienti e il comportamento digestivo di varie fonti proteiche. Le informazioni del presente studio derivanti dal sondaggio IR basato sul sincrotrone delle strutture secondarie delle proteine di fonti proteiche a livello cellulare saranno preziose come guida per mantenere la qualità delle proteine e prevedere i comportamenti digestivi.