Betain är en naturligt förekommande förening som är vitt spridd i växter och djur. Som fodertillsats finns det i vattenfri form eller hydrokloridform. Det kan tillsättas i djurfoder för olika ändamål.
Först och främst kan dessa syften vara relaterade till betains mycket effektiva metyldonatorförmåga, som huvudsakligen sker i levern. På grund av överföringen av instabila metylgrupper främjas syntesen av olika föreningar såsom metionin, karnitin och kreatin. På detta sätt påverkar betain protein-, lipid- och energimetabolismen, vilket därigenom positivt förändrar slaktkroppens sammansättning.
För det andra kan syftet med att tillsätta betain i foder vara relaterat till dess funktion som ett skyddande organiskt penetrerande ämne. I denna funktion hjälper betain celler i hela kroppen att upprätthålla vattenbalans och cellaktivitet, särskilt under perioder av stress. Ett välkänt exempel är den positiva effekten av betain på djur under värmestress.
Hos grisar har olika gynnsamma effekter av betaintillskott beskrivits. Denna artikel kommer att fokusera på betains roll som fodertillsats för tarmhälsan hos avvanda griskultingar.
Flera betainstudier har rapporterat effekten på smältbarheten av näringsämnen i ileum eller hela matsmältningskanalen hos grisar. Upprepade observationer av ökad ileal smältbarhet av fibrer (råfiber eller neutrala och sura detergentfibrer) indikerar att betain stimulerar fermenteringen av bakterier som redan finns i tunntarmen, eftersom tarmceller inte producerar fibernedbrytande enzymer. Växtens fiberdel innehåller näringsämnen som kan frigöras under nedbrytningen av denna mikrobiella fiber.
Därför observerades även förbättrad smältbarhet av torrsubstans och råaska. På total matsmältningskanalnivå har det rapporterats att griskultingar tillsatta med 800 mg betain/kg diet har förbättrad smältbarhet av råprotein (+6,4 %) och torrsubstans (+4,2 %). Dessutom visade en annan studie att genom att tillsätta 1 250 mg/kg betain förbättrades den synbara totala smältbarheten av råprotein (+3,7 %) och eterextrakt (+6,7 %).
En möjlig orsak till den observerade ökningen av näringsämnessmältbarhet är betainets effekt på enzymproduktionen. I en nyligen genomförd in vivo-studie av tillsats av betain till avvanda griskultingar utvärderades aktiviteten hos matsmältningsenzymer (amylas, maltas, lipas, trypsin och kymotrypsin) i kymus (Figur 1). Alla enzymer utom maltas visade ökad aktivitet, och effekten av betain var mer uttalad vid 2 500 mg betain/kg foder än vid 1 250 mg/kg. Ökningen i aktivitet kan vara ett resultat av en ökning av enzymproduktionen, eller den kan vara ett resultat av en ökning av enzymets katalytiska effektivitet.
Figur 1 - Aktivitet av tarmens matsmältningsenzymer hos griskultingar tillsatta med 0 mg/kg, 1 250 mg/kg eller 2 500 mg/kg betain.
I in vitro-experiment bevisades det att genom att tillsätta NaCl för att producera högt osmotiskt tryck hämmades trypsin- och amylasaktivitet. Genom att tillsätta olika nivåer av betain i detta test återställdes den hämmande effekten av NaCl och enzymaktiviteten ökades. Men när NaCl inte tillsätts buffertlösningen påverkar betain inte enzymaktiviteten vid en lägre koncentration, men visar en hämmande effekt vid en högre koncentration.
Inte bara den ökade smältbarheten kan förklara den rapporterade ökningen av tillväxtprestanda och foderomvandlingshastighet hos grisar som tillsatts betain i kosten. Att tillsätta betain till grisfoder minskar också djurets behov av underhållsenergi. Hypotesen för denna observerade effekt är att när betain kan användas för att upprätthålla det intracellulära osmotiska trycket, minskar behovet av jonkumpar, vilket är en process som kräver energi. Vid begränsat energiintag förväntas effekten av att tillsätta betain bli mer uttalad genom att öka energitillförseln för tillväxt snarare än underhåll.
Epitelcellerna som bekläder tarmväggen måste hantera mycket varierande osmotiska förhållanden som genereras av innehållet i tarmarna under näringsämnesuppslutningen. Samtidigt behöver dessa tarmceller kontrollera utbytet av vatten och olika näringsämnen mellan tarmlumen och plasma. För att skydda celler från dessa utmanande förhållanden är betain en viktig organisk penetrant. När man observerar koncentrationen av betain i olika vävnader är halten av betain i tarmvävnaderna ganska hög. Dessutom har det observerats att dessa nivåer påverkas av betainkoncentrationen i kosten. Välbalanserade celler kommer att ha bättre proliferation och bättre återhämtningsförmåga. Därför fann forskarna att en ökning av betainhalten hos griskultingar ökar höjden på duodenalvilli och djupet på ileumkrypterna, och villi är mer enhetliga.
