베타인은 식물과 동물에 널리 분포하는 천연 화합물입니다. 사료 첨가제로는 무수 또는 염산염 형태로 제공되며, 다양한 용도로 동물 사료에 첨가될 수 있습니다.
우선, 이러한 목적은 주로 간에서 발생하는 베타인의 매우 효과적인 메틸 공여 능력과 관련이 있을 수 있습니다. 불안정한 메틸기의 전달로 인해 메티오닌, 카르니틴, 크레아틴과 같은 다양한 화합물의 합성이 촉진됩니다. 이러한 방식으로 베타인은 단백질, 지질 및 에너지 대사에 영향을 미쳐 도체 구성을 유익하게 변경합니다.
둘째, 사료에 베타인을 첨가하는 목적은 보호 유기 침투제로서의 기능과 관련이 있을 수 있습니다. 이 기능을 통해 베타인은 신체 전체의 세포가 수분 균형과 세포 활동을 유지하는 데 도움이 되며, 특히 스트레스 기간 동안에 도움이 됩니다. 잘 알려진 예로는 열 스트레스를 받는 동물에게 베타인이 미치는 긍정적인 효과가 있습니다.
돼지의 경우 베타인 보충의 다양한 유익한 효과가 설명되었습니다. 이 글에서는 이유한 돼지의 장 건강에 있어 사료 첨가제로서 베타인의 역할에 초점을 맞출 것입니다.
베타인에 대한 여러 연구에서 돼지의 회장 또는 전체 소화관에서 영양소의 소화율에 미치는 영향이 보고되었습니다. 회장에서 섬유질(조섬유 또는 중성 및 산성 세제 섬유)의 소화율이 증가하는 것이 반복적으로 관찰되었는데, 이는 베타인이 장 세포가 섬유 분해 효소를 생성하지 않기 때문에 소장에 이미 존재하는 박테리아의 발효를 자극한다는 것을 나타냅니다. 식물의 섬유질 부분에는 영양소가 포함되어 있으며, 이 영양소는 미생물 섬유가 분해되는 동안 방출될 수 있습니다.
따라서 건물중과 조회분의 소화율도 향상되었습니다.전체 소화관 수준에서 800mg 베타인을 사료 1kg당 보충한 돼지 새끼는 조단백질(+6.4%)과 건물중(+4.2%) 소화율이 향상되었다고 보고되었습니다.또한 다른 연구에서는 베타인을 1,250mg/kg 보충하면 조단백질(+3.7%)과 에테르 추출물(+6.7%)의 총 소화율이 향상되는 것으로 나타났습니다.
관찰된 영양소 소화율 증가의 한 가지 가능한 이유는 효소 생산에 대한 베타인의 효과입니다. 이유한 돼지에게 베타인을 첨가한 최근의 생체 내 연구에서, 사료 내 소화 효소(아밀라아제, 말타아제, 리파아제, 트립신 및 키모트립신)의 활성을 평가했습니다(그림 1). 말타아제를 제외한 모든 효소의 활성이 증가했으며, 베타인의 효과는 1,250mg/kg 사료보다 2,500mg 베타인/kg 사료에서 더 두드러졌습니다. 활성의 증가는 효소 생산의 증가로 인한 것일 수도 있고, 효소의 촉매 효율이 증가한 결과일 수도 있습니다.
그림 1- 베타인 0mg/kg, 1,250mg/kg 또는 2,500mg/kg을 보충한 돼지 새끼의 장내 소화 효소 활성.
시험관 실험에서 NaCl을 첨가하여 높은 삼투압을 생성하면 트립신과 아밀라아제 활동이 억제되는 것으로 입증되었습니다. 이 시험에 다양한 농도의 베타인을 첨가하면 NaCl의 억제 효과가 회복되고 효소 활동이 증가합니다. 그러나 완충 용액에 NaCl을 첨가하지 않으면 베타인은 낮은 농도에서는 효소 활동에 영향을 미치지 않지만, 높은 농도에서는 억제 효과를 나타냅니다.
