เบทาอีนเป็นสารประกอบที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ พบได้ทั่วไปในพืชและสัตว์ ในฐานะสารเสริมในอาหารสัตว์ เบทาอีนมีจำหน่ายในรูปของสารปราศจากน้ำหรือไฮโดรคลอไรด์ สามารถเติมลงในอาหารสัตว์เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ ได้
ประการแรก วัตถุประสงค์เหล่านี้อาจเกี่ยวข้องกับความสามารถในการให้หมู่เมทิลที่มีประสิทธิภาพสูงของเบทาอีน ซึ่งส่วนใหญ่เกิดขึ้นในตับ เนื่องจากการถ่ายโอนหมู่เมทิลที่ไม่เสถียร จึงช่วยส่งเสริมการสังเคราะห์สารประกอบต่างๆ เช่น เมไทโอนีน คาร์นิทีน และครีเอทีน ด้วยวิธีนี้ เบทาอีนจึงส่งผลต่อการเผาผลาญโปรตีน ไขมัน และพลังงาน ทำให้องค์ประกอบของซากสัตว์เปลี่ยนแปลงไปในทางที่ดีขึ้น
ประการที่สอง จุดประสงค์ของการเติมเบทาอีนลงในอาหารสัตว์อาจเกี่ยวข้องกับหน้าที่ของมันในฐานะสารอินทรีย์ที่ช่วยปกป้องเซลล์ ในหน้าที่นี้ เบทาอีนช่วยให้เซลล์ทั่วร่างกายรักษาสมดุลของน้ำและกิจกรรมของเซลล์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงที่มีความเครียด ตัวอย่างที่รู้จักกันดีคือผลดีของเบทาอีนต่อสัตว์ที่ได้รับความเครียดจากความร้อน
ในสุกร มีการอธิบายถึงผลดีต่างๆ ของการเสริมเบทาอีนในอาหารสัตว์ บทความนี้จะเน้นบทบาทของเบทาอีนในฐานะสารเติมแต่งในอาหารสัตว์ต่อสุขภาพลำไส้ของลูกสุกรหย่านม
งานวิจัยหลายชิ้นได้รายงานถึงผลกระทบของเบทาอีนต่อการย่อยได้ของสารอาหารในลำไส้เล็กส่วนปลายหรือระบบทางเดินอาหารทั้งหมดของสุกร การสังเกตซ้ำๆ เกี่ยวกับการย่อยได้ของเส้นใย (เส้นใยหยาบหรือเส้นใยที่ไม่ละลายในสารละลายกรดและด่าง) ในลำไส้เล็กส่วนปลายที่เพิ่มขึ้น บ่งชี้ว่าเบทาอีนกระตุ้นการหมักของแบคทีเรียที่มีอยู่แล้วในลำไส้เล็ก เนื่องจากเซลล์ในลำไส้ไม่ได้ผลิตเอนไซม์ที่ย่อยสลายเส้นใย ส่วนที่เป็นเส้นใยของพืชมีสารอาหาร ซึ่งสามารถปลดปล่อยออกมาได้ในระหว่างการย่อยสลายของเส้นใยจุลินทรีย์นี้
ดังนั้น จึงสังเกตเห็นการย่อยได้ของวัตถุดิบแห้งและเถ้าหยาบที่ดีขึ้นด้วย ในระดับระบบทางเดินอาหารทั้งหมด มีรายงานว่าลูกสุกรที่เสริมเบทาอีน 800 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัมอาหาร มีการย่อยได้ของโปรตีนหยาบ (+6.4%) และวัตถุดิบแห้ง (+4.2%) ที่ดีขึ้น นอกจากนี้ การศึกษาอื่นแสดงให้เห็นว่าการเสริมเบทาอีน 1,250 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัม ช่วยเพิ่มการย่อยได้โดยรวมของโปรตีนหยาบ (+3.7%) และสารสกัดอีเทอร์ (+6.7%)
เหตุผลหนึ่งที่เป็นไปได้สำหรับการเพิ่มขึ้นของการย่อยได้ของสารอาหารที่สังเกตได้คือผลของเบทาอีนต่อการผลิตเอนไซม์ ในการศึกษาในร่างกายเมื่อเร็วๆ นี้เกี่ยวกับการเติมเบทาอีนให้กับลูกสุกรหย่านม ได้มีการประเมินกิจกรรมของเอนไซม์ย่อยอาหาร (อะไมเลส มอลเทส ไลเปส ทริปซิน และไคโมทริปซิน) ในไคม์ (รูปที่ 1) เอนไซม์ทั้งหมด ยกเว้นมอลเทส แสดงกิจกรรมที่เพิ่มขึ้น และผลของเบทาอีนเด่นชัดกว่าที่ปริมาณเบทาอีน 2,500 มิลลิกรัม/กิโลกรัมอาหาร มากกว่าที่ 1,250 มิลลิกรัม/กิโลกรัม การเพิ่มขึ้นของกิจกรรมอาจเป็นผลมาจากการเพิ่มขึ้นของการผลิตเอนไซม์ หรืออาจเป็นผลมาจากการเพิ่มขึ้นของประสิทธิภาพการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์
รูปที่ 1 - กิจกรรมของเอนไซม์ย่อยอาหารในลำไส้ของลูกสุกรที่ได้รับเบทาอีนเสริมในปริมาณ 0 มก./กก., 1,250 มก./กก. หรือ 2,500 มก./กก.
