เบทาอีนเป็นสารประกอบที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติที่กระจายกันอย่างแพร่หลายในพืชและสัตว์ เป็นสารเติมแต่งอาหารสัตว์ มีให้ในรูปแบบแอนไฮดรัสหรือไฮโดรคลอไรด์สามารถเติมลงในอาหารสัตว์เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ
ประการแรก วัตถุประสงค์เหล่านี้อาจเกี่ยวข้องกับความสามารถในการบริจาคเมทิลที่มีประสิทธิภาพมากของเบทาอีน ซึ่งส่วนใหญ่เกิดขึ้นในตับ เนื่องจากการถ่ายโอนกลุ่มเมทิลที่ไม่เสถียร จึงส่งเสริมการสังเคราะห์สารประกอบต่าง ๆ เช่น เมไทโอนีน คาร์นิทีน และครีเอทีน ด้วยวิธีนี้เบทาอีนส่งผลต่อการเผาผลาญโปรตีน ไขมัน และพลังงาน จึงส่งผลดีต่อการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของซาก
ประการที่สอง วัตถุประสงค์ของการเพิ่มเบทาอีนในอาหารสัตว์อาจเกี่ยวข้องกับการทำงานของมันในฐานะสารแทรกซึมอินทรีย์ในการป้องกัน ในฟังก์ชันนี้ เบทาอีนช่วยให้เซลล์ทั่วร่างกายรักษาสมดุลของน้ำและกิจกรรมของเซลล์ โดยเฉพาะในช่วงที่มีความเครียด ตัวอย่างที่รู้จักกันดีคือ ผลเชิงบวกของเบทาอีนต่อสัตว์ภายใต้ความเครียดจากความร้อน
ในสุกร มีการอธิบายผลประโยชน์ที่แตกต่างกันของการเสริมเบทาอีน บทความนี้จะเน้นไปที่บทบาทของเบทาอีนในฐานะอาหารเสริมในสุขภาพลำไส้ของลูกสุกรหย่านม
การศึกษาเบทาอีนหลายครั้งได้รายงานผลกระทบต่อการย่อยได้ของสารอาหารใน ileum หรือทางเดินอาหารทั้งหมดของสุกร การสังเกตซ้ำๆ เกี่ยวกับการย่อยได้ของเส้นใยในลำไส้ที่เพิ่มขึ้น (เส้นใยดิบหรือเส้นใยผงซักฟอกที่เป็นกลางและเป็นกรด) บ่งชี้ว่าเบทาอีนกระตุ้นการหมักของแบคทีเรียที่มีอยู่แล้ว ในลำไส้เล็กเนื่องจากเซลล์ในลำไส้ไม่ได้ผลิตเอนไซม์ย่อยสลายเส้นใย ส่วนเส้นใยของพืชประกอบด้วยสารอาหารซึ่งสามารถปล่อยออกมาได้ในระหว่างการย่อยสลายเส้นใยจุลินทรีย์นี้
ดังนั้นจึงสังเกตพบว่าวัตถุแห้งและการย่อยได้ของเถ้าดิบดีขึ้นด้วย ที่ระดับทางเดินอาหารทั้งหมด มีรายงานว่าลูกสุกรที่เสริมด้วยเบทาอีน 800 มก./กก. มีการปรับปรุงโปรตีนหยาบ (+6.4%) และวัตถุแห้ง (+4.2%) ) การย่อยได้ นอกจากนี้ การศึกษาอีกชิ้นหนึ่งแสดงให้เห็นว่าการเสริมเบทาอีน 1,250 มก./กก. ช่วยให้การย่อยได้ทั้งหมดที่ชัดเจนของโปรตีนดิบ (+3.7%) และสารสกัดอีเทอร์ (+6.7%) ได้รับการปรับปรุง
สาเหตุหนึ่งที่เป็นไปได้สำหรับการเพิ่มขึ้นของการย่อยได้ของสารอาหารที่สังเกตได้คือผลของเบทาอีนต่อการผลิตเอนไซม์ ในการศึกษาในสัตว์ทดลองเมื่อเร็ว ๆ นี้เกี่ยวกับการเติมเบทาอีนในลูกสุกรหย่านม กิจกรรมของเอนไซม์ย่อยอาหาร (อะไมเลส มอลเทส ไลเปส ทริปซิน และไคโมทริปซิน) ในไคม์ได้รับการประเมิน (รูปที่ 1) เอนไซม์ทั้งหมดยกเว้นมอลเตสแสดงฤทธิ์ที่เพิ่มขึ้น และผลของเบทาอีนจะเด่นชัดมากขึ้นที่เบทาอีน 2,500 มก./กก. ในอาหารมากกว่าที่ 1,250 มก./กก. กิจกรรมที่เพิ่มขึ้นอาจเป็นผลมาจากการเพิ่มขึ้น ในการผลิตเอนไซม์หรืออาจเป็นผลมาจากการเพิ่มประสิทธิภาพการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์
รูปที่ 1-การทำงานของเอนไซม์ย่อยอาหารในลำไส้ของลูกสุกรเสริมด้วยเบทาอีน 0 มก./กก., 1,250 มก./กก. หรือ 2,500 มก./กก.
