Betaine is een van nature voorkomende verbinding die wijdverspreid is in planten en dieren. Als voederadditief wordt het aangeboden in watervrije of hydrochloridevorm. Het kan om verschillende redenen aan diervoeder worden toegevoegd.
Allereerst kunnen deze doelen verband houden met het zeer effectieve vermogen van betaïne om methylgroepen af ​​te staan, wat voornamelijk in de lever voorkomt. Door de overdracht van onstabiele methylgroepen wordt de synthese van verschillende verbindingen zoals methionine, carnitine en creatine bevorderd. Op deze manier beïnvloedt betaïne het eiwit-, lipide- en energiemetabolisme, waardoor de karkassamenstelling gunstig verandert.
Ten tweede kan het doel van het toevoegen van betaïne aan diervoeder verband houden met de functie ervan als beschermend organisch penetrant. In deze functie helpt betaïne cellen in het hele lichaam de waterbalans en celactiviteit te handhaven, vooral tijdens stressvolle perioden. Een bekend voorbeeld is het positieve effect van betaïne op dieren die lijden onder hittestress.
Bij varkens zijn verschillende gunstige effecten van betaïne-suppletie beschreven. Dit artikel richt zich op de rol van betaïne als voederadditief in de darmgezondheid van gespeende biggen.
Verschillende onderzoeken naar betaïne hebben het effect ervan op de verteerbaarheid van voedingsstoffen in het ileum, oftewel het gehele spijsverteringskanaal van varkens, aangetoond. Herhaalde waarnemingen van een verhoogde verteerbaarheid van vezels (ruwe vezels of neutrale en zure detergentvezels) in het ileum wijzen erop dat betaïne de fermentatie stimuleert van bacteriën die al in de dunne darm aanwezig zijn, omdat darmcellen geen vezelafbrekende enzymen produceren. Het vezelgedeelte van de plant bevat voedingsstoffen die vrij kunnen komen tijdens de afbraak van deze microbiële vezels.
Daarom werd ook een verbeterde verteerbaarheid van droge stof en ruwe as waargenomen. Op het niveau van het gehele spijsverteringskanaal is gerapporteerd dat biggen die werden aangevuld met 800 mg betaïne/kg voer een verbeterde verteerbaarheid van ruw eiwit (+6,4%) en droge stof (+4,2%) vertoonden. Daarnaast toonde een andere studie aan dat door suppletie met 1250 mg/kg betaïne de schijnbare totale verteerbaarheid van ruw eiwit (+3,7%) en etherische extracten (+6,7%) verbeterde.
Een mogelijke reden voor de waargenomen toename in de verteerbaarheid van voedingsstoffen is het effect van betaïne op de enzymproductie. In een recent in vivo onderzoek naar de toevoeging van betaïne aan gespeende biggen werd de activiteit van spijsverteringsenzymen (amylase, maltase, lipase, trypsine en chymotrypsine) in de chyme geëvalueerd (Figuur 1). Alle enzymen, met uitzondering van maltase, vertoonden een verhoogde activiteit, en het effect van betaïne was sterker bij 2500 mg betaïne/kg voer dan bij 1250 mg/kg. De toename in activiteit kan het gevolg zijn van een verhoogde enzymproductie, of van een verhoogde katalytische efficiëntie van het enzym.
Figuur 1 - Darmenzymactiviteit van biggen die zijn aangevuld met 0 mg/kg, 1250 mg/kg of 2500 mg/kg betaïne.
In in vitro-experimenten werd aangetoond dat door toevoeging van NaCl, om een ​​hoge osmotische druk te creëren, de activiteit van trypsine en amylase werd geremd. Toevoeging van verschillende hoeveelheden betaïne aan deze test herstelde het remmende effect van NaCl en verhoogde de enzymactiviteit. Wanneer er echter geen NaCl aan de bufferoplossing werd toegevoegd, had betaïne bij een lagere concentratie geen effect op de enzymactiviteit, maar vertoonde het wel een remmend effect bij een hogere concentratie.
Niet alleen de verbeterde verteerbaarheid kan de gerapporteerde toename in groeiprestaties en voerconversie verklaren bij varkens die met betaïne aan het voer zijn toegevoegd. Het toevoegen van betaïne aan varkensvoer vermindert ook de energiebehoefte van het dier voor onderhoud. De hypothese voor dit waargenomen effect is dat wanneer betaïne kan worden gebruikt om de intracellulaire osmotische druk te handhaven, de vraag naar ionenpompen afneemt, een proces dat energie vereist. Bij een beperkte energie-inname wordt verwacht dat het effect van betaïne-suppletie sterker zal zijn doordat de energievoorziening voor groei toeneemt in plaats van voor onderhoud.
De epitheelcellen die de darmwand bekleden, moeten omgaan met de sterk variabele osmotische omstandigheden die ontstaan ​​door de darminhoud tijdens de vertering van voedingsstoffen. Tegelijkertijd moeten deze darmcellen de uitwisseling van water en verschillende voedingsstoffen tussen het darmlumen en het plasma reguleren. Om cellen tegen deze uitdagende omstandigheden te beschermen, is betaïne een belangrijk organisch penetrant. Bij onderzoek naar de concentratie van betaïne in verschillende weefsels blijkt het gehalte in het darmweefsel vrij hoog te zijn. Bovendien is waargenomen dat deze niveaus worden beïnvloed door de betaïneconcentratie in het voer. Goed uitgebalanceerde cellen hebben een betere proliferatie en een beter herstelvermogen. Daarom ontdekten de onderzoekers dat een verhoogd betaïnegehalte bij biggen de hoogte van de duodenumvilli en de diepte van de ileumcrypten vergroot, en dat de villi uniformer worden.
