Тім Хорн
Chemunique International
Джанет Ремус
Дюпон - Даніско Живлення тварин,
Мальборо, Уїлтшир, Великобританія.
Переклад:
Дюпон - Даніско Живлення тварин.
Вступ
Бетаїн, похідне триметилу амінокислоти гліцин, давно відомий своєю здатністю забезпечувати значні переваги у виробництві свиней та птиці, особливо дозволяючи тваринам підтримувати високі показники продуктивності в умовах теплового стресу та при захворюваннях. Ці ефекти бетаїну, поряд із можливістю включати бетаїн у дієтичні продукти майже без додаткових витрат через заміну доданих холіну та метіоніну, призвели до того, що попит на продукт постійно перевищує пропозицію продукту на рівні світу. Однак нещодавні інвестиції у виробництво світового виробництва бетаїну збільшили доступ виробників продуктів харчування до більш стійкого ланцюга поставок.
У свою чергу, це призвело до відновлення наукового та комерційного інтересу до переваг, які ця молекула може надати виробникам та інтеграторам.
Щоб зрозуміти роль бетаїну в дієті та метаболізмі, необхідно зрозуміти молекулярну структуру сполуки (рис. 1). Кожна молекула бетаїну має три нестабільні метильні групи, які дозволяють їй діяти як донор метилу в метаболізмі.
Другий важливий момент, який слід враховувати, полягає в тому, що молекула бетаїну заряджена позитивно і негативно, а це означає, що вона не порушує клітинний метаболізм, коли накопичується на високому рівні. Разом з іншими факторами це надає йому характер осмоліта, тобто тварині потрібно менше води в клітинах і, отже, використовує менше енергії для підтримки осмотичного балансу. Хоча користь бетаїну для тварини чимала, по суті, все походить від метилу або осмотичних можливостей молекули.
Бетаїн як донор метилу
Як донор метилу бетаїн є більш ефективним, ніж метіонін або холін, які регулярно додають до раціону птиці та свиней. Більша ефективність бетаїну обумовлена тим, що хлорид холіну повинен спочатку перетворюватися на бетаїн в метаболічних процесах, щоб він міг відігравати роль донора метилу (рис. 2). Отже, навіть якщо існує певна мінімальна харчова потреба як до холіну, так і до метіоніну, щоб вони могли підтримувати функції, які не потребують метилювання, пряме додавання бетаїну до дієти є більш ефективним, ніж додавання синтетичного холіну. Кілька досліджень, які досліджували взаємозамін між бетаїном і холіном, дійшли висновку, що додатковий хлорид холіну в більшості випадків можна повністю витягти з раціону, оскільки ендогенного холіну з сировини, як правило, достатньо для задоволення конкретних потреб у холіні тварини (для потреб, які не потребують метилювання).
Це було продемонстровано у Швеції у дослідженні бройлерів на дієті на основі пшениці, в якому заміна 0,03% холіну на аналогічну кількість бетафіну Betafin® від Danisco Animal Nutrition призвела до подібного зростання, але зі значним зростанням зменшення конверсії корму.
Подібне дослідження, проведене Міжнародним інститутом досліджень тварин, Мексика, підтвердило ці результати в дієтах на основі сорго. У випадку з метіоніном, добавки все ще необхідні, хоча, можливо, при значно зниженому рівні.
Дослідження в Стамбулі (Туреччина) показали, що заміщення бетаїном 20% загального метіоніну та всього холіну хлориду, доданих у раціон бройлерів, не призвело до значного зниження показників порівняно з позитивним контролем у дієтах на основі кукурудзи.
Бетаїн зменшує осмотичний стрес
Осмотичні ефекти бетаїну добре задокументовані і забезпечують значно більшу користь для птиці та свиней, ніж у його простішій ролі донора метилу. Як частина цієї функції, бетаїн дозволяє тваринам підтримувати водний баланс у тканинах і клітинах без негативного впливу на функцію клітин.
