Betain je prirodni spoj široko rasprostranjen u biljkama i životinjama. Kao dodatak stočnoj hrani, dostupan je u bezvodnom ili hidrokloridnom obliku.Može se dodavati stočnoj hrani za razne svrhe.
Prije svega, ove namjene mogu biti povezane s vrlo učinkovitom sposobnošću donora metila betaina, koji se uglavnom javlja u jetri. Zbog prijenosa nestabilnih metilnih skupina, pospješuje se sinteza različitih spojeva kao što su metionin, karnitin i kreatin. Na taj način betain utječe na metabolizam proteina, lipida i energije te tako povoljno mijenja sastav trupa.
Drugo, svrha dodavanja betaina u stočnu hranu može biti povezana s njegovom funkcijom zaštitnog organskog penetranta. U ovoj funkciji, betain pomaže stanicama u cijelom tijelu da održe ravnotežu vode i aktivnost stanica, posebno tijekom razdoblja stresa. Dobro poznati primjer je pozitivan učinak betaina na životinje pod toplinskim stresom.
Kod svinja su opisani različiti korisni učinci dodavanja betaina. Ovaj će se članak usredotočiti na ulogu betaina kao dodatka hrani za zdravlje crijeva odbijene prasadi.
Nekoliko je studija o betainu izvijestilo o učinku na probavljivost hranjivih tvari u ileumu ili ukupnom probavnom traktu svinja. Ponovljena opažanja povećane ilealne probavljivosti vlakana (sirovih vlakana ili vlakana neutralnog i kiselog deterdženta) pokazuju da betain potiče fermentaciju već prisutnih bakterija u tankom crijevu, jer crijevne stanice ne proizvode enzime koji razgrađuju vlakna. Vlaknasti dio biljke sadrži hranjive tvari koje se mogu osloboditi tijekom razgradnje ovog mikrobnog vlakna.
Stoga je također primijećena poboljšana probavljivost suhe tvari i sirovog pepela. Na razini ukupnog probavnog trakta, objavljeno je da su prasadi kojima je dodan 800 mg betaina/kg obroka poboljšane sirove bjelančevine (+6,4%) i suha tvar (+4,2%) ) probavljivost. Osim toga, druga studija je pokazala da je dodavanjem 1,250 mg/kg betaina poboljšana prividna ukupna probavljivost sirovih proteina (+3,7%) i eterskog ekstrakta (+6,7%).
Jedan mogući razlog uočenog povećanja probavljivosti hranjivih tvari je učinak betaina na proizvodnju enzima. U nedavnoj in vivo studiji o dodavanju betaina odbijenoj prasadi, aktivnost probavnih enzima (amilaza, maltaza, lipaza, tripsin i kimotripsin) u himusu (Slika 1). Svi enzimi osim maltaze pokazali su povećanu aktivnost, a učinak betaina bio je izraženiji pri dozi od 2500 mg betaina/kg hrane nego pri dozi od 1250 mg/kg. Povećanje aktivnosti može biti rezultat povećanja u proizvodnji enzima, ili može biti rezultat povećanja katalitičke učinkovitosti enzima.
Slika 1-Aktivnost crijevnih probavnih enzima prasadi kojima je dodan 0 mg/kg, 1250 mg/kg ili 2500 mg/kg betaina.
U pokusima in vitro dokazano je da su dodavanjem NaCl radi stvaranja visokog osmotskog tlaka aktivnosti tripsina i amilaze bile inhibirane. Dodavanje različitih razina betaina u ovaj test obnovilo je inhibitorni učinak NaCl i povećalo aktivnost enzima. Međutim, kada NaCl nije Dodan puferskoj otopini, betain ne utječe na aktivnost enzima pri nižoj koncentraciji, ali pokazuje inhibicijski učinak pri višoj koncentraciji.
Ne samo da se povećanom probavljivošću može objasniti izvješće o povećanju učinka rasta i stopi konverzije hrane kod svinja koje su dobile dodatak dijetalnog betaina. Dodavanje betaina hrani za svinje također smanjuje energetske potrebe životinja za održavanje. Hipoteza za ovaj opaženi učinak je da kada se može koristiti betain za održavanje intracelularnog osmotskog tlaka, smanjena je potreba za ionskim pumpama, što je proces koji zahtijeva energiju. U slučaju ograničenog unosa energije, očekuje se da će učinak dodavanja betaina biti izraženiji povećanjem opskrbe energijom za rast, a ne održavanje.
Epitelne stanice koje oblažu crijevnu stijenku moraju se nositi s vrlo promjenjivim osmotskim uvjetima koje stvara lumenalni sadržaj tijekom probave hranjivih tvari. U isto vrijeme, ove crijevne stanice moraju kontrolirati izmjenu vode i različitih hranjivih tvari između crijevnog lumena i plazme. kako bi zaštitio stanice od ovih izazovnih uvjeta, betain je važan organski penetrant. Kada se promatra koncentracija betaina u različitim tkivima, sadržaj betaina u tkivima crijeva je prilično visok. Osim toga, uočeno je da te razine utječu koncentracijom betaina u hrani. Dobro uravnotežene stanice imat će bolju proliferaciju i bolje sposobnosti oporavka. Stoga su istraživači otkrili da povećanje razine betaina u prasadi povećava visinu duodenalnih resica i dubinu ilealnih kripti, a resice su jednoličnije.