소화율 증가만이 돼지 사료에 베타인을 보충했을 때 보고된 성장 성과와 사료 전환율 증가를 설명할 수 있는 것은 아닙니다. 돼지 사료에 베타인을 첨가하면 동물의 유지 에너지 요구량도 감소합니다. 관찰된 이러한 효과에 대한 가설은 베타인을 사용하여 세포 내 삼투압을 유지할 때 이온 펌프에 대한 수요가 감소한다는 것입니다. 이온 펌프에 대한 수요는 에너지를 필요로 하는 과정입니다. 에너지 섭취가 제한된 경우, 베타인을 보충하는 효과는 유지보다는 성장을 위한 에너지 공급을 증가시킴으로써 더 두드러질 것으로 예상됩니다.
장벽을 덮고 있는 상피 세포는 영양소 소화 중에 루멘 내용물에 의해 생성되는 매우 다양한 삼투압 조건에 대처해야 합니다. 동시에, 이 장 세포는 장 루멘과 혈장 사이에서 물과 다양한 영양소의 교환을 제어해야 합니다. 이러한 어려운 조건으로부터 세포를 보호하기 위해 베타인은 중요한 유기 침투제입니다. 다양한 조직에서 베타인 농도를 관찰하면 장 조직의 베타인 함량이 상당히 높습니다. 또한 이러한 수준은 식이 베타인 농도의 영향을 받는 것으로 관찰되었습니다. 균형이 잘 잡힌 세포는 증식과 회복 능력이 더 좋습니다. 따라서 연구진은 돼지 새끼의 베타인 수준을 높이면 십이지장 융모의 높이와 회장 융모의 깊이가 증가하고 융모가 더 균일해진다는 것을 발견했습니다.
또 다른 연구에서는 십이지장, 공장, 회장의 융모 높이가 증가하는 것을 관찰했지만, 융모의 깊이에는 영향을 미치지 않았습니다. 코시디아에 감염된 육계에서 관찰된 바와 같이, 베타인이 장 구조에 미치는 보호 효과는 특정 (삼투압) 도전 하에서 훨씬 더 중요할 수 있습니다.
장내 장벽은 주로 상피 세포로 구성되어 있으며, 이들은 밀착 접합 단백질로 서로 연결되어 있습니다. 이 장벽의 무결성은 유해 물질과 병원성 박테리아의 유입을 막는 데 필수적이며, 그렇지 않으면 염증을 일으킬 수 있습니다. 돼지의 경우, 장내 장벽의 부정적인 영향은 사료의 미코톡신 오염이나 열 스트레스의 부정적인 영향 중 하나로 간주됩니다.
장벽 효과에 대한 영향을 측정하기 위해 세포주에 대한 시험관 내 시험을 통해 상피내 전기 저항(TEER)을 측정하는 경우가 많습니다. 베타인을 적용하면 여러 시험관 내 실험에서 TEER이 향상되는 것을 관찰할 수 있습니다. 배터리가 고온(42°C)에 노출되면 TEER이 감소합니다(그림 2). 이러한 열에 노출된 세포의 성장 배지에 베타인을 첨가하면 TEER 감소를 상쇄하여 내열성이 향상됨을 나타냅니다.
그림 2- 고온과 베타인이 세포 상피 저항성(TEER)에 미치는 시험관 내 효과.
또한, 돼지 새끼를 대상으로 한 생체 내 연구에서 베타인 1,250mg/kg을 투여한 동물의 공장 조직에서 밀착 접합 단백질(오클루딘, 클라우딘1, 봉소대-1)의 발현이 대조군에 비해 증가한 것으로 측정되었습니다. 또한, 장 점막 손상의 지표인 이 돼지의 혈장에서 디아민 산화효소 활성이 현저히 감소하여 장벽이 더 강하다는 것을 나타냈습니다. 육성-비육 돼지의 사료에 베타인을 첨가했을 때 도축 시 장 인장 강도가 증가하는 것을 측정했습니다.
