베타인은 이유된 새끼 돼지의 장에 긍정적인 영향을 미치지만, 장 건강을 증진하거나 이유기 설사 관련 문제를 줄이기 위한 보충제를 고려할 때 종종 간과되는 경우가 있습니다. 베타인을 기능성 영양소로 사료에 첨가하면 동물에게 다양한 방식으로 영향을 미칠 수 있습니다.
첫째, 베타인은 매우 강력한 메틸기 공여 능력을 가지고 있으며, 특히 동물의 간에서 더욱 그렇습니다. 불안정한 메틸기의 전달로 인해 메티오닌, 카르니틴, 크레아틴과 같은 다양한 화합물의 합성이 촉진됩니다. 따라서 베타인은 동물의 단백질, 지질, 에너지 대사에 영향을 미쳐 도체의 구성을 유익하게 변화시킵니다.
둘째, 베타인은 보호 유기 침투제로 사료에 첨가될 수 있습니다. 베타인은 삼투압 보호제 역할을 하여 특히 스트레스 상황에서 신체 전체의 세포가 체액 균형과 세포 활동을 유지하도록 돕습니다. 잘 알려진 예로, 열 스트레스를 받는 동물에게 베타인이 유익한 효과를 발휘하는 것을 들 수 있습니다.
무수 또는 염산염 형태의 베타인 보충이 동물 생산성에 미치는 다양한 유익한 효과가 보고되었습니다. 본 논문에서는 이유된 자돈의 장 건강을 증진하기 위한 사료 첨가제로서 베타인을 활용할 수 있는 다양한 가능성에 대해 중점적으로 다룰 것입니다.
여러 베타인 연구에서 돼지 회장과 결장에서 베타인이 영양소 소화율에 미치는 영향을 보고했습니다. 회장에서 섬유소 소화율 증가(조섬유 또는 중성 및 산성 세제 섬유)가 반복적으로 관찰된 것은 장세포가 섬유 분해 효소를 생성하지 않기 때문에 베타인이 소장에서 박테리아 발효를 자극한다는 것을 시사합니다. 섬유질이 많은 식물 부분에는 미생물 섬유가 분해될 때 방출될 수 있는 영양소가 포함되어 있습니다. 따라서 건물 중과 조회분의 소화율도 향상되었습니다. 전체 위장관 수준에서 800mg 베타인/kg의 사료를 섭취한 돼지는 조단백질(+6.4%)과 건물 중(+4.2%)의 소화율이 향상되었습니다. 또한, 다른 연구에서는 베타인을 1250mg/kg으로 보충했을 때 조단백질(+3.7%)과 에테르 추출물(+6.7%)의 겉보기 전체 소화율이 향상되었음을 발견했습니다.
관찰된 영양소 흡수 증가의 한 가지 가능한 이유는 베타인이 효소 생성에 미치는 영향입니다. 이유된 돼지에서 베타인 보충의 효과에 대한 최근 생체 내 연구에서 소화액 내 소화 효소(아밀라아제, 말타아제, 리파아제, 트립신 및 키모트립신)의 활성을 평가했습니다(그림 1). 말타아제를 제외한 모든 효소의 활성이 증가했으며, 베타인의 효과는 사료 1250mg/kg보다 사료 2500mg/kg의 베타인 용량에서 더 두드러졌습니다. 활성 증가는 효소 생성 증가로 인해 발생할 수 있지만, 효소의 촉매 효율 증가로 인해 발생할 수도 있습니다. 시험관 내 실험에서 트립신과 아밀라아제 활성은 NaCl 첨가를 통해 높은 삼투압을 생성함으로써 억제되는 것으로 나타났습니다. 이 실험에서 다양한 농도의 베타인을 첨가하면 NaCl의 억제 효과가 회복되고 효소 활성이 향상되었습니다. 그러나 완충용액에 염화나트륨을 첨가하지 않았을 때 베타인 포괄 복합체는 낮은 농도에서는 효소 활성에 영향을 미치지 않았으나, 비교적 높은 농도에서는 억제 효과를 나타냈다.
베타인을 식이로 섭취한 돼지는 성장 성과 사료 전환율, 그리고 소화율이 향상된 것으로 보고되었습니다. 돼지 사료에 베타인을 첨가하면 동물의 에너지 요구량도 감소합니다. 이러한 관찰된 효과에 대한 가설은 베타인이 세포 내 삼투압 유지에 사용될 때 이온 펌프(에너지를 필요로 하는 과정)의 필요성이 감소한다는 것입니다. 따라서 에너지 섭취가 제한적인 상황에서는 베타인 보충 효과가 에너지 요구량을 유지하는 것보다 성장을 촉진하는 데 더 클 것으로 예상됩니다.
장벽의 상피 세포는 영양소 소화 과정에서 장 내강 내용물에 의해 생성되는 매우 가변적인 삼투압 조건에 대처해야 합니다. 동시에, 이러한 장 상피 세포는 장 내강과 혈장 사이의 수분 및 다양한 영양소 교환을 조절하는 데 필수적입니다. 이러한 가혹한 환경으로부터 세포를 보호하기 위해 베타인은 중요한 유기 침투제입니다. 다양한 조직의 베타인 농도를 살펴보면 장 조직이 상당히 높은 수준의 베타인을 함유하고 있음을 알 수 있습니다. 또한, 이러한 수준은 식이성 베타인 농도의 영향을 받을 수 있다는 점도 알려져 있습니다. 균형 잡힌 세포는 더 나은 증식 능력과 우수한 안정성을 갖습니다. 요약하자면, 연구진은 새끼 돼지의 베타인 수치가 증가함에 따라 십이지장 융모의 높이와 회장 선와의 깊이가 증가하고 융모가 더 균일해진다는 것을 발견했습니다.
