บีเทนเป็นสารประกอบที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ พบได้ทั่วไปในพืชและสัตว์ บีเทนเป็นสารเติมแต่งอาหารสัตว์ในรูปแบบปราศจากน้ำหรือไฮโดรคลอไรด์ สามารถเติมลงในอาหารสัตว์ได้หลากหลายวัตถุประสงค์
ประการแรก วัตถุประสงค์เหล่านี้อาจเกี่ยวข้องกับความสามารถในการบริจาคเมทิลที่มีประสิทธิภาพอย่างมากของเบทาอีน ซึ่งส่วนใหญ่เกิดขึ้นในตับ เนื่องจากการถ่ายโอนกลุ่มเมทิลที่ไม่เสถียร จึงส่งเสริมการสังเคราะห์สารประกอบต่างๆ เช่น เมไทโอนีน คาร์นิทีน และครีเอทีน ด้วยวิธีนี้ เบทาอีนจะส่งผลต่อการเผาผลาญโปรตีน ไขมัน และพลังงาน จึงทำให้องค์ประกอบของซากสัตว์เปลี่ยนแปลงไปในทางที่ดี
ประการที่สอง วัตถุประสงค์ของการเติมเบทาอีนในอาหารอาจเกี่ยวข้องกับหน้าที่ของเบทาอีนในการเป็นสารแทรกซึมอินทรีย์เพื่อป้องกัน ในหน้าที่นี้ เบทาอีนจะช่วยให้เซลล์ต่างๆ ทั่วร่างกายรักษาสมดุลของน้ำและกิจกรรมของเซลล์ โดยเฉพาะในช่วงที่มีความเครียด ตัวอย่างที่รู้จักกันดีคือผลเชิงบวกของเบทาอีนต่อสัตว์ที่อยู่ภายใต้ความเครียดจากความร้อน
ในสุกร มีการอธิบายถึงผลประโยชน์ที่แตกต่างกันของการเสริมเบทาอีน บทความนี้จะเน้นที่บทบาทของเบทาอีนในฐานะสารเติมแต่งอาหารต่อสุขภาพลำไส้ของลูกสุกรหย่านม
การศึกษาเบทาอีนหลายชิ้นรายงานถึงผลกระทบต่อการย่อยสารอาหารในลำไส้เล็กส่วนปลายหรือทางเดินอาหารทั้งหมดของสุกร การสังเกตซ้ำๆ เกี่ยวกับการเพิ่มขึ้นของการย่อยใยอาหารในลำไส้เล็กส่วนปลาย (ใยอาหารดิบหรือใยอาหารที่เป็นกรดและเป็นกรด) แสดงให้เห็นว่าเบทาอีนกระตุ้นการหมักของแบคทีเรียที่มีอยู่ในลำไส้เล็กอยู่แล้ว เนื่องจากเซลล์ในลำไส้ไม่ผลิตเอนไซม์ที่ย่อยสลายใยอาหาร ส่วนใยอาหารของพืชมีสารอาหารที่สามารถปล่อยออกมาได้ในระหว่างการย่อยสลายใยอาหารจากจุลินทรีย์นี้
ดังนั้น การย่อยของวัตถุแห้งและเถ้าดิบจึงดีขึ้นด้วย จากรายงานที่ระดับทางเดินอาหารทั้งหมด ลูกสุกรที่ได้รับอาหารเสริมเบทาอีน 800 มก./กก. อาหาร มีโปรตีนดิบ (+6.4%) และการย่อยของวัตถุแห้ง (+4.2%) ที่ดีขึ้น นอกจากนี้ การศึกษาวิจัยที่แตกต่างกันแสดงให้เห็นว่าการเสริมด้วยเบทาอีน 1,250 มก./กก. ช่วยเพิ่มการย่อยได้โดยรวมของโปรตีนดิบ (+3.7%) และสารสกัดอีเธอร์ (+6.7%) ได้ดีขึ้น
สาเหตุที่เป็นไปได้ประการหนึ่งสำหรับการเพิ่มขึ้นที่สังเกตได้ของการย่อยสารอาหารคือผลของเบทาอีนต่อการผลิตเอนไซม์ ในการศึกษา in vivo ล่าสุดเกี่ยวกับการเติมเบทาอีนให้กับลูกหมูหย่านม ได้มีการประเมินกิจกรรมของเอนไซม์ย่อยอาหาร (อะไมเลส มอลเทส ไลเปส ทริปซิน และไคโมทริปซิน) ในไคม์ (รูปที่ 1) เอนไซม์ทั้งหมด ยกเว้นมอลเทส แสดงให้เห็นถึงกิจกรรมที่เพิ่มขึ้น และผลของเบทาอีนนั้นเด่นชัดขึ้นที่เบทาอีน 2,500 มก./กก. อาหาร เมื่อเทียบกับ 1,250 มก./กก. การเพิ่มขึ้นของกิจกรรมอาจเป็นผลมาจากการเพิ่มขึ้นของการผลิตเอนไซม์ หรืออาจเป็นผลจากการเพิ่มประสิทธิภาพการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ก็ได้
รูปที่ 1 - กิจกรรมเอนไซม์ย่อยอาหารในลำไส้ของลูกสุกรที่เสริมด้วยเบทาอีน 0 มก./กก. 1,250 มก./กก. หรือ 2,500 มก./กก.