I en annan studie kunde en ökning av höjden på tarmtarmarna i tolvfingertarmen, jejunum och ileum observeras, men det fanns ingen effekt på kryptornas djup. Som observerats hos slaktkycklingar infekterade med koccidier, kan betains skyddande effekt på tarmstrukturen vara ännu viktigare under vissa (osmotiska) utmaningar.
Tarmbarriären består huvudsakligen av epitelceller, som är sammankopplade med varandra genom tight junction-proteiner. Denna barriärs integritet är avgörande för att förhindra att skadliga ämnen och patogena bakterier kommer in, vilket annars skulle orsaka inflammation. För grisar anses den negativa effekten av tarmbarriären vara resultatet av mykotoxinkontaminering i fodret, eller en av de negativa effekterna av värmestress.
För att mäta effekten på barriäreffekten används ofta in vitro-tester av cellinjer för att mäta transepitelial elektrisk resistans (TEER). Med applicering av betain kan förbättrad TEER observeras i flera in vitro-experiment. När batteriet utsätts för hög temperatur (42 °C) kommer TEER att minska (Figur 2). Tillsatsen av betain till tillväxtmediet för dessa värmeexponerade celler motverkade den minskade TEER, vilket indikerar ökad värmeresistens.
Figur 2 – In vitro-effekter av hög temperatur och betain på celltransepitelial resistens (TEER).
Dessutom mättes i en in vivo-studie på griskultingar det ökade uttrycket av tight junction-proteiner (occludin, claudin1 och zonula occludens-1) i jejunumvävnaden hos djur som fick 1 250 mg/kg betain jämfört med kontrollgruppen. Dessutom, som en markör för tarmslemhinneskada, minskade diaminoxidasaktiviteten i plasman hos dessa grisar signifikant, vilket indikerar en starkare tarmbarriär. När betain tillsattes till kosten hos slaktgrisar mättes ökningen av tarmens draghållfasthet vid slakttillfället.
Nyligen har flera studier kopplat betain till antioxidantsystemet och beskrivit minskade fria radikaler, minskade nivåer av malondialdehyd (MDA) och förbättrad glutationperoxidas (GSH-Px) aktivitet.
Betain fungerar inte bara som ett osmoprotektor hos djur. Dessutom kan många bakterier ackumulera betain genom de novo-syntes eller transport från omgivningen. Det finns tecken på att betain kan ha en positiv effekt på antalet bakterier i mag-tarmkanalen hos avvanda griskultingar. Det totala antalet ileumbakterier, särskilt bifidobakterier och laktobaciller, har ökat. Dessutom hittades lägre mängder Enterobacter i avföring.
Slutligen observeras det att effekten av betain på tarmhälsan hos avvanda griskultingar är en minskning av diarréfrekvensen. Denna effekt kan vara dosberoende: kosttillskottet 2 500 mg/kg betain är mer effektivt än 1 250 mg/kg betain för att minska diarréfrekvensen. Avvanda griskultingars prestanda vid de två tillskottsnivåerna var dock likartad. Andra forskare har visat att när 800 mg/kg betain tillsätts är frekvensen och incidensen av diarré hos avvanda griskultingar lägre.
Betain har ett lågt pKa-värde på cirka 1,8, vilket leder till dissociation av betainhydroklorid efter intag, vilket leder till magsyraförsurning.
Det intressanta fodret är den potentiella försurningen av betainhydroklorid som en källa till betain. Inom humanmedicin används betainhydrokloridtillskott ofta i kombination med pepsin för att stödja personer med magproblem och matsmältningsproblem. I detta fall kan betainhydroklorid användas som en säker källa till saltsyra. Även om det inte finns någon information om denna egenskap när betainhydroklorid ingår i grisfoder, kan det vara mycket viktigt.
Det är välkänt att pH-värdet i magsaften hos avvanda griskultingar kan vara relativt högt (pH>4), vilket påverkar aktiveringen av pepsinprekursorn till dess prekursor pepsinogen. Optimal proteinnedbrytning är inte bara viktigt för att djuren ska få god tillgänglighet av detta näringsämne. Dessutom kan protein från matsmältningsbesvär orsaka skadlig spridning av opportunistiska patogener och öka problemet med diarré efter avvänjning. Betain har ett lågt pKa-värde på cirka 1,8, vilket leder till dissociation av betainhydroklorid efter intag, vilket leder till magsyra.
Denna kortvariga återförsurning har observerats i en preliminär studie på människor och studier på hundar. Efter en engångsdos på 750 mg eller 1 500 mg betainhydroklorid sjönk magsäckens pH-värde kraftigt hos hundar som tidigare behandlats med magsyrareducerande medel från cirka 7 till pH 2. Hos obehandlade kontrollhundar var dock magsäckens pH-värde cirka 2, vilket inte var relaterat till betainhydrokloridtillskott.
Betain har en positiv effekt på tarmhälsan hos avvanda griskultingar. Denna litteraturöversikt belyser olika möjligheter för betain att stödja näringsämnesupptag, förbättra fysiska skyddsbarriärer, påverka mikrobiotan och stärka griskultingarnas försvarsförmåga.