In een ander onderzoek werd een toename van de hoogte van de darmvlokken in het duodenum, jejunum en ileum waargenomen, maar er was geen effect op de diepte van de crypten. Zoals waargenomen bij vleeskuikens die besmet waren met coccidiën, kan het beschermende effect van betaïne op de darmstructuur onder bepaalde (osmotische) omstandigheden zelfs nog belangrijker zijn.
De darmbarrière bestaat hoofdzakelijk uit epitheelcellen die met elkaar verbonden zijn door tight junction-eiwitten. De integriteit van deze barrière is essentieel om te voorkomen dat schadelijke stoffen en pathogene bacteriën binnendringen, wat anders ontstekingen zou veroorzaken. Bij varkens wordt de negatieve impact van de darmbarrière toegeschreven aan mycotoxineverontreiniging in het voer, of aan een van de negatieve effecten van hittestress.
Om de impact op het barrière-effect te meten, worden vaak in vitro-testen met cellijnen gebruikt om de trans-epitheliale elektrische weerstand (TEER) te meten. Met de toepassing van betaïne kan in meerdere in vitro-experimenten een verbeterde TEER worden waargenomen. Wanneer de batterij wordt blootgesteld aan een hoge temperatuur (42 °C), neemt de TEER af (Figuur 2). De toevoeging van betaïne aan het kweekmedium van deze aan hitte blootgestelde cellen ging de afname van de TEER tegen, wat wijst op een verhoogde hittebestendigheid.
Figuur 2 - In vitro effecten van hoge temperatuur en betaïne op de trans-epitheliale weerstand (TEER) van cellen.
Bovendien werd in een in vivo-studie bij biggen de verhoogde expressie van tight junction-eiwitten (occludine, claudine 1 en zonula occludens-1) in het jejunumweefsel van dieren die 1250 mg/kg betaïne kregen, gemeten in vergelijking met de controlegroep. Daarnaast was, als marker voor schade aan het darmslijmvlies, de diamineoxidase-activiteit in het plasma van deze biggen significant verlaagd, wat wijst op een sterkere darmbarrière. Wanneer betaïne aan het voer van vleesvarkens werd toegevoegd, werd de toename van de treksterkte van de darm gemeten op het moment van de slacht.
Recentelijk hebben verschillende studies betaïne in verband gebracht met het antioxidatieve systeem en een vermindering van vrije radicalen, verlaagde niveaus van malondialdehyde (MDA) en een verbeterde activiteit van glutathionperoxidase (GSH-Px) beschreven.
Betaïne werkt niet alleen als osmoprotectant bij dieren. Daarnaast kunnen veel bacteriën betaïne accumuleren door de novo synthese of transport vanuit de omgeving. Er zijn aanwijzingen dat betaïne een positief effect kan hebben op het aantal bacteriën in het maag-darmkanaal van gespeende biggen. Het totale aantal bacteriën in het ileum, met name bifidobacteriën en lactobacillen, is toegenomen. Bovendien werden lagere aantallen Enterobacter in de ontlasting aangetroffen.
Tot slot is gebleken dat betaïne een gunstig effect heeft op de darmgezondheid van gespeende biggen, namelijk een vermindering van diarree. Dit effect is mogelijk dosisafhankelijk: een voedingssupplement van 2500 mg/kg betaïne is effectiever in het verminderen van diarree dan een supplement van 1250 mg/kg. De prestaties van de gespeende biggen bij beide supplementniveaus waren echter vergelijkbaar. Andere onderzoekers hebben aangetoond dat een toevoeging van 800 mg/kg betaïne leidt tot een lagere frequentie en incidentie van diarree bij gespeende biggen.
Betaine heeft een lage pKa-waarde van ongeveer 1,8, wat na inname leidt tot dissociatie van betaine-HCl en daardoor tot maagverzuring.
Het interessante aan betaïnehydrochloride als voedingsbron is de potentiële verzuring ervan. In de humane geneeskunde worden betaïne-HCl-supplementen vaak in combinatie met pepsine gebruikt ter ondersteuning van mensen met maag- en spijsverteringsproblemen. In dit geval kan betaïnehydrochloride worden gebruikt als een veilige bron van zoutzuur. Hoewel er geen informatie beschikbaar is over deze eigenschap wanneer betaïnehydrochloride in biggenvoer is opgenomen, kan dit zeer belangrijk zijn.
Het is algemeen bekend dat de pH van het maagsap van gespeende biggen relatief hoog kan zijn (pH > 4), wat de activering van de pepsinevoorloper tot de voorloper pepsinogeen beïnvloedt. Optimale eiwitvertering is niet alleen belangrijk voor dieren om deze voedingsstof goed te kunnen opnemen. Bovendien kan een slechte eiwitvertering leiden tot een schadelijke vermenigvuldiging van opportunistische pathogenen en het probleem van diarree na het spenen verergeren. Betaine heeft een lage pKa-waarde van ongeveer 1,8, wat na inname leidt tot de dissociatie van betaine HCl en daarmee tot maagverzuring.
Deze kortstondige herverzuring is waargenomen in een voorstudie bij mensen en in studies bij honden. Na een eenmalige dosis van 750 mg of 1500 mg betaïnehydrochloride daalde de pH van de maag van honden die eerder waren behandeld met maagzuurremmers sterk van ongeveer 7 naar pH 2. Bij onbehandelde controledieren was de pH van de maag echter ongeveer 2, wat niet gerelateerd was aan de suppletie met betaïnehydrochloride.
Betaine heeft een positief effect op de darmgezondheid van gespeende biggen. Dit literatuuronderzoek belicht verschillende mogelijkheden voor betaine om de vertering en opname van voedingsstoffen te ondersteunen, de fysieke beschermingsbarrières te verbeteren, de darmflora te beïnvloeden en de afweer van biggen te versterken.