Betaine là một hợp chất tự nhiên phân bố rộng rãi trong thực vật và động vật. Là một chất phụ gia thức ăn chăn nuôi, nó được cung cấp ở dạng khan hoặc hydrochloride. Nó có thể được thêm vào thức ăn chăn nuôi cho nhiều mục đích khác nhau.
Trước hết, những mục đích này có thể liên quan đến khả năng cho methyl rất hiệu quả của betaine, chủ yếu xảy ra ở gan. Do sự chuyển giao các nhóm methyl không ổn định, quá trình tổng hợp nhiều hợp chất như methionine, carnitine và creatine được thúc đẩy. Theo cách này, betaine ảnh hưởng đến quá trình chuyển hóa protein, lipid và năng lượng, do đó làm thay đổi có lợi thành phần của thân thịt.
Thứ hai, mục đích của việc bổ sung betaine vào thức ăn có thể liên quan đến chức năng của nó như một chất thẩm thấu hữu cơ bảo vệ. Với chức năng này, betaine giúp các tế bào trong cơ thể duy trì sự cân bằng nước và hoạt động của tế bào, đặc biệt là trong thời kỳ căng thẳng. Một ví dụ nổi tiếng là tác dụng tích cực của betaine đối với động vật bị căng thẳng do nhiệt.
Ở lợn, người ta đã mô tả những tác dụng có lợi khác nhau của việc bổ sung betaine. Bài viết này sẽ tập trung vào vai trò của betaine như một chất phụ gia thức ăn đối với sức khỏe đường ruột của lợn con cai sữa.
Một số nghiên cứu về betaine đã báo cáo tác động đến khả năng tiêu hóa chất dinh dưỡng ở hồi tràng hoặc toàn bộ đường tiêu hóa của lợn. Các quan sát lặp đi lặp lại về khả năng tiêu hóa hồi tràng tăng lên của chất xơ (chất xơ thô hoặc chất xơ trung tính và chất xơ có tính axit) chỉ ra rằng betaine kích thích quá trình lên men của vi khuẩn đã có trong ruột non, vì các tế bào ruột không sản xuất ra các enzym phân hủy chất xơ. Phần chất xơ của thực vật chứa các chất dinh dưỡng có thể được giải phóng trong quá trình phân hủy chất xơ của vi khuẩn này.
Do đó, khả năng tiêu hóa vật chất khô và tro thô được cải thiện cũng được quan sát thấy. Ở cấp độ đường tiêu hóa tổng thể, người ta đã báo cáo rằng lợn con được bổ sung 800 mg betaine/kg thức ăn có khả năng tiêu hóa protein thô (+6,4%) và vật chất khô (+4,2%). Ngoài ra, một nghiên cứu khác cho thấy rằng bằng cách bổ sung 1.250 mg/kg betaine, khả năng tiêu hóa tổng thể biểu kiến ​​của protein thô (+3,7%) và chiết xuất ete (+6,7%) đã được cải thiện.
Một lý do có thể cho sự gia tăng khả năng tiêu hóa chất dinh dưỡng được quan sát thấy là tác động của betaine lên quá trình sản xuất enzyme. Trong một nghiên cứu in vivo gần đây về việc bổ sung betaine cho lợn con cai sữa, hoạt động của các enzyme tiêu hóa (amylase, maltase, lipase, trypsin và chymotrypsin) trong chyme đã được đánh giá (Hình 1). Tất cả các enzyme ngoại trừ maltase đều cho thấy hoạt động tăng lên và tác động của betaine rõ rệt hơn ở mức 2.500 mg betaine/kg thức ăn so với mức 1.250 mg/kg. Sự gia tăng hoạt động có thể là kết quả của việc tăng sản xuất enzyme hoặc có thể là kết quả của việc tăng hiệu quả xúc tác của enzyme.
Hình 1-Hoạt động của enzyme tiêu hóa đường ruột ở lợn con được bổ sung 0 mg/kg, 1.250 mg/kg hoặc 2.500 mg/kg betaine.
Trong các thí nghiệm trong ống nghiệm, người ta đã chứng minh rằng bằng cách thêm NaCl để tạo ra áp suất thẩm thấu cao, hoạt động của trypsin và amylase bị ức chế. Việc thêm các mức betaine khác nhau vào thử nghiệm này đã khôi phục tác dụng ức chế của NaCl và tăng hoạt động của enzyme. Tuy nhiên, khi không thêm NaCl vào dung dịch đệm, betaine không ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme ở nồng độ thấp hơn, nhưng lại cho thấy tác dụng ức chế ở nồng độ cao hơn.