또 다른 연구에서는 십이지장, 공장, 회장에서 융모 높이가 증가했지만 융모 깊이에는 영향을 미치지 않는 것으로 관찰되었습니다. 코시디아에 감염된 육계에서 관찰된 것처럼, 베타인의 장 구조 보호 효과는 특정 (삼투성) 질병에서 더욱 중요할 수 있습니다.
장 장벽은 주로 밀착 접합 단백질을 통해 서로 연결된 상피 세포로 구성됩니다. 이 장벽의 완전성은 염증을 유발할 수 있는 유해 물질과 병원성 박테리아의 유입을 막는 데 필수적입니다. 돼지의 경우, 장 장벽에 대한 부정적인 영향은 사료 내 미코톡신 오염이나 열 스트레스의 부정적인 영향 중 하나로 여겨집니다.
장벽 효과에 대한 효과를 측정하기 위해, 세포주를 시험관 내에서 상피 전기 저항(TEER)을 측정하여 시험하는 경우가 많습니다. 베타인을 사용함으로써 수많은 시험관 내 실험에서 TEER의 개선이 관찰되었습니다. 세포가 고온(42°C)에 노출되면 TEER이 감소합니다(그림 2). 가열된 세포의 배양액에 베타인을 첨가하면 TEER 감소를 상쇄하여 열 내성이 향상되었음을 나타냅니다. 또한, 자돈을 대상으로 한 생체 내 연구에서 베타인을 1250mg/kg 용량으로 투여받은 동물의 공장 조직에서 대조군에 비해 밀착 연접 단백질(오클루딘, 클라우딘1, 띠모양 폐색-1)의 발현이 증가했습니다. 또한, 장 점막 손상의 지표인 디아민 산화효소 활성이 이들 돼지의 혈장에서 유의미하게 감소하여 장 장벽이 강화되었음을 나타냅니다. 비육돈 사료에 베타인을 첨가했을 때, 도축 시 장 인장 강도의 증가를 측정했습니다.
최근 여러 연구에서 베타인이 항산화 시스템과 연관되어 있으며, 자유 라디칼 감소, 말론디알데히드(MDA) 수치 감소, 그리고 글루타티온 퍼옥시다제(GSH-Px) 활성 증가를 보인다고 보고했습니다. 최근 새끼 돼지를 대상으로 한 연구에서는 공장(jjunum)의 GSH-Px 활성이 증가한 반면, 식이성 베타인은 MDA에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났습니다.
베타인은 동물에서 삼투압 보호제 역할을 할 뿐만 아니라, 다양한 박테리아가 신생 합성이나 환경으로부터의 이동을 통해 베타인을 축적할 수 있습니다. 베타인이 이유된 새끼 돼지의 위장관 내 세균총에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다는 증거가 있습니다. 회장 내 세균, 특히 비피도박테리아와 유산균의 총 수가 증가했습니다. 또한, 대변에서 장내세균과 장내세균의 수가 감소했습니다.
이유자돈의 장 건강에 대한 베타인의 마지막 관찰 효과는 설사 발생률 감소였습니다. 이 효과는 용량 의존적일 수 있습니다. 2,500mg/kg의 베타인을 식이에 보충한 것이 1,250mg/kg의 베타인을 보충한 것보다 설사 발생률 감소에 더 효과적이었습니다. 그러나 이유자돈의 성적은 두 보충량 모두에서 유사했습니다. 다른 연구자들은 800mg/kg의 베타인을 보충했을 때 이유자돈의 설사 발생률과 이환율이 더 낮다는 것을 보여주었습니다.
흥미롭게도, 베타인 염산염은 베타인의 공급원으로서 잠재적인 산성화 효과를 가지고 있습니다. 의학에서 베타인 염산염 보충제는 위장 및 소화기 질환 환자를 돕기 위해 펩신과 함께 사용되는 경우가 많습니다. 이 경우, 베타인 염산염은 안전한 염산 공급원으로 작용합니다. 베타인 염산염을 돼지 사료에 첨가했을 때 이러한 특성에 대한 정보는 없지만, 중요할 수 있습니다. 이유된 돼지의 위 pH는 비교적 높을 수 있으며(pH > 4), 이는 전구체인 펩시노겐의 펩신 단백질 분해 효소의 활성화를 방해하는 것으로 알려져 있습니다. 최적의 단백질 소화는 동물이 이 영양소를 최대한 활용하기 위해서뿐만 아니라 중요합니다. 또한, 소화가 잘 되지 않은 단백질은 기회성 병원균의 불필요한 증식을 유발하고 이유 후 설사 문제를 악화시킬 수 있습니다. 베타인은 약 1.8의 낮은 pKa 값을 가지고 있어, 섭취 시 베타인 염산염이 해리되어 위산을 생성합니다. 이러한 일시적인 재산화는 예비 인체 연구와 개 연구에서 관찰되었습니다. 이전에 제산제로 치료받은 개는 베타인 염산염 750mg 또는 1500mg을 단회 투여한 후 위 pH가 약 7에서 2로 급격히 감소했습니다. 그러나 베타인을 투여받지 않은 대조군에서는 베타인 HCl 섭취량과 관계없이 위 pH가 약 2로 유의하게 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