Betain je prirodni spoj široko rasprostranjen u biljkama i životinjama. Kao dodatak stočnoj hrani, dostupan je u bezvodnom ili hidrohloridnom obliku. Može se dodavati stočnoj hrani u različite svrhe.
Prije svega, ove svrhe mogu biti povezane s vrlo učinkovitom sposobnošću betaina da donira metil grupe, što se uglavnom događa u jetri. Zbog prijenosa nestabilnih metil grupa, potiče se sinteza različitih spojeva poput metionina, karnitina i kreatina. Na taj način betain utječe na metabolizam proteina, lipida i energije, čime se blagotvorno mijenja sastav trupa.
Drugo, svrha dodavanja betaina u hranu može biti povezana s njegovom funkcijom zaštitnog organskog penetranta. U ovoj funkciji, betain pomaže ćelijama u cijelom tijelu da održe ravnotežu vode i ćelijsku aktivnost, posebno tokom perioda stresa. Poznati primjer je pozitivan učinak betaina na životinje pod toplotnim stresom.
Kod svinja su opisani različiti korisni efekti suplementacije betainom. Ovaj članak će se fokusirati na ulogu betaina kao dodatka hrani u zdravlju crijeva odbijene prasadi.
Nekoliko studija betaina izvijestilo je o utjecaju na svarljivost hranjivih tvari u ileumu ili cijelom probavnom traktu svinja. Ponovljena opažanja povećane svarljivosti vlakana u ileumu (sirova vlakna ili neutralna i kisela deterdžentna vlakna) ukazuju na to da betain stimulira fermentaciju bakterija koje su već prisutne u tankom crijevu, jer crijevne ćelije ne proizvode enzime koji razgrađuju vlakna. Dio biljke koji sadrži vlakna sadrži hranjive tvari koje se mogu osloboditi tokom razgradnje ovih mikrobnih vlakana.
Stoga je uočena i poboljšana svarljivost suhe tvari i sirovog pepela. Na nivou ukupnog probavnog trakta, zabilježeno je da prasad koja su dobivala 800 mg betaina/kg prehrane imaju poboljšanu svarljivost sirovog proteina (+6,4%) i suhe tvari (+4,2%). Osim toga, druga studija je pokazala da je dodavanjem 1.250 mg/kg betaina poboljšana prividna ukupna svarljivost sirovog proteina (+3,7%) i eterskog ekstrakta (+6,7%).
Jedan od mogućih razloga za uočeno povećanje svarljivosti hranjivih tvari je učinak betaina na proizvodnju enzima. U nedavnoj in vivo studiji o dodavanju betaina odbijenim prasadima, procijenjena je aktivnost probavnih enzima (amilaze, maltaze, lipaze, tripsina i himotripsina) u himusa (Slika 1). Svi enzimi osim maltaze pokazali su povećanu aktivnost, a učinak betaina bio je izraženiji pri 2.500 mg betaina/kg hrane nego pri 1.250 mg/kg. Povećanje aktivnosti može biti rezultat povećanja proizvodnje enzima ili može biti rezultat povećanja katalitičke efikasnosti enzima.
Slika 1 - Aktivnost probavnih enzima u crijevima prasadi kojima je betain dodavan u dozi od 0 mg/kg, 1.250 mg/kg ili 2.500 mg/kg.
U in vitro eksperimentima dokazano je da dodavanjem NaCl radi stvaranja visokog osmotskog pritiska, inhibiraju se aktivnosti tripsina i amilaze. Dodavanje različitih nivoa betaina u ovaj test obnovilo je inhibitorni učinak NaCl i povećalo aktivnost enzima. Međutim, kada se NaCl ne doda u puferski rastvor, betain ne utiče na aktivnost enzima pri nižoj koncentraciji, ali pokazuje inhibitorni učinak pri višoj koncentraciji.
Ne samo povećana svarljivost može objasniti prijavljeno povećanje rasta i stope konverzije hrane kod svinja kojima se dodaje betain u ishranu. Dodavanje betaina u ishranu svinja također smanjuje energetske potrebe životinje za održavanje. Hipoteza za ovaj uočeni efekat je da kada se betain može koristiti za održavanje unutarćelijskog osmotskog pritiska, smanjuje se potreba za ionskim pumpama, što je proces koji zahtijeva energiju. U slučaju ograničenog unosa energije, očekuje se da će efekat suplementacije betainom biti izraženiji povećanjem snabdijevanja energijom za rast, a ne za održavanje.
Epitelne ćelije koje oblažu crijevni zid moraju se nositi s vrlo varijabilnim osmotskim uvjetima koje stvara sadržaj lumena tokom probave hranjivih tvari. Istovremeno, ove crijevne ćelije moraju kontrolirati razmjenu vode i različitih hranjivih tvari između crijevnog lumena i plazme. Kako bi se ćelije zaštitile od ovih izazovnih uvjeta, betain je važan organski penetrant. Prilikom promatranja koncentracije betaina u različitim tkivima, sadržaj betaina u crijevnim tkivima je prilično visok. Osim toga, uočeno je da na ove nivoe utječe koncentracija betaina u prehrani. Dobro uravnotežene ćelije imat će bolju proliferaciju i bolje mogućnosti oporavka. Stoga su istraživači otkrili da povećanje nivoa betaina kod prasadi povećava visinu duodenalnih resica i dubinu ilealnih kripti, a resice su ujednačenije.
