بتائین ترکیبی طبیعی است که به طور گسترده در گیاهان و حیوانات یافت می‌شود. به عنوان یک افزودنی خوراک دام، به شکل بی‌آب یا هیدروکلراید موجود است. می‌توان آن را برای اهداف مختلف به خوراک دام اضافه کرد.
اول از همه، این اهداف ممکن است مربوط به توانایی بسیار مؤثر بتائین به عنوان دهنده متیل باشد که عمدتاً در کبد رخ می‌دهد. به دلیل انتقال گروه‌های متیل ناپایدار، سنتز ترکیبات مختلفی مانند متیونین، کارنیتین و کراتین افزایش می‌یابد. به این ترتیب، بتائین بر متابولیسم پروتئین، چربی و انرژی تأثیر می‌گذارد و در نتیجه ترکیب لاشه را به طور مفیدی تغییر می‌دهد.
ثانیاً، هدف از افزودن بتائین به خوراک دام ممکن است به عملکرد آن به عنوان یک نفوذکننده آلی محافظ مربوط باشد. در این عملکرد، بتائین به سلول‌های سراسر بدن کمک می‌کند تا تعادل آب و فعالیت سلولی را، به ویژه در دوره‌های استرس، حفظ کنند. یک مثال شناخته شده، تأثیر مثبت بتائین بر حیوانات تحت استرس گرمایی است.
در خوک‌ها، اثرات مفید مختلف مکمل بتائین شرح داده شده است. این مقاله بر نقش بتائین به عنوان یک افزودنی خوراک در سلامت روده خوک‌های از شیر گرفته شده تمرکز خواهد کرد.
چندین مطالعه روی بتائین، تأثیر آن را بر قابلیت هضم مواد مغذی در ایلئوم یا کل دستگاه گوارش خوک‌ها گزارش کرده‌اند. مشاهدات مکرر افزایش قابلیت هضم فیبر (فیبر خام یا فیبر شوینده خنثی و اسیدی) در ایلئوم نشان می‌دهد که بتائین تخمیر باکتری‌های موجود در روده کوچک را تحریک می‌کند، زیرا سلول‌های روده آنزیم‌های تجزیه‌کننده فیبر تولید نمی‌کنند. بخش فیبری گیاه حاوی مواد مغذی است که می‌توانند در طول تجزیه این فیبر میکروبی آزاد شوند.
بنابراین، بهبود قابلیت هضم ماده خشک و خاکستر خام نیز مشاهده شد. در سطح کل دستگاه گوارش، گزارش شده است که خوکچه‌هایی که با 800 میلی‌گرم بتائین در کیلوگرم جیره غذایی تغذیه شده‌اند، قابلیت هضم پروتئین خام (+6.4٪) و ماده خشک (+4.2٪) بهبود یافته‌اند. علاوه بر این، یک مطالعه دیگر نشان داد که با افزودن 1250 میلی‌گرم بتائین در کیلوگرم، قابلیت هضم ظاهری کل پروتئین خام (+3.7٪) و عصاره اتر (+6.7٪) بهبود یافته است.
یکی از دلایل احتمالی افزایش مشاهده شده در قابلیت هضم مواد مغذی، تأثیر بتائین بر تولید آنزیم است. در یک مطالعه اخیر در داخل بدن (in vivo) در مورد افزودن بتائین به خوکچه‌های از شیر گرفته شده، فعالیت آنزیم‌های گوارشی (آمیلاز، مالتاز، لیپاز، تریپسین و کیموتریپسین) در کیموس ارزیابی شد (شکل 1). همه آنزیم‌ها به جز مالتاز افزایش فعالیت نشان دادند و تأثیر بتائین در دوز 2500 میلی‌گرم بتائین در کیلوگرم خوراک نسبت به دوز 1250 میلی‌گرم در کیلوگرم بارزتر بود. افزایش فعالیت ممکن است نتیجه افزایش تولید آنزیم یا ممکن است نتیجه افزایش راندمان کاتالیزوری آنزیم باشد.
شکل 1- فعالیت آنزیم‌های گوارشی روده خوکچه‌هایی که با بتائین در دوزهای 0، 1250 یا 2500 میلی‌گرم بر کیلوگرم مکمل‌دهی شده‌اند.
در آزمایش‌های آزمایشگاهی (in vitro)، ثابت شد که با افزودن NaCl برای ایجاد فشار اسمزی بالا، فعالیت‌های تریپسین و آمیلاز مهار می‌شوند. افزودن سطوح مختلف بتائین به این آزمایش، اثر مهاری NaCl را بازیابی و فعالیت آنزیم را افزایش داد. با این حال، هنگامی که NaCl به محلول بافر اضافه نمی‌شود، بتائین در غلظت‌های پایین‌تر بر فعالیت آنزیم تأثیری ندارد، اما در غلظت‌های بالاتر اثر مهاری نشان می‌دهد.