การทดลองในหลอดทดลองได้รับการพิสูจน์ว่าการเติม NaCl เพื่อสร้างแรงดันออสโมติกสูง สามารถยับยั้งการทำงานของทริปซินและอะไมเลสได้ การเพิ่มเบทาอีนในระดับต่างๆ ในการทดสอบนี้จะคืนผลการยับยั้งของ NaCl และเพิ่มการทำงานของเอนไซม์ อย่างไรก็ตาม เมื่อ NaCl ไม่ได้ เมื่อเติมสารละลายบัฟเฟอร์แล้ว เบทาอีนจะไม่ส่งผลต่อการทำงานของเอนไซม์ที่ความเข้มข้นต่ำกว่า แต่จะแสดงผลการยับยั้งที่ความเข้มข้นสูงกว่า
ความสามารถในการย่อยที่เพิ่มขึ้นไม่เพียงแต่สามารถอธิบายรายงานการเพิ่มขึ้นของประสิทธิภาพการเจริญเติบโตและอัตราการเปลี่ยนอาหารของสุกรที่เสริมด้วยเบทาอีนในอาหารได้เท่านั้น การเพิ่มเบทาอีนในอาหารหมูยังช่วยลดความต้องการพลังงานในการบำรุงรักษาของสัตว์อีกด้วย สมมติฐานสำหรับผลที่สังเกตได้นี้คือ เมื่อใดที่สามารถใช้เบทาอีนได้ เพื่อรักษาแรงดันออสโมติกภายในเซลล์ ความต้องการปั๊มไอออนจะลดลงซึ่งเป็นกระบวนการที่ต้องใช้พลังงาน ในกรณีที่มีปริมาณพลังงานที่จำกัด ผลของการเสริมเบทาอีนคาดว่าจะเด่นชัดมากขึ้นโดยการเพิ่มแหล่งพลังงานสำหรับการเจริญเติบโตมากกว่า การซ่อมบำรุง.
เซลล์เยื่อบุผนังลำไส้จำเป็นต้องรับมือกับสภาวะการดูดซึมที่ผันแปรสูงซึ่งเกิดจากปริมาณลูมินัลในระหว่างการย่อยสารอาหาร ในเวลาเดียวกัน เซลล์ลำไส้เหล่านี้จำเป็นต้องควบคุมการแลกเปลี่ยนน้ำและสารอาหารที่แตกต่างกันระหว่างลูเมนในลำไส้และพลาสมา เพื่อปกป้องเซลล์จากสภาวะที่ท้าทายเหล่านี้ เบทาอีนจึงเป็นสารแทรกซึมอินทรีย์ที่สำคัญ เมื่อสังเกตความเข้มข้นของเบทาอีนในเนื้อเยื่อต่างๆ ปริมาณของเบทาอีนในเนื้อเยื่อลำไส้จะค่อนข้างสูง นอกจากนี้ยังพบว่าระดับเหล่านี้ได้รับผลกระทบ โดยความเข้มข้นของเบทาอีนในอาหาร เซลล์ที่มีความสมดุลจะมีการแพร่กระจายที่ดีขึ้นและมีความสามารถในการฟื้นตัวที่ดีขึ้น ดังนั้น นักวิจัยพบว่าการเพิ่มระดับเบทาอีนของลูกสุกรจะเพิ่มความสูงของวิลลัสในลำไส้เล็กส่วนต้นและความลึกของไส้เดือนฝอยในลำไส้เล็ก และวิลลี่จะมีความสม่ำเสมอมากขึ้น
ในการศึกษาอื่น การเพิ่มขึ้นของความสูงของวิลลีในลำไส้เล็กส่วนต้น ลำไส้เล็กส่วนต้น และลำไส้เล็กส่วนต้นสามารถสังเกตได้ แต่ไม่มีผลกระทบต่อความลึกของห้องใต้ดิน ดังที่พบในไก่เนื้อที่ติดเชื้อ coccidia ผลการป้องกันของเบทาอีนต่อ โครงสร้างลำไส้อาจมีความสำคัญมากยิ่งขึ้นภายใต้ความท้าทาย (ออสโมติก) บางอย่าง
