Betaine là một hợp chất tự nhiên có mặt 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 công dụng này có thể liên quan đến khả năng cung cấp nhóm methyl rất hiệu quả của betaine, chủ yếu diễn ra ở gan. Nhờ sự chuyển giao các nhóm methyl không ổn định, quá trình tổng hợp các hợp chất khác nhau như methionine, carnitine và creatine được thúc đẩy. Bằng cách này, betaine ảnh hưởng đến quá trình chuyển hóa protein, lipid và năng lượng, từ đó thay đổi thành phần cơ thể một cách có lợi.
Thứ hai, mục đích của việc bổ sung betaine vào thức ăn chăn nuôi có thể liên quan đến chức năng của nó như một chất thẩm thấu hữu cơ bảo vệ. Trong chức năng này, betaine giúp các tế bào trong cơ thể duy trì 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 khi bị căng thẳng do nhiệt.
Ở lợn, nhiều tác dụng có lợi khác nhau của việc bổ sung betaine đã được mô tả. 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 dụng của nó đối với khả năng tiêu hóa chất dinh dưỡng ở hồi tràng hoặc toàn bộ đường tiêu hóa của lợn. Quan sát lặp đi lặp lại về sự gia tăng khả năng tiêu hóa chất xơ ở hồi tràng (chất xơ thô hoặc chất xơ trung tính và axit) cho thấy betaine kích thích quá trình lên men của vi khuẩn đã có sẵn trong ruột non, bởi vì các tế bào ruột không sản sinh ra các enzyme phân giải chất xơ. Phần chất xơ của thực vật chứa các chất dinh dưỡng, có thể được giải phóng trong quá trình phân giải chất xơ vi sinh này.
Do đó, khả năng tiêu hóa chất khô và tro thô cũng được cải thiện. Ở cấp độ toàn bộ hệ tiêu hóa, người ta đã báo cáo rằng lợn con được bổ sung 800 mg betaine/kg khẩu phần ăn có khả năng tiêu hóa protein thô (+6,4%) và chất khô (+4,2%) được cải thiện. 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 chất béo (+6,7%) đã được cải thiện.
Một lý do có thể giải thích 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 dịch tiêu hóa 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 liều 2.500 mg betaine/kg thức ăn so với liều 1.250 mg/kg. Sự gia tăng hoạt động này có thể là kết quả của sự gia tăng sản xuất enzyme, hoặc cũng có thể là kết quả của sự gia tăng hiệu quả xúc tác của enzyme.
Hình 1 - Hoạt động của enzyme tiêu hóa đường ruột ở lợn con được bổ sung betaine với liều lượng 0 mg/kg, 1.250 mg/kg hoặc 2.500 mg/kg.
Trong các thí nghiệm trong ống nghiệm, người ta đã chứng minh rằng việc thêm NaCl để tạo áp suất thẩm thấu cao sẽ ức chế hoạt động của trypsin và amylase. Việc thêm các nồng độ betaine khác nhau vào thử nghiệm này đã khôi phục lại tác dụng ức chế của NaCl và làm 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 thể hiện tác dụng ức chế ở nồng độ cao hơn.
Không chỉ khả năng tiêu hóa được cải thiện có thể giải thích sự gia tăng hiệu suất tăng trưởng và tỷ lệ chuyển đổi thức ăn ở lợn được bổ sung betaine trong khẩu phần ăn. Việc bổ sung betaine vào khẩu phần ăn của lợn cũng làm giảm nhu cầu năng lượng duy trì của vật nuôi. Giả thuyết cho hiệu ứng 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 cần 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 hơn là duy trì.
Các tế bào biểu mô lót thành ruột cần phải đối phó với điều kiện thẩm thấu biến đổi mạnh mẽ do các chất 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 tế bào khỏi những điều kiện khắc nghiệt này, betaine là một chất thấm hữu cơ quan trọng. Khi quan sát nồng độ betaine trong các mô khác nhau, hàm lượng betaine trong mô ruột khá cao. Ngoài ra, người ta cũng nhận thấy rằng nồng độ này bị ảnh hưởng bởi nồng độ betaine trong khẩu phần ăn. Các tế bào cân bằng tốt sẽ có khả năng sinh sản và phục hồi tốt hơn. Do đó, các nhà nghiên cứu đã 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 hố tuyến hồi tràng, và các nhung mao trở nên đồng đều hơn.
