Бетаинът е естествено срещащо се съединение, широко разпространено в растенията и животните. Като фуражна добавка, той се предлага в безводна или хидрохлоридна форма. Може да се добавя към храна за животни за различни цели.
На първо място, тези цели могат да бъдат свързани с много ефективната способност на бетаина да донорира метилови групи, която се среща главно в черния дроб. Благодарение на трансфера на нестабилни метилови групи се насърчава синтезът на различни съединения като метионин, карнитин и креатин. По този начин бетаинът влияе върху протеиновия, липидния и енергийния метаболизъм, като по този начин благоприятно променя състава на трупа.
Второ, целта на добавянето на бетаин във фуража може да е свързана с неговата функция като защитен органичен пенетрант. В тази си функция бетаинът помага на клетките в цялото тяло да поддържат водния баланс и клетъчната активност, особено по време на периоди на стрес. Добре известен пример е положителният ефект на бетаина върху животни, подложени на топлинен стрес.
При прасетата са описани различни благоприятни ефекти от приема на бетаин. Тази статия ще се фокусира върху ролята на бетаина като фуражна добавка за чревното здраве на отбитите прасенца.
Няколко проучвания на бетаина съобщават за ефекта му върху смилаемостта на хранителните вещества в илеума или целия храносмилателен тракт на свинете. Многократните наблюдения на повишена илеална смилаемост на фибри (сурови фибри или неутрални и киселинни детергентни фибри) показват, че бетаинът стимулира ферментацията на бактерии, които вече се намират в тънките черва, тъй като чревните клетки не произвеждат ензими, разграждащи фибрите. Влакнистата част на растението съдържа хранителни вещества, които могат да се освободят по време на разграждането на тези микробни фибри.
Следователно, наблюдава се подобрена смилаемост на сухото вещество и суровата пепел. На ниво общ храносмилателен тракт е съобщено, че прасенцата, на които е давана диета с 800 mg бетаин/kg, са подобрили смилаемостта на суровия протеин (+6,4%) и сухото вещество (+4,2%). Освен това, друго проучване показва, че чрез добавяне на 1250 mg/kg бетаин, видимата обща смилаемост на суровия протеин (+3,7%) и етерния екстракт (+6,7%) е подобрена.
Една от възможните причини за наблюдаваното увеличение на смилаемостта на хранителните вещества е ефектът на бетаина върху производството на ензими. В скорошно in vivo проучване върху добавянето на бетаин към отбити прасенца е оценена активността на храносмилателните ензими (амилаза, малтаза, липаза, трипсин и химотрипсин) в химуса (Фигура 1). Всички ензими с изключение на малтазата показват повишена активност, а ефектът на бетаина е по-изразен при 2500 mg бетаин/kg храна, отколкото при 1250 mg/kg. Увеличението на активността може да е резултат от увеличаване на производството на ензими или може да е резултат от повишаване на каталитичната ефективност на ензима.
Фигура 1 - Активност на чревните храносмилателни ензими при прасенца, на които е приложен бетаин в доза 0 mg/kg, 1250 mg/kg или 2500 mg/kg.
В in vitro експерименти е доказано, че чрез добавяне на NaCl за създаване на високо осмотично налягане, активността на трипсина и амилазата се инхибира. Добавянето на различни нива на бетаин към този тест възстановява инхибиторния ефект на NaCl и повишава ензимната активност. Когато обаче NaCl не се добавя към буферния разтвор, бетаинът не влияе върху ензимната активност при по-ниска концентрация, но показва инхибиторен ефект при по-висока концентрация.
Не само повишената смилаемост може да обясни отчетеното увеличение на растежа и степента на конверсия на фуража при прасетата, допълнени с диетичен бетаин. Добавянето на бетаин към диетите на прасетата също намалява енергийните нужди на животното за поддържане. Хипотезата за този наблюдаван ефект е, че когато бетаинът може да се използва за поддържане на вътреклетъчното осмотично налягане, се намалява нуждата от йонни помпи, което е процес, изискващ енергия. В случай на ограничен прием на енергия, се очаква ефектът от добавянето на бетаин да бъде по-изразен чрез увеличаване на енергийното снабдяване за растеж, а не за поддържане.
Епителните клетки, покриващи чревната стена, трябва да се справят с високо променливи осмотични условия, генерирани от луменното съдържание по време на храносмилането на хранителните вещества. В същото време тези чревни клетки трябва да контролират обмена на вода и различни хранителни вещества между чревния лумен и плазмата. За да се предпазят клетките от тези трудни условия, бетаинът е важен органичен пенетрант. При наблюдение на концентрацията на бетаин в различни тъкани, съдържанието на бетаин в чревните тъкани е доста високо. Освен това е наблюдавано, че тези нива се влияят от концентрацията на бетаин в храната. Добре балансираните клетки ще имат по-добра пролиферация и по-добри възможности за възстановяване. Следователно, изследователите установиха, че повишаването на нивото на бетаин при прасенцата увеличава височината на дуоденалните въси и дълбочината на илеалните крипти, а въсилите са по-равномерни.
