베타인은 이유 자돈의 장 건강에 긍정적인 영향을 미치지만, 장 건강 증진이나 이유 설사 관련 문제 완화를 위한 보충제를 고려할 때 종종 간과됩니다. 기능성 영양소로서 베타인을 사료에 첨가하면 동물에게 다양한 방식으로 영향을 줄 수 있습니다.
첫째, 베타인은 특히 동물의 간에서 매우 강력한 메틸기 공여 능력을 가지고 있습니다. 불안정한 메틸기의 전달로 인해 메티오닌, 카르니틴, 크레아틴과 같은 다양한 화합물의 합성이 촉진됩니다. 따라서 베타인은 동물의 단백질, 지질 및 에너지 대사에 영향을 미쳐 도체의 구성 성분을 유익하게 변화시킵니다.
둘째로, 베타인은 보호 유기 침투제로 사료에 첨가될 수 있습니다. 베타인은 삼투압 보호제 역할을 하여 신체 전반의 세포가 체액 균형과 세포 활동을 유지하도록 돕는데, 특히 스트레스 상황에서 효과적입니다. 베타인이 열 스트레스를 받는 동물에게 미치는 유익한 효과가 잘 알려진 예입니다.
무수 베타인 또는 염산염 형태의 베타인 보충은 동물 생산성 향상에 다양한 유익한 효과를 나타내는 것으로 알려져 있습니다. 본 논문에서는 이유 자돈의 장 건강을 증진하기 위한 사료 첨가제로서 베타인의 다양한 활용 가능성에 대해 중점적으로 살펴볼 것입니다.
여러 연구에서 돼지의 회장과 결장에서 베타인이 영양소 소화율에 미치는 영향이 보고되었습니다. 회장에서 섬유소 소화율(조섬유 또는 중성 및 산성 세제 섬유소)이 증가하는 것이 반복적으로 관찰되었는데, 이는 장 상피세포가 섬유소 분해 효소를 생성하지 않기 때문에 베타인이 소장 내 세균 발효를 촉진하기 때문인 것으로 추정됩니다. 섬유질 식물 부위에는 미생물에 의해 섬유소가 분해될 때 방출될 수 있는 영양소가 함유되어 있습니다. 따라서 건조물과 조회분의 소화율도 향상되는 것이 관찰되었습니다. 전체 위장관 수준에서, 베타인 800mg/kg을 섭취한 자돈은 조단백질 소화율(+6.4%)과 건조물 소화율(+4.2%)이 향상되었습니다. 또한, 다른 연구에서는 베타인을 1250mg/kg 보충했을 때 조단백질의 겉보기 전체 소화율(+3.7%)과 에테르 추출물의 겉보기 전체 소화율(+6.7%)이 향상되는 것으로 나타났습니다.
관찰된 영양소 흡수 증가의 한 가지 가능한 이유는 베타인이 효소 생성에 미치는 영향입니다. 최근 이유 자돈에 베타인을 보충했을 때의 효과를 조사한 생체 내 연구에서는 소화물 내 소화 효소(아밀라아제, 말타아제, 리파아제, 트립신, 키모트립신)의 활성을 평가했습니다(그림 1). 말타아제를 제외한 모든 효소의 활성이 증가했으며, 베타인의 효과는 1250mg/kg 사료 투여량보다 2500mg/kg 사료 투여량에서 더 두드러졌습니다. 활성 증가는 효소 생성량 증가 때문일 수도 있지만, 효소의 촉매 효율 증가 때문일 수도 있습니다. 시험관 내 실험에서는 NaCl을 첨가하여 높은 삼투압을 생성하면 트립신과 아밀라아제의 활성이 억제되는 것으로 나타났습니다. 본 실험에서 다양한 농도의 베타인을 첨가했을 때 NaCl의 억제 효과가 회복되고 효소 활성이 향상되었습니다. 그러나 완충 용액에 염화나트륨을 첨가하지 않았을 경우, 베타인 포접 복합체는 낮은 농도에서는 효소 활성에 아무런 영향을 미치지 않았지만, 비교적 높은 농도에서는 억제 효과를 나타냈다.
베타인을 사료에 첨가한 돼지는 성장 성능과 사료 전환율이 향상되었으며 소화율도 개선된 것으로 보고되었습니다. 또한, 돼지 사료에 베타인을 첨가하면 에너지 요구량이 감소합니다. 이러한 효과에 대한 가설은 베타인이 세포 내 삼투압을 유지하는 데 사용될 수 있을 때, 에너지를 필요로 하는 이온 펌프 작용이 감소한다는 것입니다. 따라서 에너지 섭취가 제한적인 상황에서는 베타인 보충의 효과가 에너지 요구량 유지보다는 성장 촉진을 통해 더 크게 나타날 것으로 예상됩니다.
장벽 상피세포는 영양소 소화 과정에서 장 내강 내용물에 의해 생성되는 매우 가변적인 삼투압 조건에 대처해야 합니다. 동시에 이러한 장 상피세포는 장 내강과 혈장 사이의 수분 및 다양한 영양소 교환을 조절하는 데 필수적입니다. 이러한 가혹한 환경으로부터 세포를 보호하기 위해 베타인은 중요한 유기 침투 물질입니다. 다양한 조직에서 베타인 농도를 살펴보면 장 조직에 상당히 높은 수준의 베타인이 존재함을 알 수 있습니다. 또한 이러한 베타인 수치는 식이 베타인 농도의 영향을 받을 수 있다는 점도 주목되었습니다. 균형이 잘 잡힌 세포는 증식 능력이 더 좋고 안정성이 뛰어납니다. 요약하자면, 연구진은 새끼 돼지에서 베타인 수치를 증가시켰을 때 십이지장 융모의 높이와 회장 움푹 들어간 곳의 깊이가 증가하고 융모가 더욱 균일해지는 것을 발견했습니다.