สิ่งกีดขวางในลำไส้ส่วนใหญ่ประกอบด้วยเซลล์เยื่อบุผิว ซึ่งเชื่อมต่อถึงกันด้วยโปรตีนที่แยกกันอย่างแน่นหนา ความสมบูรณ์ของสิ่งกีดขวางนี้เป็นสิ่งสำคัญในการป้องกันการเข้ามาของสารที่เป็นอันตรายและแบคทีเรียที่ทำให้เกิดโรค ซึ่งอาจทำให้เกิดการอักเสบ สำหรับสุกร ผลเสียคือ ผลกระทบของสิ่งกีดขวางในลำไส้ถือว่าเป็นผลมาจากการปนเปื้อนของสารพิษจากเชื้อราในอาหารสัตว์ หรือผลกระทบเชิงลบอย่างใดอย่างหนึ่งจากความเครียดจากความร้อน
เพื่อวัดผลกระทบต่อผลกระทบของสิ่งกีดขวาง การทดสอบในหลอดทดลองของเซลล์ไลน์มักจะใช้เพื่อวัดความต้านทานไฟฟ้าผ่านเยื่อบุผิว (TEER) ด้วยการใช้เบทาอีน TEER ที่ได้รับการปรับปรุงสามารถสังเกตได้ในการทดลองในหลอดทดลองหลายครั้งเมื่อแบตเตอรี่หมด เมื่อสัมผัสกับอุณหภูมิสูง (42°C) TEER จะลดลง (รูปที่ 2) การเติมเบทาอีนลงในตัวกลางการเจริญเติบโตของเซลล์ที่สัมผัสกับความร้อนเหล่านี้จะช่วยต่อต้าน TEER ที่ลดลง ซึ่งบ่งชี้ถึงความต้านทานความร้อนที่เพิ่มขึ้น
รูปที่ 2-ผลกระทบภายนอกร่างกายของอุณหภูมิสูงและเบทาอีนต่อความต้านทานต่อเซลล์เยื่อบุผิว (TEER)
นอกจากนี้ ในการศึกษาในสัตว์ทดลองในลูกสุกร ได้มีการวัดการแสดงออกที่เพิ่มขึ้นของโปรตีนที่จุดเชื่อมต่อแน่น (occludin, claudin1 และ zonula occludens-1) ในเนื้อเยื่อลำไส้เล็กส่วนต้นของสัตว์ที่ได้รับเบทาอีน 1,250 มก./กก. เมื่อเปรียบเทียบกับกลุ่มควบคุม นอกจากนี้ เนื่องจากเป็นเครื่องหมายของความเสียหายของเยื่อเมือกในลำไส้ กิจกรรมไดเอมีนออกซิเดสในพลาสมาของสุกรเหล่านี้จึงลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งบ่งชี้ถึงสิ่งกีดขวางในลำไส้ที่แข็งแกร่งขึ้น เมื่อเบทาอีนถูกเติมลงในอาหารของสุกรที่กำลังเติบโต ความต้านทานแรงดึงของลำไส้จะเพิ่มขึ้น วัดกันตอนฆ่า
เมื่อเร็วๆ นี้ งานวิจัยหลายชิ้นได้เชื่อมโยงเบทาอีนกับระบบต้านอนุมูลอิสระ และอธิบายถึงอนุมูลอิสระที่ลดลง ระดับของ malondialdehyde (MDA) ที่ลดลง และปรับปรุงการทำงานของกลูตาไธโอนเปอร์ออกซิเดส (GSH-Px)
เบทาอีนไม่เพียงแต่ทำหน้าที่เป็นออสโมโพรเทคแทนต์ในสัตว์เท่านั้น นอกจากนี้ แบคทีเรียจำนวนมากยังสามารถสะสมเบทาอีนผ่านการสังเคราะห์ใหม่หรือการขนส่งจากสิ่งแวดล้อม มีสัญญาณว่าเบทาอีนสามารถส่งผลเชิงบวกต่อจำนวนแบคทีเรียในระบบทางเดินอาหารของลูกสุกรหย่านม จำนวนแบคทีเรียในลำไส้เล็กทั้งหมด โดยเฉพาะบิฟิโดแบคทีเรีย และแลคโตบาซิลลัส เพิ่มขึ้น นอกจากนี้ยังพบ Enterobacter ในอุจจาระในปริมาณน้อยกว่าอีกด้วย
