Betaín er náttúrulegt efnasamband sem er víða dreift í plöntum og dýrum. Sem fóðuraukefni fæst það í vatnsfríu formi eða hýdróklóríðformi. Það má bæta því út í dýrafóður í ýmsum tilgangi.
Í fyrsta lagi gætu þessir tilgangar tengst mjög áhrifaríkri getu betaíns til að gefa frá sér metýl, sem aðallega á sér stað í lifrinni. Vegna flutnings óstöðugra metýlhópa eykst myndun ýmissa efnasambanda eins og metíóníns, karnitíns og kreatíns. Á þennan hátt hefur betaín áhrif á prótein-, fituefna- og orkuefnaskipti og breytir þannig samsetningu skrokksins á jákvæðan hátt.
Í öðru lagi gæti tilgangurinn með því að bæta betaíni við fóður tengst virkni þess sem verndandi lífrænt gegndræpisefni. Í þessu hlutverki hjálpar betaín frumum um allan líkamann að viðhalda vatnsjafnvægi og frumuvirkni, sérstaklega á streitutímabilum. Vel þekkt dæmi eru jákvæð áhrif betaíns á dýr sem eru undir hitastreitu.
Í svínum hefur verið lýst mismunandi jákvæðum áhrifum betaínuppbótar. Þessi grein mun fjalla um hlutverk betaíns sem fóðuraukefnis í þarmaheilsu fráfærðra gríslinga.
Nokkrar rannsóknir á betaíni hafa greint frá áhrifum þess á meltanleika næringarefna í smáþörmum eða meltingarvegi svína í heild. Endurteknar athuganir á aukinni meltanleika trefja í smáþörmum (hrátrefjar eða hlutlausar og sýrukenndar trefjar) benda til þess að betaín örvi gerjun baktería sem þegar eru til staðar í smáþörmum, þar sem þarmafrumur framleiða ekki trefjabrjótandi ensím. Trefjahluti plöntunnar inniheldur næringarefni sem geta losnað við niðurbrot þessara örveruþráða.
Því sást einnig bætt meltanleiki þurrefnis og hráösku. Greint hefur verið frá því í heildar meltingarveginum að grísir sem fengu 800 mg af betaíni/kg fæðu bættu meltanleika hrápróteins (+6,4%) og þurrefnis (+4,2%). Að auki sýndi önnur rannsókn að með því að gefa 1.250 mg/kg af betaíni bættist heildarmeltanleiki hrápróteins (+3,7%) og eterþykknis (+6,7%).
Ein möguleg ástæða fyrir aukinni meltanleika næringarefna sem sést hefur eru áhrif betaíns á ensímframleiðslu. Í nýlegri in vivo rannsókn á viðbót betaíns í fráfærða grísi var virkni meltingarensíma (amýlasa, maltasa, lípasa, trypsíns og kímótrypsíns) í kími metin (Mynd 1). Öll ensím nema maltasa sýndu aukna virkni og áhrif betaíns voru meiri við 2.500 mg af betaíni/kg af fóðri en við 1.250 mg/kg. Aukningin á virkni getur stafað af aukinni ensímframleiðslu eða af aukinni hvatavirkni ensímsins.
Mynd 1 - Virkni meltingarensíma í þörmum gríslinga sem fengu 0 mg/kg, 1.250 mg/kg eða 2.500 mg/kg af betaíni.
Í tilraunum in vitro var sannað að með því að bæta við NaCl til að framleiða háan osmósuþrýsting var trypsín- og amýlasavirkni hamlað. Með því að bæta mismunandi magni af betaíni við þetta próf endurheimtist hamlandi áhrif NaCl og ensímvirkni jókst. Hins vegar, þegar NaCl er ekki bætt við stuðpúðalausnina, hefur betaín ekki áhrif á ensímvirkni við lægri styrk, en sýnir hamlandi áhrif við hærri styrk.
Aukin meltanleiki getur ekki aðeins skýrt þá aukningu sem greint hefur verið frá í vaxtarafköstum og fóðurnýtingu svína sem fá betaín sem viðbót. Að bæta betaíni við fóður svína dregur einnig úr orkuþörf dýrsins til viðhalds. Tilgátan um þessi áhrif er sú að þegar hægt er að nota betaín til að viðhalda innanfrumuosmósuþrýstingi, þá minnkar þörfin fyrir jónadælur, sem er ferli sem krefst orku. Ef orkuinntaka er takmörkuð er búist við að áhrifin af því að bæta við betaíni verði meiri með því að auka orkuframboð til vaxtar frekar en viðhalds.
Þekjufrumurnar sem klæða þarmavegginn þurfa að takast á við mjög breytilegar osmótískar aðstæður sem myndast af innihaldi þarmaholsins við meltingu næringarefna. Á sama tíma þurfa þessar þarmafrumur að stjórna skipti á vatni og mismunandi næringarefnum milli þarmaholsins og plasma. Til að vernda frumur gegn þessum krefjandi aðstæðum er betaín mikilvægt lífrænt gegndræpisefni. Þegar fylgst er með styrk betaíns í mismunandi vefjum er betaíninnihald í þarmavefjum nokkuð hátt. Að auki hefur komið í ljós að þessi gildi eru undir áhrifum af betaínstyrk í fæðu. Vel jafnvægðar frumur munu hafa betri fjölgun og betri batagetu. Þess vegna komust vísindamennirnir að því að aukning á betaínmagni gríslinga eykur hæð skeifugörnanna og dýpt dausgörnarinnar, og villin eru einsleitari.
