Betain je prirodni spoj široko rasprostranjen u biljkama i životinjama. Kao dodatak stočnoj hrani, dostupan je u bezvodnom ili hidrokloridnom obliku. Može se dodati stočnoj hrani u različite svrhe.
Prije svega, ove svrhe mogu biti povezane s vrlo učinkovitom sposobnošću betaina kao donora metilnih skupina, koja se uglavnom javlja u jetri. Zbog prijenosa nestabilnih metilnih skupina 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 toj funkciji betain pomaže stanicama u cijelom tijelu da održe ravnotežu vode i staničnu aktivnost, posebno tijekom razdoblja stresa. Poznati primjer je pozitivan učinak betaina na životinje pod toplinskim stresom.
Kod svinja su opisani različiti korisni učinci suplementacije betainom. Ovaj članak će se usredotočiti na ulogu betaina kao dodatka hrani u crijevnom zdravlju odbijene prasadi.
Nekoliko studija betaina izvijestilo je o učinku na probavljivost hranjivih tvari u ileumu ili cijelom probavnom traktu svinja. Ponovljena opažanja povećane probavljivosti 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 stanice ne proizvode enzime koji razgrađuju vlakna. Dio biljke koji sadrži vlakna sadrži hranjive tvari koje se mogu osloboditi tijekom razgradnje ovih mikrobnih vlakana.
Stoga je uočena i poboljšana probavljivost suhe tvari i sirovog pepela. Na razini ukupnog probavnog trakta, zabilježeno je da prasad koja je dobivala 800 mg betaina/kg prehrane ima poboljšanu probavljivost sirovog proteina (+6,4%) i suhe tvari (+4,2%). Osim toga, druga studija pokazala je da je dodavanjem 1250 mg/kg betaina poboljšana prividna ukupna probavljivost sirovog proteina (+3,7%) i eterskog ekstrakta (+6,7%).
Jedan od mogućih razloga za uočeno povećanje probavljivosti hranjivih tvari jest učinak betaina na proizvodnju enzima. U nedavnoj in vivo studiji o dodavanju betaina odbijenoj prasadi, procijenjena je aktivnost probavnih enzima (amilaze, maltaze, lipaze, tripsina i kimotripsina) u himusnom tkivu (Slika 1). Svi enzimi osim maltaze pokazali su povećanu aktivnost, a učinak betaina bio je izraženiji pri 2500 mg betaina/kg hrane nego pri 1250 mg/kg. Povećanje aktivnosti može biti rezultat povećanja proizvodnje enzima ili može biti rezultat povećanja katalitičke učinkovitosti enzima.
Slika 1 - Aktivnost probavnih enzima u crijevima prasadi kojima je betain dodavan u dozi od 0 mg/kg, 1250 mg/kg ili 2500 mg/kg.
U in vitro eksperimentima dokazano je da se dodavanjem NaCl-a radi postizanja visokog osmotskog tlaka inhibira aktivnost tripsina i amilaze. Dodavanje različitih razina betaina u ovaj test obnovilo je inhibitorni učinak NaCl-a i povećalo aktivnost enzima. Međutim, kada se NaCl ne doda u pufersku otopinu, betain ne utječe na aktivnost enzima pri nižoj koncentraciji, ali pokazuje inhibitorni učinak pri višoj koncentraciji.
Ne samo povećana probavljivost može objasniti prijavljeno povećanje rasta i stope konverzije hrane kod svinja kojima se dodaje betain. Dodavanje betaina u prehranu svinja također smanjuje energetske potrebe životinje za održavanje. Hipoteza za ovaj uočeni učinak je da kada se betain može koristiti za održavanje unutarstanične osmotske tlaka, smanjuje se 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 za održavanje.
Epitelne stanice koje oblažu crijevnu stijenku moraju se nositi s vrlo varijabilnim osmotskim uvjetima koje stvara sadržaj lumena tijekom probave hranjivih tvari. Istovremeno, ove crijevne stanice moraju kontrolirati izmjenu vode i različitih hranjivih tvari između crijevnog lumena i plazme. Kako bi se stanice zaštitile od ovih izazovnih uvjeta, betain je važan organski penetrant. Pri promatranju koncentracije betaina u različitim tkivima, sadržaj betaina u crijevnim tkivima je prilično visok. Osim toga, uočeno je da na te razine utječe koncentracija betaina u prehrani. Dobro uravnotežene stanice imat će bolju proliferaciju i bolje mogućnosti oporavka. Stoga su istraživači otkrili da povećanje razine betaina kod prasadi povećava visinu duodenalnih resica i dubinu ilealnih kripti, a resice su ujednačenije.