จากการทดลองในหลอดทดลอง พบว่าการเติม NaCl เพื่อสร้างแรงดันออสโมติกสูง จะยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ทริปซินและอะไมเลส การเติมเบทาอีนในระดับความเข้มข้นต่างๆ ลงในสารละลายบัฟเฟอร์ จะช่วยฟื้นฟูผลการยับยั้งของ NaCl และเพิ่มการทำงานของเอนไซม์ อย่างไรก็ตาม เมื่อไม่ได้เติม NaCl ลงในสารละลายบัฟเฟอร์ เบทาอีนจะไม่มีผลต่อการทำงานของเอนไซม์ที่ความเข้มข้นต่ำ แต่จะแสดงผลยับยั้งที่ความเข้มข้นสูง
ไม่เพียงแต่การย่อยได้ดีขึ้นเท่านั้นที่สามารถอธิบายถึงการเพิ่มขึ้นของประสิทธิภาพการเจริญเติบโตและอัตราการเปลี่ยนอาหารเป็นเนื้อของสุกรที่เสริมเบทาอีนในอาหารได้ การเพิ่มเบทาอีนในอาหารสุกรยังช่วยลดความต้องการพลังงานเพื่อการดำรงชีวิตของสัตว์ด้วย สมมติฐานสำหรับผลที่สังเกตได้นี้คือ เมื่อเบทาอีนสามารถนำไปใช้ในการรักษาสมดุลความดันออสโมติกภายในเซลล์ ความต้องการปั๊มไอออนจะลดลง ซึ่งเป็นกระบวนการที่ต้องใช้พลังงาน ในกรณีที่ได้รับพลังงานจำกัด ผลของการเสริมเบทาอีนคาดว่าจะเด่นชัดมากขึ้นโดยการเพิ่มปริมาณพลังงานสำหรับการเจริญเติบโตมากกว่าการดำรงชีวิต
เซลล์เยื่อบุผิวที่เรียงตัวอยู่ตามผนังลำไส้ต้องรับมือกับสภาวะออสโมติกที่เปลี่ยนแปลงอย่างมากซึ่งเกิดจากสารในลำไส้ระหว่างการย่อยอาหาร ในขณะเดียวกัน เซลล์ลำไส้เหล่านี้ก็ต้องควบคุมการแลกเปลี่ยนน้ำและสารอาหารต่างๆ ระหว่างลำไส้กับพลาสมา เพื่อปกป้องเซลล์จากสภาวะที่ท้าทายเหล่านี้ เบทาอีนจึงเป็นสารอินทรีย์ที่สำคัญที่สามารถซึมผ่านได้ เมื่อสังเกตความเข้มข้นของเบทาอีนในเนื้อเยื่อต่างๆ พบว่าปริมาณเบทาอีนในเนื้อเยื่อลำไส้ค่อนข้างสูง นอกจากนี้ยังพบว่าระดับเหล่านี้ได้รับผลกระทบจากความเข้มข้นของเบทาอีนในอาหาร เซลล์ที่มีความสมดุลจะมีประสิทธิภาพในการเจริญเติบโตและการฟื้นตัวที่ดีกว่า ดังนั้น นักวิจัยจึงพบว่าการเพิ่มระดับเบทาอีนในลูกสุกรจะเพิ่มความสูงของวิลลัสในลำไส้เล็กส่วนต้นและความลึกของคริปต์ในลำไส้เล็กส่วนปลาย และวิลลัสมีความสม่ำเสมอมากขึ้น
ในการศึกษาอีกชิ้นหนึ่ง พบว่าความสูงของวิลลัสในดูโอเดนัม เจจูนัม และไอเลียมเพิ่มขึ้น แต่ไม่มีผลต่อความลึกของคริปต์ ดังที่สังเกตได้ในไก่เนื้อที่ติดเชื้อโคซิเดีย ผลการป้องกันของเบทาอีนต่อโครงสร้างลำไส้อาจมีความสำคัญมากยิ่งขึ้นภายใต้สภาวะที่ท้าทาย (เช่น สภาวะออสโมติก) บางอย่าง
เยื่อบุลำไส้ส่วนใหญ่ประกอบด้วยเซลล์เยื่อบุผิว ซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยโปรตีนไทต์จังก์ชัน ความสมบูรณ์ของเยื่อบุนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการป้องกันการเข้าสู่ของสารอันตรายและแบคทีเรียก่อโรค ซึ่งหากขาดไปจะทำให้เกิดการอักเสบ สำหรับสุกร ผลกระทบเชิงลบของเยื่อบุลำไส้ถือเป็นผลมาจากการปนเปื้อนของไมโคทอกซินในอาหาร หรือผลกระทบเชิงลบอย่างใดอย่างหนึ่งจากภาวะเครียดจากความร้อน
