Betain er en naturlig forekommende forbindelse som er vidt distribuert i planter og dyr. Som fôrtilsetning finnes det i vannfri form eller hydrokloridform. Det kan tilsettes dyrefôr til ulike formål.
Først og fremst kan disse formålene være relatert til betains svært effektive metyldonorevne, som hovedsakelig forekommer i leveren. På grunn av overføring av ustabile metylgrupper fremmes syntesen av forskjellige forbindelser som metionin, karnitin og kreatin. På denne måten påvirker betain protein-, lipid- og energimetabolismen, og endrer dermed slaktekroppens sammensetning på en gunstig måte.
For det andre kan formålet med å tilsette betain i fôr være relatert til dets funksjon som et beskyttende organisk penetreringsmiddel. I denne funksjonen hjelper betain celler i hele kroppen med å opprettholde vannbalanse og celleaktivitet, spesielt i perioder med stress. Et velkjent eksempel er den positive effekten av betain på dyr under varmestress.
Hos griser er det beskrevet ulike gunstige effekter av betaintilskudd. Denne artikkelen vil fokusere på betains rolle som fôrtilsetning i tarmhelsen hos avvenne grisunger.
Flere betainstudier har rapportert effekten på fordøyeligheten av næringsstoffer i ileum eller hele fordøyelseskanalen hos griser. Gjentatte observasjoner av økt ileal fordøyelighet av fiber (råfiber eller nøytral og sur vaskemiddelfiber) indikerer at betain stimulerer fermenteringen av bakterier som allerede er tilstede i tynntarmen, fordi tarmcellene ikke produserer fibernedbrytende enzymer. Fiberdelen av planten inneholder næringsstoffer som kan frigjøres under nedbrytningen av denne mikrobielle fiberen.
Derfor ble det også observert forbedret fordøyelighet av tørrstoff og råaske. På totalnivå for fordøyelseskanalen har det blitt rapportert at grisunger tilsatt 800 mg betain/kg diett har forbedret fordøyelighet av råprotein (+6,4 %) og tørrstoff (+4,2 %). I tillegg viste en annen studie at ved å tilsette 1250 mg/kg betain, ble den tilsynelatende totale fordøyeligheten av råprotein (+3,7 %) og eterekstrakt (+6,7 %) forbedret.
En mulig årsak til den observerte økningen i næringsfordøyelighet er effekten av betain på enzymproduksjon. I en nylig in vivo-studie av tilsetning av betain til avvenne grisunger ble aktiviteten til fordøyelsesenzymer (amylase, maltase, lipase, trypsin og chymotrypsin) i chym evaluert (figur 1). Alle enzymer unntatt maltase viste økt aktivitet, og effekten av betain var mer uttalt ved 2500 mg betain/kg fôr enn ved 1250 mg/kg. Økningen i aktivitet kan være et resultat av en økning i enzymproduksjon, eller den kan være et resultat av en økning i enzymets katalytiske effektivitet.
Figur 1 – Aktivitet av tarmfordøyelsesenzymer hos grisunger tilsatt 0 mg/kg, 1250 mg/kg eller 2500 mg/kg betain.
I in vitro-eksperimenter ble det bevist at ved å tilsette NaCl for å produsere høyt osmotisk trykk, ble trypsin- og amylaseaktiviteten hemmet. Tilsetning av forskjellige nivåer av betain i denne testen gjenopprettet den hemmende effekten av NaCl og økte enzymaktiviteten. Når NaCl ikke tilsettes bufferløsningen, påvirker imidlertid ikke betain enzymaktiviteten ved en lavere konsentrasjon, men viser en hemmende effekt ved en høyere konsentrasjon.
Ikke bare den økte fordøyeligheten kan forklare den rapporterte økningen i vekstytelse og fôrkonverteringsrate hos griser tilsatt betain. Tilsetning av betain i grisediet reduserer også dyrets vedlikeholdsenergibehov. Hypotesen for denne observerte effekten er at når betain kan brukes til å opprettholde intracellulært osmotisk trykk, reduseres behovet for ionepumper, som er en prosess som krever energi. Ved begrenset energiinntak forventes effekten av å tilsette betain å være mer uttalt ved å øke energitilførselen for vekst snarere enn vedlikehold.
Epitelcellene som kler tarmveggen må takle svært variable osmotiske forhold generert av luminalt innhold under næringsfordøyelsen. Samtidig må disse tarmcellene kontrollere utvekslingen av vann og forskjellige næringsstoffer mellom tarmlumen og plasma. For å beskytte celler mot disse utfordrende forholdene er betain en viktig organisk penetrant. Når man observerer konsentrasjonen av betain i forskjellige vev, er innholdet av betain i tarmvevet ganske høyt. I tillegg har det blitt observert at disse nivåene påvirkes av betainkonsentrasjonen i kosten. Velbalanserte celler vil ha bedre proliferasjon og bedre restitusjonsevne. Derfor fant forskerne at økning av betainnivået hos grisunger øker høyden på duodenalvilli og dybden på ileumkrypter, og villi er mer ensartede.
