Betaina este un compus natural, răspândit pe scară largă în plante și animale. Ca aditiv pentru hrana animalelor, este furnizat sub formă anhidră sau clorhidrat. Poate fi adăugat în hrana animalelor în diverse scopuri.
În primul rând, aceste scopuri pot fi legate de capacitatea foarte eficientă de a dona metil a betainei, care apare în principal în ficat. Datorită transferului de grupări metil instabile, este promovată sinteza diferiților compuși precum metionina, carnitina și creatina. În acest fel, betaina afectează metabolismul proteinelor, lipidelor și energiei, modificând astfel în mod benefic compoziția carcasei.
În al doilea rând, scopul adăugării betainei în furaje poate fi legat de funcția sa de penetrant organic protector. În această funcție, betaina ajută celulele din organism să mențină echilibrul hidric și activitatea celulară, în special în perioadele de stres. Un exemplu binecunoscut este efectul pozitiv al betainei asupra animalelor aflate în stres termic.
La porci, au fost descrise diferite efecte benefice ale suplimentării cu betaină. Acest articol se va concentra pe rolul betainei ca aditiv furajer în sănătatea intestinală a purceilor înțărcați.
Mai multe studii privind betaina au raportat efectul asupra digestibilității nutrienților în ileon sau în tractul digestiv total al porcilor. Observațiile repetate privind creșterea digestibilității ileale a fibrelor (fibre brute sau fibre detergente neutre și acide) indică faptul că betaina stimulează fermentarea bacteriilor deja prezente în intestinul subțire, deoarece celulele intestinale nu produc enzime care degradează fibrele. Partea fibroasă a plantei conține nutrienți, care pot fi eliberați în timpul degradării acestei fibre microbiene.
Prin urmare, s-a observat și o digestibilitate îmbunătățită a materiei uscate și a cenușii brute. La nivelul întregului tract digestiv, s-a raportat că purceii suplimentați cu 800 mg betaină/kg dietă au o digestibilitate îmbunătățită a proteinei brute (+6,4%) și a materiei uscate (+4,2%). În plus, un alt studiu a arătat că, prin suplimentarea cu 1.250 mg/kg betaină, digestibilitatea totală aparentă a proteinei brute (+3,7%) și a extractului eteric (+6,7%) a fost îmbunătățită.
Un posibil motiv pentru creșterea observată a digestibilității nutrienților este efectul betainei asupra producției de enzime. Într-un studiu in vivo recent privind adăugarea de betaină la purceii înțărcați, a fost evaluată activitatea enzimelor digestive (amilază, maltază, lipază, tripsină și chimotripsină) în chim (Figura 1). Toate enzimele, cu excepția maltazei, au prezentat o activitate crescută, iar efectul betainei a fost mai pronunțat la 2.500 mg betaină/kg furaj decât la 1.250 mg/kg. Creșterea activității poate fi rezultatul unei creșteri a producției de enzime sau poate fi rezultatul unei creșteri a eficienței catalitice a enzimei.
Figura 1 - Activitatea enzimelor digestive intestinale la purcei suplimentați cu 0 mg/kg, 1.250 mg/kg sau 2.500 mg/kg betaină.
În experimentele in vitro, s-a demonstrat că prin adăugarea de NaCl pentru a produce o presiune osmotică ridicată, activitățile tripsinei și amilazei au fost inhibate. Adăugarea diferitelor niveluri de betaină la acest test a restabilit efectul inhibitor al NaCl și a crescut activitatea enzimatică. Cu toate acestea, atunci când NaCl nu este adăugat în soluția tampon, betaina nu afectează activitatea enzimatică la o concentrație mai mică, dar prezintă un efect inhibitor la o concentrație mai mare.
Nu numai digestibilitatea crescută poate explica creșterea raportată a performanței de creștere și a ratei de conversie a furajelor la porcii suplimentați cu betaină alimentară. Adăugarea de betaină în dietele porcilor reduce, de asemenea, necesarul de energie pentru întreținere al animalului. Ipoteza pentru acest efect observat este că, atunci când betaina poate fi utilizată pentru a menține presiunea osmotică intracelulară, cererea de pompe de ioni este redusă, ceea ce este un proces care necesită energie. În cazul unui aport energetic limitat, se așteaptă ca efectul suplimentării cu betaină să fie mai pronunțat prin creșterea aportului de energie pentru creștere, mai degrabă decât pentru întreținere.
Celulele epiteliale care căptușesc peretele intestinal trebuie să facă față unor condiții osmotice extrem de variabile generate de conținutul luminal în timpul digestiei nutrienților. În același timp, aceste celule intestinale trebuie să controleze schimbul de apă și diferiți nutrienți între lumenul intestinal și plasmă. Pentru a proteja celulele de aceste condiții dificile, betaina este un penetrant organic important. Atunci când se observă concentrația de betaină în diferite țesuturi, conținutul de betaină din țesuturile intestinale este destul de ridicat. În plus, s-a observat că aceste niveluri sunt afectate de concentrația de betaină din dietă. Celulele bine echilibrate vor avea o proliferare mai bună și capacități de recuperare mai bune. Prin urmare, cercetătorii au descoperit că creșterea nivelului de betaină la purcei crește înălțimea vilozităților duodenale și adâncimea criptelor ileale, iar vilozitățile sunt mai uniforme.