U drugoj studiji uočeno je povećanje visine resica u dvanaesniku, jejunumu i ileumu, ali nije bilo utjecaja na dubinu kripti. Kao što je uočeno kod brojlera zaraženih kokcidijama, zaštitni učinak betaina na crijevnu strukturu može biti još važniji pod određenim (osmotskim) izazovima.
Crijevna barijera uglavnom se sastoji od epitelnih stanica koje su međusobno povezane proteinima čvrstog spoja. Integritet ove barijere ključan je za sprječavanje ulaska štetnih tvari i patogenih bakterija, koje bi inače uzrokovale upalu. Kod svinja se negativni utjecaj crijevne barijere smatra posljedicom 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 staničnih linija za mjerenje transepitelnog električnog otpora (TEER). Primjenom betaina, poboljšani TEER može se 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 stanica izloženih toplini suzbilo je smanjeni TEER, što ukazuje na povećanu otpornost na toplinu.
Slika 2 - In vitro učinci visoke temperature i betaina na transepitelni otpor stanica (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 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 značajno je smanjena, što ukazuje na jaču crijevnu barijeru. Kada je betain dodan u prehranu svinja u rastu i završnoj fazi, povećanje crijevne vlačne čvrstoće mjereno je u vrijeme klanja.
Nedavno je nekoliko studija povezalo betain s antioksidativnim sustavom i opisalo smanjenje slobodnih radikala, smanjenje razine malondialdehida (MDA) i poboljšanu aktivnost glutation peroksidaze (GSH-Px).
Betain ne djeluje samo kao osmoprotektant 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 odbijenih prasadi. Ukupan broj ilealnih bakterija, posebno bifidobakterija i laktobacila, povećao se. Osim toga, u izmetu su pronađene niže količine Enterobactera.
Konačno, uočeno je da učinak betaina na zdravlje crijeva odbijene prasadi je smanjenje stope proljeva. Ovaj učinak može ovisiti o dozi: dodatak prehrani od 2500 mg/kg betaina učinkovitiji je od 1250 mg/kg betaina u smanjenju stope proljeva. Međutim, učinak odbijene prasadi na obje razine dodatka bio je sličan. Drugi istraživači su pokazali da kada se doda 800 mg/kg betaina, stopa i učestalost proljeva kod odbijene prasadi je niža.
Betain ima nisku pKa vrijednost od oko 1,8, što dovodi do disocijacije betain HCl-a nakon gutanja, što dovodi do želučane kiselosti.
Zanimljiva hrana je potencijalno zakiseljavanje betain hidroklorida kao izvora betaina. U humanoj medicini, dodaci betain hidroklorida često se koriste u kombinaciji s pepsinom za podršku osobama sa želučanim i probavnim problemima. U ovom slučaju, betain hidroklorid može se koristiti kao siguran izvor klorovodične kiseline. Iako nema informacija o ovom svojstvu kada se betain hidroklorid nalazi u hrani za prasad, može biti vrlo važno.
Dobro je poznato da pH želučanog soka odbijenih prasadi može biti relativno visok (pH>4), što će utjecati na aktivaciju prekursora pepsina u njegov prekursor pepsinogen. Optimalna probava proteina nije važna samo za životinje kako bi se postigla 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 zakiseljavanja želuca.
Ova kratkotrajna reacidifikacija uočena je u preliminarnoj studiji na ljudima i studijama na psima. Nakon jednokratne doze od 750 mg ili 1500 mg betain hidroklorida, pH želuca pasa prethodno tretiranih sredstvima za smanjenje želučane kiseline znatno je pao s oko 7 na pH 2. Međutim, kod netretiranih kontrolnih pasa pH želuca bio je oko 2, što nije bilo povezano s dodavanjem betain hidroklorida.
Betain ima pozitivan učinak na crijevno zdravlje odbijene prasadi. Ovaj pregled literature ističe različite mogućnosti betaina za potporu probavi i apsorpciji hranjivih tvari, poboljšanje fizičkih zaštitnih barijera, utjecaj na mikrobiotu i poboljšanje obrambenih sposobnosti prasadi.