จากการทดลองในหลอดทดลอง พบว่าการเติม NaCl เพื่อสร้างแรงดันออสโมซิสสูง จะช่วยยับยั้งการทำงานของทริปซินและอะไมเลสได้ การเติมเบทาอีนในระดับต่างๆ ลงในการทดสอบนี้ช่วยฟื้นฟูผลการยับยั้งของ NaCl และเพิ่มการทำงานของเอนไซม์ อย่างไรก็ตาม เมื่อไม่เติม NaCl ลงในสารละลายบัฟเฟอร์ เบทาอีนจะไม่ส่งผลต่อการทำงานของเอนไซม์ที่ความเข้มข้นต่ำกว่า แต่จะแสดงผลยับยั้งที่ความเข้มข้นสูงกว่า
การย่อยได้ที่เพิ่มขึ้นไม่เพียงแต่สามารถอธิบายการเพิ่มขึ้นของประสิทธิภาพการเจริญเติบโตและอัตราการเปลี่ยนอาหารของสุกรที่ได้รับอาหารเสริมเบทาอีนเท่านั้น การเติมเบทาอีนลงในอาหารสุกรยังช่วยลดความต้องการพลังงานเพื่อการบำรุงรักษาของสัตว์อีกด้วย สมมติฐานสำหรับผลที่สังเกตได้นี้คือ เมื่อสามารถใช้เบทาอีนเพื่อรักษาความดันออสโมซิสภายในเซลล์ ความต้องการปั๊มไอออนจะลดลง ซึ่งเป็นกระบวนการที่ต้องใช้พลังงาน ในกรณีที่ได้รับพลังงานจำกัด คาดว่าผลของการเสริมเบทาอีนจะเด่นชัดมากขึ้นโดยการเพิ่มแหล่งพลังงานเพื่อการเจริญเติบโตมากกว่าการบำรุงรักษา
เซลล์เยื่อบุผิวที่บุผนังลำไส้ต้องรับมือกับสภาวะออสโมซิสที่แปรปรวนสูงซึ่งเกิดจากปริมาณสารอาหารในลูเมนในระหว่างการย่อยสารอาหาร ในขณะเดียวกัน เซลล์ลำไส้เหล่านี้ต้องควบคุมการแลกเปลี่ยนน้ำและสารอาหารต่างๆ ระหว่างลูเมนและพลาสมาของลำไส้ เพื่อปกป้องเซลล์จากสภาวะที่ท้าทายเหล่านี้ บีเทนจึงเป็นสารแทรกซึมอินทรีย์ที่สำคัญ เมื่อสังเกตความเข้มข้นของบีเทนในเนื้อเยื่อต่างๆ พบว่ามีปริมาณบีเทนในเนื้อเยื่อลำไส้ค่อนข้างสูง นอกจากนี้ ยังพบว่าระดับเหล่านี้ได้รับผลกระทบจากความเข้มข้นของบีเทนในอาหาร เซลล์ที่มีสมดุลจะมีการแบ่งตัวที่ดีขึ้นและความสามารถในการฟื้นตัวที่ดีขึ้น ดังนั้น นักวิจัยจึงพบว่าการเพิ่มระดับบีเทนในลูกหมูจะช่วยเพิ่มความสูงของวิลลัสในลำไส้เล็กส่วนต้นและความลึกของคริปต์ในลำไส้เล็กส่วนปลาย และวิลลัสจะมีความสม่ำเสมอมากขึ้น
จากการศึกษาวิจัยอีกกรณีหนึ่ง พบว่าความสูงของวิลลัสในลำไส้เล็กส่วนต้น ลำไส้เล็กส่วนกลาง และลำไส้เล็กส่วนปลายเพิ่มขึ้น แต่ไม่มีผลต่อความลึกของช่องไขสันหลัง จากการสังเกตในไก่เนื้อที่ติดเชื้อโคซิเดีย พบว่าผลการป้องกันของเบทาอีนต่อโครงสร้างลำไส้อาจมีความสำคัญมากยิ่งขึ้นภายใต้ความท้าทายบางประการ (จากภาวะออสโมซิส)