เพื่อวัดผลกระทบต่อประสิทธิภาพของเกราะป้องกัน มักใช้การทดสอบในหลอดทดลองกับเซลล์ไลน์เพื่อวัดค่าความต้านทานไฟฟ้าข้ามเยื่อบุผิว (TEER) จากการใช้เบทาอีน สามารถสังเกตเห็นค่า TEER ที่ดีขึ้นได้ในการทดลองในหลอดทดลองหลายครั้ง เมื่อแบตเตอรี่สัมผัสกับอุณหภูมิสูง (42°C) ค่า TEER จะลดลง (รูปที่ 2) การเติมเบทาอีนลงในอาหารเลี้ยงเซลล์ที่สัมผัสกับความร้อนเหล่านี้ สามารถชดเชยการลดลงของค่า TEER ได้ แสดงให้เห็นถึงความต้านทานต่อความร้อนที่เพิ่มขึ้น
รูปที่ 2 - ผลกระทบของอุณหภูมิสูงและเบทาอีนต่อความต้านทานการซึมผ่านของเยื่อบุผิวเซลล์ (TEER) ในหลอดทดลอง
นอกจากนี้ ในการศึกษาในร่างกายของลูกสุกร พบว่ามีการแสดงออกของโปรตีนไทต์จังก์ชัน (occludin, claudin1 และ zonula occludens-1) เพิ่มขึ้นในเนื้อเยื่อเจจูนัมของสัตว์ที่ได้รับเบทาอีน 1,250 มก./กก. เมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุม ยิ่งไปกว่านั้น กิจกรรมของเอนไซม์ไดอะมีนออกซิเดสในพลาสมาของสุกรเหล่านี้ ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้ความเสียหายของเยื่อบุลำไส้ ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ แสดงให้เห็นถึงความแข็งแรงของเยื่อบุลำไส้ที่มากขึ้น เมื่อเติมเบทาอีนลงในอาหารของสุกรที่กำลังเจริญเติบโตและอยู่ในช่วงขุน พบว่าความแข็งแรงของลำไส้เพิ่มขึ้นเมื่อถึงเวลาชำแหละ
เมื่อไม่นานมานี้ มีการศึกษาหลายชิ้นที่เชื่อมโยงเบทาอีนกับระบบต้านอนุมูลอิสระ และพบว่าช่วยลดอนุมูลอิสระ ลดระดับมาลอนไดอัลดีไฮด์ (MDA) และเพิ่มกิจกรรมของกลูตาไธโอนเปอร์ออกซิเดส (GSH-Px)
เบทาอีนไม่เพียงแต่ทำหน้าที่เป็นสารปกป้องเซลล์จากภาวะออสโมซิสในสัตว์เท่านั้น แต่แบคทีเรียหลายชนิดยังสามารถสะสมเบทาอีนได้ทั้งจากการสังเคราะห์ขึ้นใหม่หรือการขนส่งจากสิ่งแวดล้อม มีสัญญาณบ่งชี้ว่าเบทาอีนอาจมีผลดีต่อจำนวนแบคทีเรียในระบบทางเดินอาหารของลูกสุกรหย่านม โดยพบว่าจำนวนแบคทีเรียในลำไส้เล็กส่วนปลาย โดยเฉพาะบิฟิโดแบคทีเรียและแลคโตบาซิลลัส มีจำนวนเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ยังพบว่าปริมาณเอนเทอโรแบคเตอร์ในอุจจาระลดลงด้วย