U drugoj studiji moglo se uočiti povećanje visine resica u dvanaesniku, jejunumu i ileumu, ali nije bilo učinka na dubinu kripti. Kao što je primijećeno kod tovnih pilića zaraženih kokcidijama, zaštitni učinak betaina na intestinalna struktura može biti još važnija pod određenim (osmotskim) izazovima.
Crijevna barijera uglavnom se sastoji od epitelnih stanica koje su međusobno povezane proteinima uskog spoja. Cjelovitost ove barijere ključna je za sprječavanje ulaska štetnih tvari i patogenih bakterija koje bi inače uzrokovale upalu. Za svinje, negativan utjecaj crijevne barijere smatra se rezultatom kontaminacije mikotoksinima u hrani ili jednim od negativnih učinaka toplinskog stresa.
Kako bi se izmjerio utjecaj na učinak barijere, in vitro testovi staničnih linija često se koriste za mjerenje transepitelnog električnog otpora (TEER). Uz primjenu betaina, poboljšani TEER može se promatrati u više in vitro eksperimenata. Kada je baterija izložene visokoj temperaturi (42°C), TEER će se smanjiti (Slika 2). Dodatak betaina u medij za rast ovih stanica izloženih toplini spriječio je smanjeni TEER, što ukazuje na povećanu otpornost na toplinu.
Slika 2-In vitro učinci visoke temperature i betaina na staničnu transepitelnu otpornost (TEER).
Osim toga, u in vivo studiji na prasadima, izmjerena je povećana ekspresija proteina uskog spoja (okludin, klaudin1 i zonula occludens-1) u tkivu jejunuma životinja koje su primile 1250 mg/kg betaina u usporedbi s kontrolnom skupinom. Osim toga, kao marker oštećenja crijevne sluznice, aktivnost diamin oksidaze u plazmi ovih svinja bila je značajno smanjena, što ukazuje na jaču crijevnu barijeru. Kada je betain dodan u hranu svinja u uzgoju, povećanje vlačne čvrstoće crijeva izmjereno je u vrijeme klanja.
Nedavno je nekoliko studija povezalo betain s antioksidativnim sustavom i opisalo smanjenje slobodnih radikala, smanjenu razinu malondialdehida (MDA) i poboljšanu aktivnost glutation peroksidaze (GSH-Px).
Betain ne djeluje samo kao osmoprotektor kod životinja. Osim toga, mnoge bakterije mogu akumulirati betain de novo sintezom ili transportom iz okoliša. Postoje znakovi da betain može imati pozitivan učinak na broj bakterija u gastrointestinalnom traktu odbijene prasadi .Povećan je ukupan broj ilealnih bakterija, osobito bifidobakterija i laktobacila. Osim toga, u fecesu su nađene manje količine Enterobactera.
Konačno, uočeno je da je učinak betaina na crijevno zdravlje odbijene prasadi smanjenje učestalosti proljeva. Ovaj učinak može ovisiti o dozi: dodatak prehrani od 2500 mg/kg betaina učinkovitiji je od 1250 mg/kg betaina u smanjenje stope proljeva. Međutim, učinak odbijene prasadi na dvije razine dodatka bio je sličan. Drugi su istraživači pokazali da kada se doda 800 mg/kg betaina, stopa i učestalost proljeva u odbijene prasadi je niža.
Betain ima nisku pKa vrijednost od oko 1,8, što dovodi do disocijacije betain HCl nakon ingestije, što dovodi do acidifikacije želuca.
Zanimljiva hrana je potencijalno zakiseljavanje betain hidroklorida kao izvora betaina. U humanoj medicini, dodaci betain HCl često se koriste u kombinaciji s pepsinom za podršku osobama sa želučanim i probavnim problemima. U ovom slučaju betain hidroklorid se može koristiti kao siguran izvor klorovodične kiseline. Iako nema podataka o ovom svojstvu kada je betain hidroklorid sadržan u hrani za prasadi, ono može biti vrlo važno.
Dobro je poznato da pH želučanog soka odbijene prasadi može biti relativno visok (pH>4), što će utjecati na aktivaciju prekursora pepsina za njegov prethodnik pepsinogen. Optimalna probava proteina nije važna samo za životinje kako bi se postigla dobra dostupnost ovog hranjivog sastojka. Osim toga, protein probavnih smetnji može uzrokovati štetnu proliferaciju oportunističkih patogena i povećati problem proljeva nakon odvikavanja. Betain ima nisku vrijednost pKa od oko 1,8, što dovodi do disocijacije betain HCl nakon ingestije, što dovodi do želučane zakiseljavanje.
Ovo kratkotrajno ponovno zakiseljavanje primijećeno je u preliminarnoj studiji na ljudima i studiji na psima. Nakon jedne doze od 750 mg ili 1500 mg betain hidroklorida, pH želuca pasa koji su prethodno liječeni sredstvima za smanjenje želučane kiseline ozbiljno je pao od oko 7 do pH 2. Međutim, u netretiranih kontrolnih pasa, pH želuca je bio oko 2, što nije bilo povezano s dodatkom betain HCl.
Betain ima pozitivan učinak na zdravlje crijeva odbijene prasadi. Ovaj pregled literature naglašava različite mogućnosti betaina da podupre probavu i apsorpciju hranjivih tvari, poboljša fizičke zaštitne barijere, utječe na mikrobiotu i poboljša obrambene sposobnosti prasadi.