نه تنها افزایش قابلیت هضم می‌تواند افزایش گزارش‌شده در عملکرد رشد و نرخ تبدیل خوراک خوک‌های مکمل‌شده با بتائین غذایی را توضیح دهد. افزودن بتائین به رژیم غذایی خوک‌ها، نیازهای انرژی نگهداری حیوان را نیز کاهش می‌دهد. فرضیه این اثر مشاهده‌شده این است که وقتی بتائین می‌تواند برای حفظ فشار اسمزی درون سلولی استفاده شود، تقاضا برای پمپ‌های یونی کاهش می‌یابد، که فرآیندی است که به انرژی نیاز دارد. در صورت محدودیت دریافت انرژی، انتظار می‌رود اثر مکمل بتائین با افزایش تأمین انرژی برای رشد به جای نگهداری، برجسته‌تر باشد.
سلول‌های اپیتلیال پوشاننده دیواره روده باید با شرایط اسمزی بسیار متغیری که توسط محتویات مجرا در طول هضم مواد مغذی ایجاد می‌شود، کنار بیایند. در عین حال، این سلول‌های روده باید تبادل آب و مواد مغذی مختلف بین مجرا و پلاسما را کنترل کنند. برای محافظت از سلول‌ها در برابر این شرایط چالش‌برانگیز، بتائین یک ماده نفوذکننده آلی مهم است. هنگام مشاهده غلظت بتائین در بافت‌های مختلف، محتوای بتائین در بافت‌های روده بسیار بالا است. علاوه بر این، مشاهده شده است که این سطوح تحت تأثیر غلظت بتائین در رژیم غذایی قرار می‌گیرند. سلول‌های متعادل، تکثیر بهتر و قابلیت بازیابی بهتری خواهند داشت. بنابراین، محققان دریافتند که افزایش سطح بتائین در بچه خوک‌ها، ارتفاع پرزهای دوازدهه و عمق کریپت‌های ایلئوم را افزایش می‌دهد و پرزها یکنواخت‌تر هستند.
در مطالعه دیگری، افزایش ارتفاع پرزها در دوازدهه، ژژنوم و ایلئوم مشاهده شد، اما هیچ تاثیری بر عمق کریپت‌ها نداشت. همانطور که در جوجه‌های گوشتی آلوده به کوکسیدیا مشاهده شد، اثر محافظتی بتائین بر ساختار روده ممکن است تحت چالش‌های خاص (اسمزی) حتی مهم‌تر باشد.
سد روده‌ای عمدتاً از سلول‌های اپیتلیال تشکیل شده است که توسط پروتئین‌های اتصال محکم به یکدیگر متصل شده‌اند. یکپارچگی این سد برای جلوگیری از ورود مواد مضر و باکتری‌های بیماری‌زا که در غیر این صورت باعث التهاب می‌شوند، ضروری است. برای خوک‌ها، تأثیر منفی سد روده‌ای نتیجه آلودگی مایکوتوکسین در خوراک یا یکی از اثرات منفی استرس گرمایی در نظر گرفته می‌شود.
به منظور اندازه‌گیری تأثیر بر اثر مانع، اغلب از آزمایش‌های آزمایشگاهی رده‌های سلولی برای اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی ترانس‌اپیتلیال (TEER) استفاده می‌شود. با استفاده از بتائین، بهبود TEER را می‌توان در آزمایش‌های آزمایشگاهی متعدد مشاهده کرد. هنگامی که باتری در معرض دمای بالا (42 درجه سانتیگراد) قرار می‌گیرد، TEER کاهش می‌یابد (شکل 2). افزودن بتائین به محیط رشد این سلول‌های در معرض گرما، کاهش TEER را خنثی کرد که نشان‌دهنده افزایش مقاومت در برابر حرارت است.
شکل 2- اثرات آزمایشگاهی دمای بالا و بتائین بر مقاومت ترانس اپیتلیال سلولی (TEER).
علاوه بر این، در یک مطالعه درون تنی (in vivo) روی بچه خوک‌ها، افزایش بیان پروتئین‌های اتصال محکم (occludin، claudin1 و zonula occludens-1) در بافت ژژنوم حیواناتی که 1250 میلی‌گرم بر کیلوگرم بتائین دریافت کرده بودند، در مقایسه با گروه کنترل اندازه‌گیری شد. علاوه بر این، به عنوان نشانگر آسیب مخاط روده، فعالیت دی‌آمین اکسیداز در پلاسمای این خوک‌ها به طور قابل توجهی کاهش یافت که نشان دهنده یک سد روده‌ای قوی‌تر است. هنگامی که بتائین به رژیم غذایی خوک‌های در حال رشد اضافه شد، افزایش استحکام کششی روده در زمان کشتار اندازه‌گیری شد.