최근 여러 연구에서 베타인을 항산화 시스템과 연결하고, 자유 라디칼 감소, 말론디알데히드(MDA) 수치 감소, 글루타치온 과산화효소(GSH-Px) 활동 개선 등의 효과가 있는 것으로 나타났습니다.
베타인은 동물의 삼투압 보호제로 작용할 뿐만 아니라, 많은 박테리아가 새로운 합성이나 환경으로부터의 이동을 통해 베타인을 축적할 수 있습니다. 베타인이 이유된 돼지의 위장관에 있는 박테리아 수에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다는 징후가 있습니다. 회장 박테리아, 특히 비피도박테리아와 유산균의 총 수가 증가했습니다. 또한, 대변에서 엔테로박터의 양이 감소했습니다.
마지막으로, 이유한 돼지의 장 건강에 대한 베타인의 효과는 설사율 감소라는 것이 관찰되었습니다. 이 효과는 복용량에 따라 달라질 수 있습니다. 식이 보충제인 2,500mg/kg 베타인은 설사율을 줄이는 데 1,250mg/kg 베타인보다 더 효과적입니다. 그러나 두 보충제 수준에서 이유한 돼지의 성과는 비슷했습니다. 다른 연구자들은 800mg/kg 베타인을 첨가하면 이유한 돼지의 설사율과 발생률이 낮아진다는 것을 보여주었습니다.
베타인은 약 1.8의 낮은 pKa 값을 가지고 있어 섭취 후 베타인 HCl이 해리되어 위산이 산성화됩니다.
흥미로운 점은 베타인 염산염이 베타인의 공급원으로서 잠재적으로 산성화될 수 있다는 것입니다. 인간의 의학에서 베타인 HCl 보충제는 종종 위장 문제와 소화 문제가 있는 사람을 지원하기 위해 펩신과 함께 사용됩니다. 이 경우, 베타인 염산염은 안전한 염산 공급원으로 사용될 수 있습니다. 돼지 사료에 베타인 염산염이 함유되어 있을 경우 이러한 특성에 대한 정보는 없지만 매우 중요할 수 있습니다.
이유한 돼지의 위액 pH가 비교적 높을 수 있다는 것은 잘 알려진 사실입니다(pH>4).이는 펩신 전구체의 전구체인 펩시노겐의 활성화에 영향을 미칩니다.최적의 단백질 소화는 동물이 이 영양소를 잘 이용할 수 있도록 하는 데 중요할 뿐만 아니라, 소화불량 단백질은 기회성 병원균의 유해한 증식을 유발하고 이유 후 설사 문제를 증가시킬 수 있습니다.베타인은 약 1.8의 낮은 pKa 값을 가지고 있어 섭취 후 베타인 HCl이 해리되어 위산이 산성화됩니다.
이러한 단기간 재산성화는 인간을 대상으로 한 예비 연구와 개를 대상으로 한 연구에서 관찰되었습니다. 베타인 염산염 750mg 또는 1,500mg을 단회 투여한 후, 이전에 위산 감소제로 치료한 개의 위 pH는 약 7에서 pH 2로 크게 떨어졌습니다. 그러나 치료하지 않은 대조군 개에서는 위의 pH가 약 2였는데, 이는 베타인 HCl 보충과 관련이 없었습니다.
베타인은 이유한 돼지의 장 건강에 긍정적인 영향을 미칩니다. 이 문헌 검토에서는 베타인이 영양소 소화와 흡수를 돕고, 신체적 보호 장벽을 개선하고, 미생물군에 영향을 미치고, 돼지의 방어 능력을 강화하는 데 도움이 되는 다양한 기회를 강조합니다.