다른 연구에서는 십이지장, 공장, 회장에서 융모 높이가 증가했지만 장선 깊이에는 변화가 없는 것이 관찰되었습니다. 베타인의 장 구조 보호 효과는 콕시디아에 감염된 육계에서 관찰된 바와 같이 특정 (삼투성) 질병에서 더욱 중요할 수 있습니다.
장벽은 주로 상피세포로 구성되어 있으며, 이 세포들은 밀착연접 단백질을 통해 서로 연결되어 있습니다. 이 장벽의 완전성은 유해 물질과 병원성 세균의 침입을 막는 데 필수적이며, 그렇지 않을 경우 염증을 유발할 수 있습니다. 돼지의 경우, 장벽 손상은 사료에 함유된 곰팡이 독소나 열 스트레스와 같은 요인에 의해 발생하는 것으로 알려져 있습니다.
장벽 효과에 대한 영향을 측정하기 위해 세포주는 종종 시험관 내에서 상피 전기 저항(TEER)을 측정하여 평가됩니다. 베타인을 사용한 수많은 시험관 내 실험에서 TEER이 개선되는 것이 관찰되었습니다. 세포가 고온(42°C)에 노출되면 TEER이 감소합니다(그림 2). 이러한 가열된 세포의 배양 배지에 베타인을 첨가하면 TEER 감소가 상쇄되어 내열성이 향상되었음을 나타냅니다. 또한, 자돈을 대상으로 한 생체 내 연구에서 1250mg/kg 용량의 베타인을 투여받은 동물의 공장 조직에서 대조군에 비해 치밀 연접 단백질(오클루딘, 클라우딘1 및 존룰라 오클루전-1)의 발현이 증가한 것으로 나타났습니다. 뿐만 아니라, 장 점막 손상의 지표인 디아민 산화효소 활성이 이들 돼지의 혈장에서 유의하게 감소하여 장벽이 강화되었음을 시사합니다. 비육돈의 사료에 베타인을 첨가했을 때, 도축 시 장 인장 강도가 증가한 것이 측정되었습니다.
최근 여러 연구에서 베타인이 항산화 시스템과 연관되어 있으며, 활성산소 감소, 말론디알데히드(MDA) 수치 감소, 글루타티온 퍼옥시다제(GSH-Px) 활성 증가와 관련이 있다고 보고되었습니다. 최근 자돈을 대상으로 한 연구에서는 공장(소장)의 GSH-Px 활성이 증가했지만, 식이 베타인은 MDA에는 영향을 미치지 않는 것으로 나타났습니다.
베타인은 동물에서 삼투압 보호제 역할을 할 뿐만 아니라, 다양한 박테리아가 자체 합성이나 환경으로부터의 유입을 통해 베타인을 축적할 수 있습니다. 베타인이 이유 자돈의 위장관 세균총에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다는 연구 결과가 있습니다. 회장 내 총 세균 수가 증가했으며, 특히 비피도박테리아와 락토바실러스의 수가 증가했습니다. 또한, 대변에서 장내세균의 수가 감소한 것으로 나타났습니다.
이유 자돈의 장 건강에 대한 베타인의 마지막 관찰 효과는 설사 발생률 감소였습니다. 이러한 효과는 용량에 따라 달라질 수 있는데, 2500mg/kg 용량의 베타인을 사료에 첨가했을 때 1250mg/kg 용량보다 설사 발생률 감소에 더 효과적이었습니다. 그러나 이유 자돈의 성장 성능은 두 용량 모두에서 유사했습니다. 다른 연구에서도 800mg/kg의 베타인을 첨가했을 때 이유 자돈의 설사 발생률과 질병 발생률이 낮아지는 것을 보여주었습니다.
흥미롭게도, 베타인 염산염은 베타인의 공급원으로서 산성화 효과를 가질 가능성이 있습니다. 의학에서는 위장 및 소화 장애가 있는 사람들을 돕기 위해 펩신과 함께 베타인 염산염 보충제를 사용하는 경우가 많습니다. 이 경우, 베타인 염산염은 안전한 염산 공급원 역할을 합니다. 베타인 염산염을 자돈 사료에 첨가했을 때 이러한 특성에 대한 정보는 없지만, 이는 중요한 요소일 수 있습니다. 이유 자돈의 위 pH는 상대적으로 높을 수 있으며(pH > 4), 이로 인해 펩신 단백질 분해 효소가 전구체인 펩시노겐에서 활성화되는 것을 방해할 수 있습니다. 최적의 단백질 소화는 동물이 영양소를 최대한 활용할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 소화가 제대로 되지 않은 단백질은 기회 감염균의 불필요한 증식을 유발하고 이유 후 설사 문제를 악화시킬 수 있습니다. 베타인은 약 1.8의 낮은 pKa 값을 가지고 있어 섭취 시 베타인 염산염이 해리되어 위산화를 유발합니다. 이러한 일시적인 재산성화 현상은 예비 인체 연구와 개 연구에서 관찰되었습니다. 제산제를 투여받았던 개들은 염산베타인 750mg 또는 1500mg을 1회 투여받은 후 위산도가 약 7에서 2로 급격히 감소했습니다. 그러나 약물을 투여받지 않은 대조군 개에서는 염산베타인 섭취량과 관계없이 위산도가 약 2로 유의미하게 감소했습니다.
Betaine has a positive effect on the intestinal health of weaned piglets. This literature review highlights the various capabilities of betaine to support nutrient digestion and absorption, improve physical defense barriers, influence the microbiota and enhance defense in piglets. References available upon request, contact Lien Vande Maele, maele@orffa.com