สุดท้ายนี้ พบว่าผลของเบทาอีนต่อสุขภาพลำไส้ของลูกสุกรหย่านมคือการลดอัตราการเกิดโรคท้องร่วง ผลกระทบนี้อาจขึ้นอยู่กับปริมาณที่ใช้ กล่าวคือ การเสริมเบทาอีนในอาหาร 2,500 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัม มีประสิทธิภาพมากกว่าการเสริมเบทาอีน 1,250 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัม ในการลดอัตราการเกิดโรคท้องร่วง อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพของลูกสุกรหย่านมที่ได้รับเบทาอีนเสริมในสองระดับนั้นใกล้เคียงกัน นักวิจัยคนอื่นๆ ได้แสดงให้เห็นว่า เมื่อเติมเบทาอีน 800 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัม อัตราและการเกิดโรคท้องร่วงในลูกสุกรหย่านมจะลดลง
เบทาอีนมีค่า pKa ต่ำประมาณ 1.8 ซึ่งนำไปสู่การแตกตัวของเบทาอีนไฮโดรคลอไรด์หลังการรับประทาน ทำให้เกิดภาวะกรดในกระเพาะอาหาร
สิ่งที่น่าสนใจในอาหารชนิดนี้คือ ศักยภาพในการทำให้กรดของเบทาอีนไฮโดรคลอไรด์เพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นแหล่งของเบทาอีน ในทางการแพทย์ของมนุษย์ อาหารเสริมเบทาอีนไฮโดรคลอไรด์มักใช้ร่วมกับเปปซินเพื่อช่วยผู้ที่มีปัญหาเกี่ยวกับกระเพาะอาหารและระบบย่อยอาหาร ในกรณีนี้ เบทาอีนไฮโดรคลอไรด์สามารถใช้เป็นแหล่งกรดไฮโดรคลอริกที่ปลอดภัยได้ แม้ว่าจะไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับคุณสมบัตินี้เมื่อเบทาอีนไฮโดรคลอไรด์มีอยู่ในอาหารลูกสุกร แต่ก็อาจมีความสำคัญมาก
เป็นที่ทราบกันดีว่าค่า pH ของน้ำย่อยในกระเพาะของลูกสุกรหย่านมอาจค่อนข้างสูง (pH>4) ซึ่งจะส่งผลต่อการกระตุ้นสารตั้งต้นของเปปซินให้กลายเป็นเปปซินโนเจน การย่อยโปรตีนอย่างเหมาะสมนั้นไม่เพียงแต่สำคัญต่อการดูดซึมสารอาหารของสัตว์เท่านั้น แต่การย่อยโปรตีนที่ไม่สมบูรณ์ยังอาจทำให้เกิดการเจริญเติบโตของเชื้อโรคฉวยโอกาสที่เป็นอันตรายและเพิ่มปัญหาท้องเสียหลังหย่านมได้อีกด้วย เบทาอีนมีค่า pKa ต่ำประมาณ 1.8 ซึ่งนำไปสู่การแตกตัวของเบทาอีนไฮโดรคลอไรด์หลังการรับประทาน ทำให้เกิดภาวะกรดในกระเพาะอาหาร
ภาวะความเป็นกรดกลับคืนมาในระยะสั้นนี้ได้รับการสังเกตในงานวิจัยเบื้องต้นในมนุษย์และงานวิจัยในสุนัข หลังจากให้เบทาอีนไฮโดรคลอไรด์ในปริมาณ 750 มิลลิกรัมหรือ 1,500 มิลลิกรัมเพียงครั้งเดียว ค่า pH ในกระเพาะอาหารของสุนัขที่เคยได้รับการรักษาด้วยยาลดกรดในกระเพาะอาหารลดลงอย่างมากจากประมาณ 7 เหลือ 2 อย่างไรก็ตาม ในสุนัขกลุ่มควบคุมที่ไม่ได้รับการรักษา ค่า pH ในกระเพาะอาหารอยู่ที่ประมาณ 2 ซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับการเสริมเบทาอีนไฮโดรคลอไรด์
เบทาอีนมีผลดีต่อสุขภาพลำไส้ของลูกสุกรหย่านม บทความวิจัยนี้เน้นถึงโอกาสต่างๆ ที่เบทาอีนสามารถช่วยสนับสนุนการย่อยและการดูดซึมสารอาหาร ปรับปรุงเกราะป้องกันทางกายภาพ มีอิทธิพลต่อจุลินทรีย์ในลำไส้ และเสริมสร้างความสามารถในการป้องกันของลูกสุกร