I en annen studie kunne man observere en økning i høyden på tarmtottene i tolvfingertarmen, jejunum og ileum, men det var ingen effekt på kryptenes dybde. Som observert hos slaktekyllinger infisert med koksidier, kan den beskyttende effekten av betain på tarmstrukturen være enda viktigere under visse (osmotiske) utfordringer.
Tarmbarrieren består hovedsakelig av epitelceller, som er forbundet med hverandre av tette forbindelsesproteiner. Integriteten til denne barrieren er viktig for å forhindre inntrengning av skadelige stoffer og patogene bakterier, som ellers ville forårsake betennelse. For griser anses den negative effekten av tarmbarrieren å være et resultat av mykotoksinforurensning i fôret, eller en av de negative effektene av varmestress.
For å måle effekten på barriereeffekten brukes ofte in vitro-tester av cellelinjer til å måle transepitelial elektrisk motstand (TEER). Ved bruk av betain kan forbedret TEER observeres i flere in vitro-eksperimenter. Når batteriet utsettes for høy temperatur (42 °C), vil TEER avta (figur 2). Tilsetning av betain til vekstmediet til disse varmeeksponerte cellene motvirket den reduserte TEER, noe som indikerer økt varmemotstand.
Figur 2 – In vitro-effekter av høy temperatur og betain på celletransepitelial motstand (TEER).
I tillegg ble det i en in vivo-studie på grisunger målt økt uttrykk av tette forbindelsesproteiner (occludin, claudin1 og zonula occludens-1) i jejunumvevet hos dyr som fikk 1250 mg/kg betain sammenlignet med kontrollgruppen. I tillegg ble diaminoksidaseaktiviteten i plasmaet til disse grisene betydelig redusert, som en markør for skade på tarmslimhinnen, noe som indikerer en sterkere tarmbarriere. Når betain ble tilsatt dietten til slaktegriser, ble økningen i tarmens strekkfasthet målt ved slakting.
Nylig har flere studier knyttet betain til antioksidantsystemet og beskrevet reduserte frie radikaler, reduserte nivåer av malondialdehyd (MDA) og forbedret glutationperoksidase (GSH-Px) aktivitet.
Betain fungerer ikke bare som et osmobeskyttende middel hos dyr. I tillegg kan mange bakterier akkumulere betain gjennom de novo-syntese eller transport fra miljøet. Det finnes tegn på at betain kan ha en positiv effekt på antallet bakterier i mage-tarmkanalen hos avvenne grisunger. Det totale antallet ileumbakterier, spesielt bifidobakterier og laktobaciller, har økt. I tillegg ble det funnet lavere mengder Enterobacter i avføring.
Til slutt observeres det at effekten av betain på tarmhelsen hos avvenne grisunger er reduksjon av diaréfrekvens. Denne effekten kan være doseavhengig: kosttilskuddet 2500 mg/kg betain er mer effektivt enn 1250 mg/kg betain når det gjelder å redusere diaréfrekvensen. Imidlertid var ytelsen til avvenne grisunger på de to tilskuddsnivåene lik. Andre forskere har vist at når 800 mg/kg betain tilsettes, er frekvensen og forekomsten av diaré hos avvenne grisunger lavere.
Betain har en lav pKa-verdi på omtrent 1,8, noe som fører til dissosiasjon av betain HCl etter inntak, noe som igjen fører til magesyre.
Den interessante maten er den potensielle forsuringen av betainhydroklorid som en kilde til betain. I humanmedisin brukes betainhydrokloridtilskudd ofte i kombinasjon med pepsin for å støtte personer med mageproblemer og fordøyelsesproblemer. I dette tilfellet kan betainhydroklorid brukes som en trygg kilde til saltsyre. Selv om det ikke finnes informasjon om denne egenskapen når betainhydroklorid finnes i grisefôr, kan det være svært viktig.
Det er velkjent at pH-verdien i magesaften hos avvenne grisunger kan være relativt høy (pH > 4), noe som vil påvirke aktiveringen av pepsinforløperen til forløperen pepsinogen. Optimal proteinfordøyelse er ikke bare viktig for at dyr skal oppnå god tilgjengelighet av dette næringsstoffet. I tillegg kan protein fra fordøyelsesbesvær forårsake skadelig spredning av opportunistiske patogener og øke problemet med diaré etter avvenning. Betain har en lav pKa-verdi på omtrent 1,8, noe som fører til dissosiasjon av betainhydroklorid etter inntak, noe som fører til magesyre.
Denne kortsiktige reacidifiseringen har blitt observert i en forstudie på mennesker og studier på hunder. Etter en enkelt dose på 750 mg eller 1500 mg betainhydroklorid falt pH-verdien i magen hos hunder som tidligere var behandlet med magesyrereduserende midler kraftig fra omtrent 7 til pH 2. Hos ubehandlede kontrollhunder var imidlertid pH-verdien i magen omtrent 2, noe som ikke var relatert til betainhydrokloridtilskudd.
Betain har en positiv effekt på tarmhelsen hos avvenne grisunger. Denne litteraturgjennomgangen fremhever ulike muligheter for betain til å støtte fordøyelse og opptak av næringsstoffer, forbedre fysiske beskyttelsesbarrierer, påvirke mikrobiotaen og styrke grisungenes forsvarsevne.