ท้ายที่สุด พบว่าผลของเบทาอีนต่อสุขภาพลำไส้ของลูกสุกรหย่านมคืออัตราการเกิดอาการท้องร่วงลดลง ผลกระทบนี้อาจขึ้นอยู่กับขนาดยา: ผลิตภัณฑ์เสริมอาหารเบทาอีน 2,500 มก./กก. มีประสิทธิภาพมากกว่าเบทาอีน 1,250 มก./กก. ใน ลดอัตราการเกิดอาการท้องร่วง อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพของลูกสุกรหย่านมในระดับอาหารเสริมทั้งสองนั้นใกล้เคียงกัน นักวิจัยอื่นๆ ได้แสดงให้เห็นว่าเมื่อเติมเบทาอีน 800 มก./กก. อัตราและอุบัติการณ์ของอาการท้องเสียในลูกสุกรหย่านมจะลดลง
เบทาอีนมีค่า pKa ต่ำประมาณ 1.8 ซึ่งนำไปสู่การแยกตัวของเบทาอีน HCl หลังจากการกลืนกิน ทำให้เกิดกรดในกระเพาะอาหาร
อาหารที่น่าสนใจคือศักยภาพความเป็นกรดของเบทาอีน ไฮโดรคลอไรด์ ซึ่งเป็นแหล่งของเบทาอีน ในยาของมนุษย์ อาหารเสริมเบทาอีน HCl มักใช้ร่วมกับเปปซินเพื่อช่วยผู้ที่มีปัญหากระเพาะอาหารและปัญหาทางเดินอาหาร ในกรณีนี้ เบทาอีน ไฮโดรคลอไรด์สามารถใช้เป็น แหล่งที่ปลอดภัยของกรดไฮโดรคลอริก แม้ว่าจะไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับคุณสมบัตินี้เมื่อมีเบทาอีน ไฮโดรคลอไรด์ บรรจุอยู่ในอาหารลูกสุกร แต่อาจมีความสำคัญมาก
เป็นที่ทราบกันดีว่า pH ของน้ำย่อยของลูกสุกรหย่านมอาจค่อนข้างสูง (pH>4) ซึ่งจะส่งผลต่อการกระตุ้นการทำงานของสารตั้งต้นของเปปซินกับสารตั้งต้นของเปปซิโนเจน การย่อยโปรตีนอย่างเหมาะสมไม่เพียงแต่สำคัญสำหรับสัตว์เพื่อให้ได้รับความพร้อมที่ดีเท่านั้น นอกจากนี้โปรตีนที่ไม่ย่อยยังสามารถก่อให้เกิดการแพร่กระจายที่เป็นอันตรายของเชื้อโรคฉวยโอกาสและเพิ่มปัญหาอาการท้องเสียหลังหย่านม เบทาอีนมีค่า pKa ต่ำประมาณ 1.8 ซึ่งนำไปสู่การแยกตัวของเบทาอีน HCl หลังจากการกลืนกินนำไปสู่กระเพาะอาหาร การทำให้เป็นกรด
การเกิดซ้ำในระยะสั้นนี้พบได้ในการศึกษาเบื้องต้นในมนุษย์และการศึกษาในสุนัข หลังจากรับประทานเบทาอีน ไฮโดรคลอไรด์ 750 มก. หรือ 1,500 มก. เพียงครั้งเดียว ค่า pH ในกระเพาะอาหารของสุนัขที่เคยรักษาด้วยสารลดกรดในกระเพาะอาหารจะลดลงอย่างรุนแรงจาก ประมาณ 7 ถึง pH 2 อย่างไรก็ตาม ในสุนัขควบคุมที่ไม่ได้รับการรักษา ค่า pH ในกระเพาะอาหารจะอยู่ที่ประมาณ 2 ซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับการเสริมเบทาอีน HCl
เบทาอีนมีผลเชิงบวกต่อสุขภาพในลำไส้ของลูกสุกรหย่านม การทบทวนวรรณกรรมนี้เน้นถึงโอกาสที่แตกต่างกันสำหรับเบทาอีนในการสนับสนุนการย่อยและการดูดซึมสารอาหาร ปรับปรุงอุปสรรคในการป้องกันทางกายภาพ มีอิทธิพลต่อจุลินทรีย์ และเพิ่มความสามารถในการป้องกันของลูกสุกร