Í annarri rannsókn mátti sjá aukningu á hæð villi í skeifugörn, ásgörn og dausgörn, en engin áhrif voru á dýpt holrýmdanna. Eins og sést hefur hjá kjúklingum sem smitaðir eru af kokkídíum, geta verndandi áhrif betaíns á þarmabyggingu verið enn mikilvægari við ákveðnar (osmótískar) áskoranir.
Þarmaþröskuldurinn er aðallega samsettur úr þekjufrumum sem tengjast hver annarri með þéttum tengipróteinum. Heilleiki þessarar þröskuldar er nauðsynlegur til að koma í veg fyrir að skaðleg efni og sjúkdómsvaldandi bakteríur komist inn, sem annars myndu valda bólgu. Fyrir svín eru neikvæð áhrif þarmaþröskuldar talin vera afleiðing af sveppaeiturmengun í fóðrinu eða ein af neikvæðum áhrifum hitastreitu.
Til að mæla áhrif á hindrunaráhrifin eru in vitro prófanir á frumulínum oft notaðar til að mæla rafviðnám í gegnum þekjuvef (TEER). Með notkun betaíns má sjá bætt TEER í mörgum in vitro tilraunum. Þegar rafhlaðan er útsett fyrir háum hita (42°C) mun TEER minnka (Mynd 2). Viðbót betaíns við vaxtarmiðil þessara hitaútsettu frumna vann gegn minnkaðri TEER, sem bendir til aukinnar hitaþols.
Mynd 2 - Áhrif hás hitastigs og betaíns á frumuviðnám í gegnum þekjuvef (TEER) in vitro.
Að auki, í in vivo rannsókn á grísum, var aukin tjáning þéttra tengipróteina (occludin, claudin1 og zonula occludens-1) í jejunum-vef dýra sem fengu 1.250 mg/kg af betaíni mæld samanborið við samanburðarhópinn. Að auki, sem mælikvarði á slímhúðarskemmdir í þörmum, minnkaði díamínoxídasa-virkni í plasma þessara svína verulega, sem bendir til sterkari þarmaþröskulds. Þegar betaíni var bætt við fóður vaxandi og fullgerðra svína var aukning á togstyrk í þörmum mæld við slátrun.
Nýlega hafa nokkrar rannsóknir tengt betaín við andoxunarkerfið og lýst fækkun sindurefna, lækkuðu magni malondialdehýðs (MDA) og bættri virkni glútaþíonperoxídasa (GSH-Px).
Betaín virkar ekki aðeins sem osmóverndandi efni hjá dýrum. Að auki geta margar bakteríur safnað betaíni í gegnum nýmyndun eða flutning úr umhverfinu. Það eru merki um að betaín geti haft jákvæð áhrif á fjölda baktería í meltingarvegi fráfærðra gríslinga. Heildarfjöldi dausgörnsbaktería, sérstaklega bifidobaktería og lactobacilli, hefur aukist. Að auki fannst minna magn af Enterobacter í saur.
Að lokum hefur komið í ljós að áhrif betaíns á þarmaheilsu fráfærðra grísa eru að draga úr tíðni niðurgangs. Þessi áhrif geta verið skammtaháð: fæðubótarefnið 2.500 mg/kg af betaíni er áhrifaríkara en 1.250 mg/kg af betaíni við að draga úr tíðni niðurgangs. Hins vegar var árangur fráfærðra grísa á báðum viðbótarskammtunum svipaður. Aðrir rannsakendur hafa sýnt fram á að þegar 800 mg/kg af betaíni er bætt við er tíðni og tíðni niðurgangs hjá fráfærðum grísum lægri.
Betaín hefur lágt pKa gildi, um 1,8, sem leiðir til sundrunar betaínhýdróklóríðs eftir inntöku, sem leiðir til magasýru.
Áhugaverð fæða er möguleg sýrumyndun betaínhýdróklóríðs sem uppspretta betaíns. Í læknisfræði manna eru betaínhýdróklóríð fæðubótarefni oft notuð í samsetningu við pepsín til að styðja fólk með magavandamál og meltingarvandamál. Í þessu tilviki er hægt að nota betaínhýdróklóríð sem örugga uppsprettu saltsýru. Þó að engar upplýsingar séu um þennan eiginleika þegar betaínhýdróklóríð er í svínafóðri, getur það verið mjög mikilvægt.
Það er vel þekkt að sýrustig magasafa fráfærðra grísa getur verið tiltölulega hátt (pH>4), sem hefur áhrif á virkjun pepsínforvera fyrir pepsínógen. Besta mögulega melting próteina er ekki aðeins mikilvæg fyrir dýr til að fá góða aðgengi að þessu næringarefni. Að auki getur meltingartruflanir valdið skaðlegri fjölgun tækifærissýkla og aukið vandamál með niðurgang eftir fráfæringu. Betaín hefur lágt pKa gildi, um 1,8, sem leiðir til sundrunar betaínhýdróklóríðs eftir inntöku, sem leiðir til magasýrumyndunar.
Þessi skammtíma endursúrnun hefur sést í forrannsókn á mönnum og rannsóknum á hundum. Eftir stakan skammt af 750 mg eða 1.500 mg af betaínhýdróklóríði lækkaði sýrustig maga hunda sem áður höfðu fengið magasýrulækkandi lyf verulega úr um það bil 7 í 2. Hins vegar var sýrustig maga um það bil 2 hjá ómeðhöndluðum samanburðarhundum, sem tengdist ekki betaínhýdróklóríðuppbót.
Betaín hefur jákvæð áhrif á þarmaheilsu hjá fráfærnum gríslingum. Þessi yfirlitsgrein varpar ljósi á mismunandi tækifæri betaíns til að styðja við meltingu og upptöku næringarefna, bæta líkamlegar verndarhindranir, hafa áhrif á örveruflóruna og auka varnargetu gríslinga.