В друго проучване може да се наблюдава увеличение на височината на вилите в дванадесетопръстника, йеюнума и илеума, но не е имало ефект върху дълбочината на криптите. Както е наблюдавано при бройлери, заразени с кокцидии, защитният ефект на бетаина върху чревната структура може да бъде дори по-важен при определени (осмотични) предизвикателства.
Чревната бариера е съставена главно от епителни клетки, които са свързани помежду си чрез плътно свързващи протеини. Целостта на тази бариера е от съществено значение за предотвратяване на навлизането на вредни вещества и патогенни бактерии, които в противен случай биха причинили възпаление. При свинете отрицателното въздействие на чревната бариера се счита за резултат от замърсяване с микотоксини във храната или един от отрицателните ефекти на топлинния стрес.
За да се измери въздействието върху бариерния ефект, често се използват in vitro тестове на клетъчни линии за измерване на трансепително електрическо съпротивление (TEER). С прилагането на бетаин може да се наблюдава подобрен TEER в множество in vitro експерименти. Когато батерията е изложена на висока температура (42°C), TEER ще намалее (Фигура 2). Добавянето на бетаин към растежната среда на тези изложени на топлина клетки противодейства на намаления TEER, което показва повишена топлоустойчивост.
Фигура 2 - In vitro ефекти на висока температура и бетаин върху клетъчната трансепителна резистентност (TEER).
Освен това, в in vivo проучване при прасенца, е измерена повишената експресия на протеини с плътно свързване (оклудин, клаудин1 и zonula occludens-1) в тъканта на йеюнума на животни, получили 1250 mg/kg бетаин, в сравнение с контролната група. Освен това, като маркер за увреждане на чревната лигавица, активността на диаминоксидазата в плазмата на тези прасета е значително намалена, което показва по-силна чревна бариера. Когато бетаинът е добавен към диетата на подрастващи и угояващи прасета, увеличението на чревната якост на опън е измерено по време на клането.
Наскоро няколко проучвания свързват бетаина с антиоксидантната система и описват намалени свободни радикали, намалени нива на малондиалдехид (MDA) и подобрена активност на глутатион пероксидазата (GSH-Px).
Бетаинът не само действа като осмопротектор при животните. Освен това, много бактерии могат да натрупват бетаин чрез de novo синтез или транспорт от околната среда. Има признаци, че бетаинът може да има положителен ефект върху броя на бактериите в стомашно-чревния тракт на отбитите прасенца. Общият брой на илеалните бактерии, особено бифидобактериите и лактобацилите, се е увеличил. Освен това, в изпражненията са открити по-ниски количества Enterobacter.
Накрая се наблюдава, че ефектът на бетаина върху чревното здраве на отбитите прасенца е намаляване на честотата на диарията. Този ефект може да е дозозависим: хранителната добавка 2500 mg/kg бетаин е по-ефективна от 1250 mg/kg бетаин за намаляване на честотата на диарията. Въпреки това, ефективността на отбитите прасенца при двете нива на добавката е сходна. Други изследователи са показали, че когато се добави 800 mg/kg бетаин, честотата и честотата на диарията при отбитите прасенца е по-ниска.
Бетаинът има ниска pKa стойност от около 1,8, което води до дисоциация на бетаин HCl след поглъщане, което води до стомашно подкиселяване.
Интересната храна е потенциалното подкиселяване на бетаин хидрохлорида като източник на бетаин. В хуманната медицина добавките с бетаин хидрохлорид често се използват в комбинация с пепсин за подпомагане на хора със стомашни проблеми и храносмилателни проблеми. В този случай бетаин хидрохлоридът може да се използва като безопасен източник на солна киселина. Въпреки че няма информация за това свойство, когато бетаин хидрохлоридът се съдържа в храната за прасенца, то може да е много важно.
Добре известно е, че pH на стомашния сок на отбитите прасенца може да бъде относително високо (pH>4), което ще повлияе на активирането на прекурсора на пепсина до неговия прекурсор пепсиноген. Оптималното смилане на протеини е важно не само за животните, за да получат добра наличност на това хранително вещество. Освен това, нарушеното храносмилане може да причини вредно разпространение на опортюнистични патогени и да увеличи проблема с диарията след отбиване. Бетаинът има ниска pKa стойност от около 1,8, което води до дисоциация на бетаин HCl след поглъщане, водеща до стомашно подкиселяване.
Това краткосрочно повторно подкиселяване е наблюдавано в предварително проучване при хора и проучвания при кучета. След еднократна доза от 750 mg или 1500 mg бетаин хидрохлорид, pH на стомаха на кучета, третирани преди това с агенти за намаляване на стомашната киселина, спада рязко от около 7 до pH 2. Въпреки това, при нетретирани контролни кучета pH на стомаха е около 2, което не е свързано с добавянето на бетаин хидрохлорид.
Бетаинът има положителен ефект върху чревното здраве на отбитите прасенца. Този литературен преглед подчертава различните възможности на бетаина да подпомага храносмилането и усвояването на хранителни вещества, да подобрява физическите защитни бариери, да влияе върху микробиотата и да повишава защитните способности на прасенцата.