U drugoj studiji, moglo se uočiti povećanje visine resica u duodenumu, jejunumu i ileumu, ali nije bilo utjecaja na dubinu kripti. Kao što je uočeno kod brojlera zaraženih kokcidijama, zaštitni učinak betaina na strukturu crijeva može biti još važniji pod određenim (osmotskim) izazovima.
Crijevna barijera se uglavnom sastoji od epitelnih ćelija, koje su međusobno povezane proteinima čvrstog spoja. Integritet ove barijere je ključan za sprječavanje ulaska štetnih tvari i patogenih bakterija, koje bi inače izazvale upalu. Kod svinja se negativni utjecaj crijevne barijere smatra rezultatom kontaminacije mikotoksinima u hrani ili jednim od negativnih učinaka toplinskog stresa.
Kako bi se izmjerio utjecaj na efekt barijere, često se koriste in vitro testovi ćelijskih linija za mjerenje transepitelnog električnog otpora (TEER). Primjenom betaina, poboljšani TEER se može uočiti u više in vitro eksperimenata. Kada je baterija izložena visokoj temperaturi (42°C), TEER će se smanjiti (Slika 2). Dodavanje betaina u medij za rast ovih ćelija izloženih toploti suzbilo je smanjeni TEER, što ukazuje na povećanu otpornost na toplotu.
Slika 2 - In vitro efekti visoke temperature i betaina na transepitelnu otpornost ćelija (TEER).
Osim toga, u in vivo studiji na prasadi, izmjerena je povećana ekspresija proteina čvrstog spoja (okluzin, klaudin1 i zonula okluzen-1) u tkivu jejunuma kod životinja koje su primile 1.250 mg/kg betaina u poređenju sa kontrolnom grupom. Pored toga, kao marker oštećenja crijevne sluznice, aktivnost diamin oksidaze u plazmi ovih svinja je značajno smanjena, što ukazuje na jaču crijevnu barijeru. Kada je betain dodan u ishranu svinja u tovu, povećanje crijevne zatezne čvrstoće mjereno je u vrijeme klanja.
Nedavno je nekoliko studija povezalo betain s antioksidativnim sistemom i opisalo smanjenje slobodnih radikala, smanjenje nivoa malondialdehida (MDA) i poboljšanu aktivnost glutation peroksidaze (GSH-Px).
Betain ne djeluje samo kao osmoprotektan kod životinja. Osim toga, mnoge bakterije mogu akumulirati betain putem de novo sinteze ili transporta iz okoline. Postoje znakovi da betain može imati pozitivan učinak na broj bakterija u gastrointestinalnom traktu odbijenih prasadi. Ukupan broj ilealnih bakterija, posebno bifidobakterija i laktobacila, se povećao. Osim toga, u izmetu su pronađene niže količine Enterobactera.
Konačno, uočeno je da učinak betaina na zdravlje crijeva odbijene prasadi je smanjenje stope dijareje. Ovaj učinak može biti ovisan o dozi: dodatak prehrani od 2.500 mg/kg betaina je učinkovitiji od 1.250 mg/kg betaina u smanjenju stope dijareje. Međutim, učinak odbijene prasadi na dva nivoa dodataka bio je sličan. Drugi istraživači su pokazali da kada se doda 800 mg/kg betaina, stopa i učestalost dijareje kod odbijene prasadi je niža.
Betain ima nisku pKa vrijednost od oko 1,8, što dovodi do disocijacije betain HCl nakon gutanja, što dovodi do želučane kiseline.
Zanimljiva hrana je potencijalno zakiseljavanje betain hidrohlorida kao izvora betaina. U humanoj medicini, suplementi betain hidrohlorida se često koriste u kombinaciji s pepsinom za podršku ljudima sa želučanim i probavnim problemima. U ovom slučaju, betain hidrohlorid se može koristiti kao siguran izvor hlorovodične kiseline. Iako nema informacija o ovom svojstvu kada se betain hidrohlorid nalazi u hrani za prasad, to može biti vrlo važno.
Dobro je poznato da pH vrijednost želučanog soka kod odbijenih prasadi može biti relativno visoka (pH>4), što će utjecati na aktivaciju prekursora pepsina u njegov prekursor pepsinogen. Optimalna probava proteina nije važna samo za životinje kako bi se osigurala dobra dostupnost ovog nutrijenta. Osim toga, probavne smetnje uzrokovane proteinima mogu uzrokovati štetnu proliferaciju oportunističkih patogena i povećati problem proljeva nakon odbijanja od sisanja. Betain ima nisku pKa vrijednost od oko 1,8, što dovodi do disocijacije betain HCl nakon gutanja, što dovodi do želučane kiselosti.
Ovo kratkotrajno ponovno zakiseljavanje uočeno je u preliminarnoj studiji na ljudima i studijama na psima. Nakon jedne doze od 750 mg ili 1.500 mg betain hidrohlorida, pH želuca pasa prethodno tretiranih sredstvima za smanjenje želučane kiseline znatno je opao sa oko 7 na pH 2. Međutim, kod netretiranih kontrolnih pasa, pH želuca je bio oko 2, što nije bilo povezano sa suplementacijom betain hidrohlorida.
Betain ima pozitivan učinak na zdravlje crijeva odbijenih prasadi. Ovaj pregled literature ističe različite mogućnosti betaina u podršci probavi i apsorpciji hranjivih tvari, poboljšanju fizičkih zaštitnih barijera, utjecaju na mikrobiotu i poboljšanju obrambenih sposobnosti prasadi.