Щоб зрозуміти точний механізм, необхідно зрозуміти, що відбувається, коли тварини зазнають теплового стресу і, отже, злегка зневоднюються. Клітини зазнають гіперосмотичного стресу в результаті більшої концентрації іонів поза клітинами. Втрата води з клітин і збільшення концентрації в них іонів заважають білку та ферментативній структурі, виробляють АТФ і в основному можуть спричинити загибель клітин, якщо їх не виправити.
Для пом’якшення осмотичного стресу клітини активують натрієвий та калієвий насоси, які намагаються скорегувати баланс іонів у клітинній мембрані. Це енергетично дорогий процес, оскільки для кожного іонного обміну використовується одна одиниця АТФ. Забезпечуючи додатковий бетаїн і підвищуючи його внутрішньоклітинну концентрацію, клітинам потрібно перекачувати менше іонів, щоб підтримувати осмотичний баланс, ефективно зменшуючи потреби тварини в енергії для підтримки (рис. 3). Цей ефект було добре продемонстровано у свиней, які отримували бетаїн у раціоні. Енергозберігаючий ефект енергозбереження завдяки дієтичному бетаїну оцінюється приблизно в 10% енергії, що підтримується, або 3,2% від загальної дієтичної енергії (Partridge, 2002).
У ситуаціях, коли спостерігається тепловий стрес навколишнього середовища, сприятливі ефекти осмотичних властивостей бетаїну стають особливо очевидними. Бетаїн може допомогти підтримувати водний баланс у всіх клітинах, але він використовується як джерело метилу в печінці тварин, хоча деякі види можуть також використовувати джерело метилу бетаїну в нирках. Отже, як метильна, так і осмотична користь бетаїну може бути отримана від одного і того ж включення.
Дослідження Mooney et al. (1998) показали, що затримка води у бройлерів зростає, коли їх годують дієтами з добавкою бетаїну, і що, здається, величина цього ефекту зростає із стресом навколишнього середовища (рис. 4), або термічним, або внаслідок впливу кокцидій. Кроньє (2006) припустив, що вплив тепла призводить до перерозподілу крові по периферії тіла та компенсаційного зменшення кровопостачання кишечника, що пошкоджує його клітинну оболонку і дозволяє проникненню ендотоксинів в організм.
Цей ефект потенційно посилюється у виробничих тварин, високоенергетичні дієти яких пошкоджують слизову оболонку кишечника. Таким чином, осмотичні переваги бетаїну не тільки зменшують втрати продуктивності тварин, які страждають від теплового стресу, але й роблять їх більш стійкими до епізодів теплового стресу. Ймовірно, що цей ефект значною мірою зумовлений збільшенням здатності клітин утримувати воду на кишковому рівні, зменшуючи загальну енергетичну потребу кишечника, збільшуючи його функціональність.
Осмотичний вплив бетаїну на здоров'я кишечника На додаток до функціональних властивостей бетаїну як осмоліту в клітинах, кілька досліджень показали покращення тягової сили кишечника після його додавання в раціон бройлерів.
Це збільшення опору стінок кишечника може дуже позитивно вплинути на захист тварин від певних захворювань. Наприклад, дослідження, проведене в Colorado Quality Research (США), показало, що бетаїн у раціоні значно збільшує тягову силу кишечника курчат, які страждають від кокцидій (Remus and Quarles, 2000). Цей ефект також підтверджується роботою, проведеною в Інституті PARC, США, з бройлерами, котрі страждають на кокцидії. Вони продемонстрували зниження показників травм за 21 день при вживанні бетаїну в дієтах з різним рівнем саліноміцину. Подібні позитивні ефекти спостерігались і при зміні струму.
Цілком імовірно, що ці покращення продуктивності, пропоновані бетаїном, були спричинені або зменшенням вимог до вмісту кишечника, або покращенням її цілісності та пов'язаним із цим збільшенням засвоюваності та засвоєння поживних речовин з раціону. Наприклад, доповнення раціону бройлерів 1,5 кг натурального бетафіну Betafin®, збільшило засвоюваність білків, лізину, жиру та каротиноїдів у тварин із кокцидією (рис. 5, Remus et al, 1995).