اخیراً، چندین مطالعه، بتائین را به سیستم آنتی‌اکسیدانی مرتبط دانسته و کاهش رادیکال‌های آزاد، کاهش سطح مالون‌دی‌آلدئید (MDA) و بهبود فعالیت گلوتاتیون پراکسیداز (GSH-Px) را توصیف کرده‌اند.
بتائین نه تنها به عنوان یک محافظ اسمزی در حیوانات عمل می‌کند. علاوه بر این، بسیاری از باکتری‌ها می‌توانند بتائین را از طریق سنتز de novo یا انتقال از محیط جمع کنند. نشانه‌هایی وجود دارد که بتائین می‌تواند تأثیر مثبتی بر تعداد باکتری‌های موجود در دستگاه گوارش خوک‌های از شیر گرفته شده داشته باشد. تعداد کل باکتری‌های ایلئوم، به ویژه بیفیدوباکتری‌ها و لاکتوباسیل‌ها، افزایش یافته است. علاوه بر این، مقادیر کمتری از انتروباکتر در مدفوع یافت شد.
در نهایت، مشاهده شد که اثر بتائین بر سلامت روده خوکچه‌های از شیر گرفته شده، کاهش میزان اسهال است. این اثر ممکن است وابسته به دوز باشد: مکمل غذایی ۲۵۰۰ میلی‌گرم بر کیلوگرم بتائین در کاهش میزان اسهال مؤثرتر از ۱۲۵۰ میلی‌گرم بر کیلوگرم بتائین است. با این حال، عملکرد خوکچه‌های از شیر گرفته شده در دو سطح مکمل مشابه بود. محققان دیگر نشان داده‌اند که وقتی ۸۰۰ میلی‌گرم بر کیلوگرم بتائین اضافه می‌شود، میزان و بروز اسهال در خوکچه‌های از شیر گرفته شده کمتر است.
بتائین مقدار pKa پایینی در حدود ۱.۸ دارد که منجر به تفکیک بتائین HCl پس از مصرف و اسیدی شدن معده می‌شود.
نکته جالب در مورد این ماده غذایی، اسیدی شدن بالقوه بتائین هیدروکلراید به عنوان منبع بتائین است. در پزشکی انسانی، مکمل‌های بتائین هیدروکلراید اغلب در ترکیب با پپسین برای حمایت از افراد مبتلا به مشکلات معده و مشکلات گوارشی استفاده می‌شوند. در این مورد، بتائین هیدروکلراید می‌تواند به عنوان منبع ایمن اسید هیدروکلریک مورد استفاده قرار گیرد. اگرچه هیچ اطلاعاتی در مورد این خاصیت وجود ندارد، اما وقتی بتائین هیدروکلراید در خوراک بچه خوک موجود باشد، ممکن است بسیار مهم باشد.
به خوبی شناخته شده است که pH شیره معده خوک‌های از شیر گرفته شده ممکن است نسبتاً بالا باشد (pH>4)، که بر فعال شدن پیش‌ساز پپسین به پیش‌ساز آن، پپسینوژن، تأثیر می‌گذارد. هضم بهینه پروتئین نه تنها برای حیوانات مهم است که به خوبی به این ماده مغذی دسترسی داشته باشند. علاوه بر این، پروتئین سوء هاضمه می‌تواند باعث تکثیر مضر پاتوژن‌های فرصت‌طلب شود و مشکل اسهال پس از شیر گرفتن را افزایش دهد. بتائین مقدار pKa پایینی در حدود 1.8 دارد که منجر به تفکیک بتائین HCl پس از مصرف و در نتیجه اسیدی شدن معده می‌شود.
این اسیدی شدن مجدد کوتاه مدت در یک مطالعه اولیه در انسان و مطالعات روی سگ‌ها مشاهده شده است. پس از یک دوز واحد ۷۵۰ میلی‌گرم یا ۱۵۰۰ میلی‌گرم بتائین هیدروکلراید، pH معده سگ‌هایی که قبلاً با عوامل کاهش دهنده اسید معده درمان شده بودند، به شدت از حدود ۷ به pH ۲ کاهش یافت. با این حال، در سگ‌های گروه کنترل که تحت درمان قرار نگرفته بودند، pH معده حدود ۲ بود که ارتباطی با مکمل بتائین هیدروکلراید نداشت.
بتائین تأثیر مثبتی بر سلامت روده خوکچه‌های از شیر گرفته شده دارد. این بررسی ادبیات، فرصت‌های مختلف بتائین را برای پشتیبانی از هضم و جذب مواد مغذی، بهبود موانع محافظتی فیزیکی، تأثیر بر میکروبیوتا و افزایش قابلیت‌های دفاعی خوکچه‌ها برجسته می‌کند.