เยื่อบุลำไส้ประกอบด้วยเซลล์เยื่อบุผิวเป็นหลัก ซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยโปรตีนที่เชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนา ความสมบูรณ์ของเยื่อบุลำไส้มีความสำคัญในการป้องกันการเข้ามาของสารอันตรายและแบคทีเรียก่อโรคซึ่งอาจทำให้เกิดการอักเสบได้ สำหรับสุกร ผลกระทบเชิงลบของเยื่อบุลำไส้ถือเป็นผลจากการปนเปื้อนของไมโคทอกซินในอาหาร หรือผลกระทบเชิงลบประการหนึ่งจากความเครียดจากความร้อน
เพื่อวัดผลกระทบต่อผลของอุปสรรค มักใช้การทดสอบในหลอดทดลองของเซลล์สายเพื่อวัดความต้านทานไฟฟ้าของเยื่อบุผิว (TEER) การใช้เบทาอีนทำให้ค่า TEER ดีขึ้นในการทดลองในหลอดทดลองหลายครั้ง เมื่อแบตเตอรี่สัมผัสกับอุณหภูมิสูง (42°C) ค่า TEER จะลดลง (รูปที่ 2) การเติมเบทาอีนลงในอาหารเลี้ยงเซลล์ที่ได้รับความร้อนเหล่านี้ช่วยต่อต้านค่า TEER ที่ลดลง ซึ่งบ่งชี้ว่ามีความต้านทานความร้อนเพิ่มขึ้น
รูปที่ 2 - ผลของอุณหภูมิสูงและเบตาอีนต่อความต้านทานของเซลล์เยื่อบุผิว (TEER) ในหลอดทดลอง
นอกจากนี้ ในการศึกษาวิจัยแบบ in vivo ในลูกสุกร พบว่ามีการแสดงออกของโปรตีน tight junction (occludin, claudin1 และ zonula occludens-1) ที่เพิ่มขึ้นในเนื้อเยื่อ jejunum ของสัตว์ที่ได้รับเบทาอีน 1,250 มก./กก. เมื่อเปรียบเทียบกับกลุ่มควบคุม นอกจากนี้ กิจกรรมของไดอะมีนออกซิเดสในพลาสมาของสุกรเหล่านี้ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งเป็นเครื่องหมายของความเสียหายของเยื่อบุลำไส้ ซึ่งบ่งชี้ว่ามีเยื่อบุลำไส้ที่แข็งแรงขึ้น เมื่อเติมเบทาอีนลงในอาหารของสุกรที่กำลังเจริญเติบโตและขุน พบว่ามีการเพิ่มขึ้นของความแข็งแรงในการดึงของลำไส้ในเวลาที่ทำการฆ่า
เมื่อไม่นานมานี้ มีการศึกษามากมายที่เชื่อมโยงเบทาอีนกับระบบต้านอนุมูลอิสระ และอธิบายถึงอนุมูลอิสระที่ลดลง ระดับของมาโลนไดอัลดีไฮด์ (MDA) ที่ลดลง และกิจกรรมของกลูตาไธโอนเปอร์ออกซิเดส (GSH-Px) ที่ดีขึ้น
เบทาอีนไม่เพียงแต่ทำหน้าที่เป็นสารป้องกันออสโมซิสในสัตว์เท่านั้น นอกจากนี้ แบคทีเรียหลายชนิดยังสามารถสะสมเบทาอีนได้ผ่านการสังเคราะห์ใหม่หรือการขนส่งจากสิ่งแวดล้อม มีสัญญาณบ่งชี้ว่าเบทาอีนสามารถส่งผลดีต่อจำนวนแบคทีเรียในทางเดินอาหารของลูกหมูหย่านม จำนวนแบคทีเรียในลำไส้เล็กทั้งหมด โดยเฉพาะบิฟิโดแบคทีเรียและแลคโตบาซิลลัส เพิ่มขึ้น นอกจากนี้ ยังพบเอนเทอโรแบคเตอร์ในอุจจาระในปริมาณที่ลดลง