Trong một nghiên cứu khác, người ta quan sát thấy sự gia tăng chiều cao của các nhung mao ở tá tràng, hỗng tràng và hồi tràng, nhưng không thấy ảnh hưởng đến độ sâu của các hố tuyến. 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 nữa trong một số điều kiện (thẩm thấu) nhất định.
Hàng rào ruột chủ yếu được cấu tạo từ các tế bào biểu mô, liên kết với nhau bằng các protein liên kết chặt chẽ. Sự toàn vẹn của hàng rào này rất cần thiết để ngăn chặn sự xâm nhập của các chất độc hại và vi khuẩn gây bệnh, nếu không sẽ gây viêm nhiễm. Đối với lợn, tác động tiêu cực đến hàng rào ruột được cho là do nhiễm độc tố nấm mốc trong thức ăn, hoặc một trong những tác động tiêu cực của stress nhiệt.
Để đo lường tác động lên hiệu ứng rào cản, các thử nghiệm trong ống nghiệm 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 trong ống nghiệm. Khi pin tiếp xúc với nhiệt độ cao (42°C), TEER sẽ giảm (Hình 2). Việc bổ sung betaine vào môi trường nuôi cấy của các tế bào tiếp xúc với nhiệt độ cao này đã chống lại sự giảm TEER, cho thấy khả năng chịu nhiệt tăng lên.
Hình 2 - Tác động in vitro của nhiệt độ cao và betaine lên điện trở xuyên biểu mô tế bào (TEER).
Ngoài ra, trong một nghiên cứu trên lợn con sống, sự gia tăng biểu hiện của các protein liên kết chặt chẽ (occludin, claudin1 và zonula occludens-1) trong mô ruột non của những con vật được cho ăn 1.250 mg/kg betaine đã được đo so với nhóm đối chứng. Thêm vào đó, 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 thêm vào khẩu phần ăn của lợn thịt, sự gia tăng sức căng 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 việc giảm các gốc tự do, giảm nồng 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 vi khuẩn có thể tích lũy 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 ở hồi tràng, đặc biệt là vi khuẩn Bifidobacteria và Lactobacilli, đã tăng lên. Thêm vào đó, lượng Enterobacter trong phân cũng giảm.
Cuối cùng, người ta nhận thấy tác dụng của betaine đối với sức khỏe đường ruột của heo con cai sữa là làm giảm tỷ lệ tiêu chảy. Tác dụng này có thể phụ thuộc vào liều lượng: bổ sung betaine 2.500 mg/kg hiệu quả hơn so với 1.250 mg/kg betaine trong việc giảm tỷ lệ tiêu chảy. Tuy nhiên, hiệu quả của heo con cai sữa ở hai mức bổ sung này là tương tự nhau. Các nhà nghiên cứu khác đã chỉ ra rằng khi bổ sung 800 mg/kg betaine, tỷ lệ và tần suất tiêu chảy ở heo con cai sữa thấp hơn.
Betaine có giá trị pKa thấp, khoảng 1,8, dẫn đến sự phân ly của betaine HCl sau khi ăn vào, gây ra hiện tượng axit hóa dạ dày.
Điều thú vị ở loại thực phẩm này là khả năng axit hóa của betaine hydrochloride như một nguồn cung cấp betaine. Trong y học, 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 chưa có thông tin về đặc tính này khi betaine hydrochloride có trong thức ăn cho heo con, nhưng nó có thể rất quan trọng.
Ai cũng biết rằng độ pH của dịch vị ở heo con cai sữa có thể tương đối cao (pH>4), điều này sẽ ảnh hưởng đến quá trình hoạt hóa tiền chất pepsin thành tiền chất pepsinogen. Quá trình tiêu hóa protein tối ưu không chỉ quan trọng để động vật có thể hấp thụ tốt chất dinh dưỡng này. Ngoài ra, việc khó tiêu protein có thể gây ra sự phát triển mạnh mẽ của các tác nhân gây 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 ăn vào, gây ra hiện tượng axit hóa dạ dày.
Hiện tượng tái axit hóa ngắn hạn này đã được quan sát thấy trong một nghiên cứu sơ bộ trên người và các nghiên cứu trên chó. Sau khi dùng 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 các chất làm giảm axit dạ dày đã giảm mạnh từ khoảng 7 xuống 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 đối với sức khỏe đường ruột của lợn con cai sữa. Bài tổng quan tài liệu này nêu bật những cơ hội khác nhau mà betaine có thể tận dụng để 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 và tăng cường khả năng phòng vệ của lợn con.