Інші переваги, пов’язані з роллю бетаїну як осмоліту, показали дуже позитивний вплив на склад туші, що має велике значення для інтеграторів птиці та свиней, котрі отримують вигоду від постачання більш м’яких продуктів. Наприклад, Maghoul et al. (2009) виявили, що заміна холіну бетаїном збільшує вагу грудей і зменшує жир у животі у бройлерів. Інше дослідження, проведене компанією Colorado Research Research, США, також підтвердило поліпшення змінного струму бройлерів та збільшення врожайності грудей заміною холіну на бетаїн, не залишаючи метіоніну. У дослідженні, проведеному зі свинями (Partridge, 2002), додатковий бетаїн збільшував або додатково підтримував щоденний приріст і одночасно збільшував відсоток нежирного м’яса, товщину м’яса та зменшував втрати крапель (втрата крапель). термін, що використовується на міжнародному рівні). У курей-несучок тенденція до отримання бетаїну полягала у зменшенні частоти дуже великих яєць у старших курей (Castaing et al, 2002).
Отже, хоча ферменти вже протягом багатьох років мають перевірений досвід підвищення засвоюваності поживних речовин, продуктивності та однорідності птиці, інші кормові добавки можуть впливати на засвоюваність і врожайність за допомогою непрямих механізмів. Дослідження показали, що бетаїн збільшує тягову силу та зменшує травми, пов’язані з кокцидіозом, що покращує засвоюваність поживних речовин та продуктивність птахів. Ці поліпшення цілісності кишечника та засвоєння поживних речовин під час проблем також зменшать доступність поживних речовин до шлунково-кишкової мікрофлори.
Практичне застосування бетаїну
Для досягнення ідеального співвідношення витрат і реакції бетаїну важливо забезпечити правильне застосування, додаючи його до дієти. По суті, бетаїн може замінювати холін та метіонін у розрахунковому співвідношенні на основі відносної молекулярної маси кожної молекули щодо бетаїну. Корекційні коефіцієнти концентрації та ефективності бетаїну щодо використовуваного додаткового метіоніну або холінового продукту також застосовуються для отримання остаточної швидкості заміщення.
Наприклад, 1 кг бетаїну з чистотою 96% може замінити 1,37 кг DL-метіоніну або те, що еквівалентно 4,16 кг холіну хлориду (50%) у раціоні птиці. Важливо також зазначити, що при розрахунку рівня додаткового бетаїну, необхідного в дієті, рівні бетаїну, необхідні для доповнення холіну та метіоніну, вважаються добавками. Щоб полегшити оптимальне використання бетаїну в дієтах, були розроблені програмні засоби, такі як модель BetacheckTM, які включають розрахунки: (а) ефекту заміщення холіну, (б) ефекту заміщення метіоніну, (в) оптимального включення бетаїну в раціон і (d) чисті витрати/економія за включення бетаїну в раціон. Усі ці параметри базуються на конкретних внесках, що стосуються також конкретних ситуацій.
Підводячи підсумок, дослідження, що підтверджують значну роль бетаїну, тривають вже 20 років, причому однакові переваги покращення складу туші, зменшення енергетичних потреб у підтримці, підвищення толерантності до теплового стресу, підвищення здоров'я кишечника, особливо в складні умови, підвищена стійкість кишечника до тяги та підвищена засвоюваність поживних речовин, серед інших переваг, що спостерігаються в дослідженнях. Збільшення глобальних пропозицій бетаїну, разом із переважними дослідженнями, що підтверджують його застосування в їжі, не залишає сумнівів у тому, що він стане важливим інструментом, який дасть можливість дієтологам максимізувати продуктивність тварин та зменшити виробничі витрати.
Для отримання додаткової інформації або рекомендацій звертайтесь до DuPont - Danisco Animal Nutrition.
Стаття, опублікована в "Птахівники та їх довкілля", серпень-вересень 2014 року