Într-un alt studiu, s-a putut observa o creștere a înălțimii vilozităților din duoden, jejun și ileon, dar nu a existat niciun efect asupra adâncimii criptelor. Așa cum s-a observat la puii de carne infectați cu coccidii, efectul protector al betainei asupra structurii intestinale poate fi și mai important în anumite condiții (osmotice).
Bariera intestinală este compusă în principal din celule epiteliale, care sunt conectate între ele prin proteine ​​cu joncțiune strânsă. Integritatea acestei bariere este esențială pentru a preveni pătrunderea substanțelor dăunătoare și a bacteriilor patogene, care altfel ar provoca inflamații. La porci, impactul negativ al barierei intestinale este considerat a fi rezultatul contaminării cu micotoxine din furaje sau unul dintre efectele negative ale stresului termic.
Pentru a măsura impactul asupra efectului de barieră, testele in vitro ale liniilor celulare sunt adesea utilizate pentru a măsura rezistența electrică transepitelială (TEER). Prin aplicarea betainei, se poate observa o îmbunătățire a TEER în mai multe experimente in vitro. Atunci când bateria este expusă la temperaturi ridicate (42°C), TEER va scădea (Figura 2). Adăugarea de betaină în mediul de creștere al acestor celule expuse la căldură a contracarat scăderea TEER, indicând o rezistență crescută la căldură.
Figura 2 - Efectele in vitro ale temperaturii ridicate și ale betainei asupra rezistenței transepiteliale celulare (TEER).
În plus, într-un studiu in vivo efectuat pe purcei, a fost măsurată expresia crescută a proteinelor joncțiunii strânse (ocludină, claudină 1 și zonula occludens-1) în țesutul jejunul animalelor care au primit 1.250 mg/kg betaină, comparativ cu grupul de control. În plus, ca marker al afectării mucoasei intestinale, activitatea diaminoxidazei din plasma acestor porci a fost semnificativ redusă, indicând o barieră intestinală mai puternică. Când betaina a fost adăugată în dieta porcilor în creștere-îngrășare, creșterea rezistenței la tracțiune intestinală a fost măsurată în momentul sacrificării.
Recent, mai multe studii au asociat betaina cu sistemul antioxidant și au descris o reducere a radicalilor liberi, niveluri reduse de malondialdehidă (MDA) și o activitate îmbunătățită a glutation peroxidazei (GSH-Px).
Betaina nu acționează doar ca osmoprotector la animale. În plus, multe bacterii pot acumula betaină prin sinteză de novo sau prin transport din mediu. Există semne că betaina poate avea un efect pozitiv asupra numărului de bacterii din tractul gastrointestinal al purceilor înțărcați. Numărul total de bacterii ileale, în special bifidobacterii și lactobacili, a crescut. În plus, în fecale s-au găsit cantități mai mici de Enterobacter.
În cele din urmă, se observă că efectul betainei asupra sănătății intestinale a purceilor înțărcați este reducerea ratei diareei. Acest efect poate fi dependent de doză: suplimentul alimentar de 2.500 mg/kg betaină este mai eficient decât cel de 1.250 mg/kg betaină în reducerea ratei diareei. Cu toate acestea, performanța purceilor înțărcați la cele două niveluri de supliment a fost similară. Alți cercetători au arătat că, atunci când se adaugă 800 mg/kg de betaină, rata și incidența diareei la purceii înțărcați sunt mai mici.
Betaina are o valoare pKa scăzută de aproximativ 1,8, ceea ce duce la disocierea clorhidratului de betaină după ingestie, ceea ce duce la acidifierea gastrică.
Alimentul interesant este potențialul de acidificare al clorhidratului de betaină ca sursă de betaină. În medicina umană, suplimentele de clorhidrat de betaină sunt adesea utilizate în combinație cu pepsină pentru a sprijini persoanele cu probleme stomacale și digestive. În acest caz, clorhidratul de betaină poate fi utilizat ca o sursă sigură de acid clorhidric. Deși nu există informații despre această proprietate atunci când clorhidratul de betaină este conținut în hrana purceilor, aceasta poate fi foarte importantă.
Este bine cunoscut faptul că pH-ul sucului gastric al purceilor înțărcați poate fi relativ ridicat (pH>4), ceea ce va afecta activarea precursorului pepsinei în precursorul său, pepsinogenul. Digestia optimă a proteinelor nu este importantă doar pentru ca animalele să obțină o bună disponibilitate a acestui nutrient. În plus, proteinele din indigestie pot provoca proliferarea dăunătoare a agenților patogeni oportuniști și pot crește problema diareei post-înțărcare. Betaina are o valoare pKa scăzută de aproximativ 1,8, ceea ce duce la disocierea clorhidratului de betaină după ingestie, ceea ce duce la acidificarea gastrică.
Această reacidificare pe termen scurt a fost observată într-un studiu preliminar efectuat pe oameni și în studii efectuate pe câini. După o singură doză de 750 mg sau 1.500 mg de clorhidrat de betaină, pH-ul stomacului câinilor tratați anterior cu agenți reducători ai acidului gastric a scăzut semnificativ de la aproximativ 7 la pH 2. Cu toate acestea, la câinii de control netratați, pH-ul stomacului a fost de aproximativ 2, ceea ce nu a fost legat de suplimentarea cu clorhidrat de betaină.
Betaina are un efect pozitiv asupra sănătății intestinale a purceilor înțărcați. Această analiză a literaturii de specialitate evidențiază diferite oportunități prin care betaina poate susține digestia și absorbția nutrienților, îmbunătăți barierele fizice de protecție, influența microbiota și spori capacitățile de apărare ale purceilor.