Không chỉ khả năng tiêu hóa tăng lên mới có thể giải thích được sự gia tăng được báo cáo về hiệu suất tăng trưởng và tỷ lệ chuyển đổi thức ăn ở lợn được bổ sung betaine trong chế độ ăn. Việc bổ sung betaine vào chế độ ăn của lợn cũng làm giảm nhu cầu năng lượng duy trì của vật nuôi. Giả thuyết cho tác dụng quan sát được này là khi betaine có thể được sử dụng để duy trì áp suất thẩm thấu nội bào, nhu cầu về bơm ion sẽ giảm, đây là một quá trình đòi hỏi năng lượng. Trong trường hợp lượng năng lượng hấp thụ hạn chế, tác dụng của việc bổ sung betaine dự kiến ​​sẽ rõ rệt hơn bằng cách tăng nguồn cung cấp năng lượng cho tăng trưởng thay vì duy trì.
Các tế bào biểu mô lót thành ruột cần phải đối phó với các điều kiện thẩm thấu rất thay đổi do các chất chứa trong lòng ruột tạo ra trong quá trình tiêu hóa chất dinh dưỡng. Đồng thời, các tế bào ruột này cần kiểm soát sự trao đổi nước và các chất dinh dưỡng khác nhau giữa lòng ruột và huyết tương. Để bảo vệ các tế bào khỏi những điều kiện đầy thách thức này, betaine là một chất thẩm thấu hữu cơ quan trọng. Khi quan sát nồng độ betaine trong các mô khác nhau, hàm lượng betaine trong các mô ruột khá cao. Ngoài ra, người ta đã quan sát thấy rằng các mức này bị ảnh hưởng bởi nồng độ betaine trong chế độ ăn. Các tế bào cân bằng tốt sẽ có khả năng tăng sinh tốt hơn và khả năng phục hồi tốt hơn. Do đó, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng việc tăng mức betaine ở lợn con làm tăng chiều cao của nhung mao tá tràng và độ sâu của các hốc hồi tràng, và các nhung mao đồng đều hơn.
Trong một nghiên cứu khác, người ta có thể quan sát thấy chiều cao của nhung mao ở tá tràng, hỗng tràng và hồi tràng tăng lên, nhưng không có tác dụng nào đến độ sâu của các hốc. Như đã quan sát thấy ở gà thịt bị nhiễm cầu trùng, tác dụng bảo vệ của betaine đối với cấu trúc ruột có thể còn quan trọng hơn trong một số thử thách (thẩm thấu).
Hàng rào ruột chủ yếu bao gồm các tế bào biểu mô, được kết nối với nhau bằng các protein liên kết chặt. Tính toàn vẹn của hàng rào này là cần thiết để ngăn chặn sự xâm nhập của các chất có hại và vi khuẩn gây bệnh, nếu không sẽ gây ra tình trạng viêm. Đối với lợn, tác động tiêu cực của hàng rào ruột được coi là kết quả của việc nhiễm độc tố nấm mốc trong thức ăn hoặc một trong những tác động tiêu cực của căng thẳng nhiệt.
Để đo lường tác động lên hiệu ứng rào cản, các thử nghiệm in vitro trên các dòng tế bào thường được sử dụng để đo điện trở xuyên biểu mô (TEER). Với việc sử dụng betaine, có thể quan sát thấy TEER được cải thiện trong nhiều thí nghiệm in vitro. Khi pin tiếp xúc với nhiệt độ cao (42°C), TEER sẽ giảm (Hình 2). Việc bổ sung betaine vào môi trường phát triển của các tế bào tiếp xúc với nhiệt này đã chống lại sự giảm TEER, cho thấy khả năng chịu nhiệt tăng lên.
Hình 2-Tác động trong ống nghiệm của nhiệt độ cao và betaine lên khả năng kháng xuyên biểu mô tế bào (TEER).
Ngoài ra, trong một nghiên cứu in vivo trên lợn con, sự gia tăng biểu hiện của các protein liên kết chặt (occludin, claudin1 và zonula occludens-1) trong mô hỗng tràng của những con vật được cho dùng 1.250 mg/kg betaine đã được đo so với nhóm đối chứng. Ngoài ra, như một dấu hiệu của tổn thương niêm mạc ruột, hoạt động của diamine oxidase trong huyết tương của những con lợn này đã giảm đáng kể, cho thấy hàng rào ruột khỏe hơn. Khi betaine được bổ sung vào chế độ ăn của lợn đang lớn-lợn vỗ béo, sự gia tăng sức bền kéo của ruột đã được đo tại thời điểm giết mổ.