ในที่สุด พบว่าผลของเบทาอีนต่อสุขภาพลำไส้ของลูกสุกรหย่านมคือการลดอัตราการเกิดอาการท้องเสีย ผลกระทบนี้อาจขึ้นอยู่กับขนาดยา: อาหารเสริมเบทาอีน 2,500 มก./กก. มีประสิทธิภาพมากกว่าเบทาอีน 1,250 มก./กก. ในการลดอัตราการเกิดอาการท้องเสีย อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพของลูกสุกรหย่านมที่ระดับอาหารเสริมทั้งสองระดับนั้นคล้ายกัน นักวิจัยรายอื่นได้แสดงให้เห็นว่า เมื่อเติมเบทาอีน 800 มก./กก. อัตราและอุบัติการณ์ของอาการท้องเสียในลูกสุกรหย่านมจะลดลง
เบทาอีนมีค่า pKa ต่ำประมาณ 1.8 ซึ่งนำไปสู่การแตกตัวของเบทาอีน HCl หลังจากการรับประทาน ส่งผลให้เกิดกรดในกระเพาะอาหาร
อาหารที่น่าสนใจคือกรดที่อาจเปลี่ยนเป็นกรดได้ของเบทาอีนไฮโดรคลอไรด์ในฐานะแหล่งของเบทาอีน ในทางการแพทย์ของมนุษย์ มักมีการใช้ผลิตภัณฑ์เสริมอาหารเบทาอีนไฮโดรคลอไรด์ร่วมกับเปปซินเพื่อสนับสนุนผู้ที่มีปัญหาเกี่ยวกับกระเพาะอาหารและปัญหาการย่อยอาหาร ในกรณีนี้ เบทาอีนไฮโดรคลอไรด์สามารถใช้เป็นแหล่งกรดไฮโดรคลอริกที่ปลอดภัยได้ แม้ว่าจะไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับคุณสมบัตินี้เมื่อมีเบทาอีนไฮโดรคลอไรด์อยู่ในอาหารลูกหมู แต่ก็อาจมีความสำคัญมาก
เป็นที่ทราบกันดีว่าค่า pH ของน้ำย่อยในกระเพาะของลูกหมูหย่านนมอาจค่อนข้างสูง (pH> 4) ซึ่งจะส่งผลต่อการกระตุ้นสารตั้งต้นของเปปซินให้เป็นเปปซิโนเจน สารตั้งต้น การย่อยโปรตีนอย่างเหมาะสมไม่เพียงแต่มีความสำคัญต่อสัตว์ในการได้รับสารอาหารนี้อย่างเพียงพอเท่านั้น นอกจากนี้ โปรตีนที่ทำให้ไม่ย่อยยังสามารถทำให้เกิดการแพร่กระจายของเชื้อก่อโรคฉวยโอกาสที่เป็นอันตรายและเพิ่มปัญหาของอาการท้องเสียหลังหย่านนม เบทาอีนมีค่า pKa ต่ำประมาณ 1.8 ซึ่งนำไปสู่การแตกตัวของเบทาอีน HCl หลังจากกินเข้าไป ส่งผลให้เกิดกรดในกระเพาะอาหาร
การเกิดกรดซ้ำในระยะสั้นนี้ได้รับการสังเกตในการศึกษาเบื้องต้นในมนุษย์และการศึกษาในสุนัข หลังจากได้รับเบทาอีนไฮโดรคลอไรด์ขนาด 750 มก. หรือ 1,500 มก. เพียงครั้งเดียว ค่า pH ของกระเพาะของสุนัขที่ได้รับสารลดกรดในกระเพาะก่อนหน้านี้ก็ลดลงอย่างรุนแรงจากประมาณ 7 เหลือ pH 2 อย่างไรก็ตาม ในสุนัขกลุ่มควบคุมที่ไม่ได้รับการรักษา ค่า pH ของกระเพาะอยู่ที่ประมาณ 2 ซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับการเสริมเบทาอีน HCl
เบทาอีนมีผลดีต่อสุขภาพลำไส้ของลูกหมูหย่านนม การทบทวนวรรณกรรมนี้เน้นย้ำถึงโอกาสต่างๆ ของเบทาอีนในการสนับสนุนการย่อยและการดูดซึมสารอาหาร ปรับปรุงเกราะป้องกันทางกายภาพ มีอิทธิพลต่อจุลินทรีย์ และเพิ่มความสามารถในการป้องกันของลูกหมู