Gần đây, một số nghiên cứu đã liên kết betaine với hệ thống chống oxy hóa và mô tả tác dụng giảm các gốc tự do, giảm mức độ malondialdehyde (MDA) và cải thiện hoạt động của glutathione peroxidase (GSH-Px).
Betaine không chỉ hoạt động như một chất bảo vệ thẩm thấu ở động vật. Ngoài ra, nhiều loại vi khuẩn có thể tích tụ betaine thông qua quá trình tổng hợp mới hoặc vận chuyển từ môi trường. Có những dấu hiệu cho thấy betaine có thể có tác động tích cực đến số lượng vi khuẩn trong đường tiêu hóa của lợn con cai sữa. Tổng số vi khuẩn hồi tràng, đặc biệt là bifidobacteria và lactobacilli, đã tăng lên. Ngoài ra, lượng Enterobacter được tìm thấy trong phân cũng thấp hơn.
Cuối cùng, người ta quan sát thấy tác dụng của betaine đối với sức khỏe đường ruột của lợn con cai sữa là làm giảm tỷ lệ tiêu chảy. Tác dụng này có thể phụ thuộc vào liều lượng: chất bổ sung chế độ ăn uống 2.500 mg/kg betaine có hiệu quả hơn 1.250 mg/kg betaine trong việc làm giảm tỷ lệ tiêu chảy. Tuy nhiên, hiệu suất của lợn con cai sữa ở hai mức bổ sung là tương tự nhau. Các nhà nghiên cứu khác đã chỉ ra rằng khi bổ sung 800 mg/kg betaine, tỷ lệ và tỷ lệ mắc bệnh tiêu chảy ở lợn con cai sữa thấp hơn.
Betaine có giá trị pKa thấp khoảng 1,8, dẫn đến sự phân ly của betaine HCl sau khi uống, gây ra tình trạng axit hóa dạ dày.
Thức ăn thú vị là khả năng axit hóa tiềm tàng của betaine hydrochloride như một nguồn betaine. Trong y học của con người, các chất bổ sung betaine HCl thường được sử dụng kết hợp với pepsin để hỗ trợ những người có vấn đề về dạ dày và tiêu hóa. Trong trường hợp này, betaine hydrochloride có thể được sử dụng như một nguồn axit clohydric an toàn. Mặc dù không có thông tin về đặc tính này khi betaine hydrochloride được đưa vào thức ăn cho lợn con, nhưng nó có thể rất quan trọng.
Người ta đã biết rằng độ pH của dịch dạ dày của lợn con cai sữa có thể tương đối cao (pH> 4), điều này sẽ ảnh hưởng đến việc kích hoạt tiền chất pepsin thành tiền chất pepsinogen. Quá trình tiêu hóa protein tối ưu không chỉ quan trọng đối với động vật để có được khả năng hấp thụ tốt chất dinh dưỡng này. Ngoài ra, protein khó tiêu có thể gây ra sự phát triển có hại của các mầm bệnh cơ hội và làm tăng vấn đề tiêu chảy sau cai sữa. Betaine có giá trị pKa thấp khoảng 1,8, dẫn đến sự phân ly của betaine HCl sau khi uống vào, dẫn đến axit hóa dạ dày.
Sự tái axit hóa ngắn hạn này đã được quan sát thấy trong một nghiên cứu sơ bộ ở người và các nghiên cứu ở chó. Sau một liều duy nhất 750 mg hoặc 1.500 mg betaine hydrochloride, độ pH của dạ dày của những con chó trước đó được điều trị bằng thuốc giảm axit dạ dày đã giảm mạnh từ khoảng 7 xuống độ pH 2. Tuy nhiên, ở những con chó đối chứng không được điều trị, độ pH của dạ dày là khoảng 2, không liên quan đến việc bổ sung betaine HCl.
Betaine có tác dụng tích cực đến sức khỏe đường ruột của lợn con cai sữa. Bài đánh giá tài liệu này nêu bật những cơ hội khác nhau của betaine trong việc hỗ trợ tiêu hóa và hấp thụ chất dinh dưỡng, cải thiện hàng rào bảo vệ vật lý, tác động đến hệ vi sinh vật đường ruột và tăng cường khả năng phòng vệ của lợn con.