Бетаин гидрохлорид: Незаменимое питательное вещество в рационе бройлеров
AgroInvestor, December 2021
Бетаин – это известное функциональное питательное вещество в питании бройлеров, которое в прошлом в основном использовалось в качестве безводного бетаина, экстрагированного из сахарной свеклы. В настоящее время он также доступен в виде синтетического бетаина гидрохлорида.
Последние исследования показывают, что питательные свойства продуктов природного и синтетического происхождения одинаковы. Благодаря этому появляется более дешевый, негигроскопичный, а также всесезонный (доступный круглый год) источник бетаина для кормовой промышленности. Вместе с тем следует уделять особое внимание обязательному обеспечению свойств сыпучести бетаина гидрохлорида, поскольку гигроскопичность может ограничивать применение на комбикормовых заводах. Поставив в центр внимания процесс кристаллизации и правильное применение сыпучего носителя, можно получить негигроскопичный гидрохлорид бетаина. Бетаин всасывается через двенадцатиперстную кишку. Исследования на людях показали быстрое всасывание и распределение с максимальным увеличением в сыворотке крови через 1-2 часа после приема пищи.
Бетаин всасывается в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ), в то время как до 3/4 бетаина остаётся на внутриклеточном уровне ЖКТ. Внутриклеточное накопление происходит через активные (Na+ или Cl-) и пассивные (Na+) транспортные системы. Бетаин выводится путем метаболизма, а не экскреции, и катаболизируется в ряде ферментативных реакций (трансметилирования), которые происходят в митохондриях клеток печени и почек. Основная физиологическая роль бетаина – действовать как осмолит и донор метила (трансметилирование). В качестве осмолита (характеристики диполярного цвиттер-иона) бетаин повышает удержание внутриклеточной воды и, следовательно, защищает внутриклеточные ферменты от инактивации под действием осмоса. В качестве донора метильной группы бетаин участвует в метиониновом цикле (в основном в печени) и может в дальнейшем использоваться в реакциях трансметилирования для синтеза таких основных веществ, как карнитин и креатин (рис. 1).
Было показано, что бетаин также накапливается в других внутренних органах (кишечнике, печени, почках и сердце), защищая их и повышая производительность у спортсменов-людей.
Биологическая эквивалентность
Бетаин – это метаболит цвиттер-иона, также известный как триметилглицин. Впервые он был обнаружен в сахарной свекле, а также присутствует в других растениях, животных и морепродуктах. Вместе с тем сахарная свекла содержит исключительно высокий уровень бетаина, который накапливается в виде конденсированных растворимых веществ (≈ 116 000 мг/кг). В настоящее время бетаин также доступен в очищенных формах (безводный, монофосфатный и гидрохлоридный бетаин). Были подняты вопросы о том, являются ли осморегулирующие свойства бетаина гидрохлорида аналогичными свойствам безводного бетаина. Для изучения данного вопроса было проведено исследование in vitro, имитирующее прохождение через желудок. De Krimpe (университет Гента, 2010; неопубликовано): выполнена оценка биологической эквивалентности различных источников бетаина. Продукты растворяли в растворе воды и гидрохлорида с показателем pH 2,3 (условия желудка), а затем анализировали. Результаты показали, что независимо от ионной формы и метода производства (естественная экстракция или химический синтез) разные источники бетаина дали одинаковые аналитические результаты (одинаковые пары времени удерживания m/z); поэтому не следует ожидать различий в биологической активности или осморегуляторной функции. Поскольку после прохождения через желудок обе молекулы идентичны, появление различия между бетаин гидрохлоридом и безводным бетаином в качестве эффективной кормовой добавки не ожидается.
Использование в птицеводстве
Результаты по усвояемости питательных веществ, продуктивности животных, метаболизму и улучшению постности туши анализируются и сообщаются в Elklund et al., (2005) и Ratriyanto et al., (2009), см. таблицу 1. Эти рецензируемые статьи иллюстрируют преимущества бетаина в качестве кормовой добавки для улучшения продуктивности животных и показателей убоя. Исследования, включенные в эти два обзора, действительно проводились с учетом конкретной научной мысли, и реакция животных была результатом одного из способов действия бетаина (донор метильной группы или осмолита), на выбор которых влияет концентрация других доноров метильной группы в рационе и наличие либо осмотического, либо метаболического стресса.
Донор метильной группы
Добавка бетаина в рацион может снизить потребность в других донорах метильной группы, таких как метионин и холин.
Вместе с тем эта теоретическая концепция должна быть подвергнута серьезному анализу перед практической реализацией. Этот щадящий эффект был тщательно исследован на домашней птице и, в меньшей степени, на свиньях. Pesti et al. (1979) показал, что добавляемые в рацион бетаин и метионин являются взаимозаменяемыми для цыплят-бройлеров.
Florou-Paneri et al. (1997) показал, что от 30 до 80% дополнительного метионина можно заменить на бетаин без отрицательного воздействия на продуктивность. Оценка более консервативного подхода к замене дана в популярных журналах авторами Lensing и Van der Klis (2007) и Cresswell (2010). В обоих экспериментах изучалась биоэквивалентность бетаина и холина / метионина в рационах бройлеров; при этом холин был полностью заменен, а добавление метионина снизилась на 25-30% от суточной потребности. В пределах этого диапазона замены различия в продуктивности бройлеров не наблюдались.
По результатам, полученным Cresswell, было проведено тестирование стратегий кормления для лучшего понимания стратегий применения. Это испытание провел в IPME Pune, Индия д-р Рама Рао (Dr. Rama Rao) (2011 год, не опубликовано) и оно показало улучшение характеристик и выхода туши при всех рационах. Две тысячи бройлеров Cobb были распределены по четырем рационам, каждый с двумя повторениями. Контрольными рационами были типичные кукурузно-соевые рационы, содержащие 2000 ч/млн, 1500 ч/млн и 1500 ч/млн добавленного холинхлорида (75%) и 0,61%, 0,58% и 0,45% общего метионина для рационов стартерного, гроуерного и финишерного кормов соответственно.
• Наилучшие хозяйственные результаты (таблица 2) были достигнуты при дополнительном добавлении бетаина (рацион 2). Инвестиции в размере 0,002 долл. США/кг корма позволили сэкономить 7% производственных затрат на массу мясной туши. Замена определенных уровней холина и метионина дала хорошие экономические результаты.
• Рацион 3 (интенсивная замена холина и метионина) показывает, что при более низких затратах на кормление можно добиться небольшого повышения продуктивности.
• Рацион 4 (осторожная замена холина и метионина) – безопасная стратегия с равными затратами на рацион, но с достаточной окупаемостью инвестиций. Компании по производству премиксов, производители комбикормов и интегрированные компании могут иметь разные коммерческие интересы, у каждой из которых может быть своя собственная стратегия.
Осмозащитные свойства
Регуляция состояния клеточной гидратации и, следовательно, объема клетки важна для поддержания функции клеток и нескольких метаболических путей (например, белкового обмена, углеводов аминокислот и т. д.). Клетки пытаются адаптироваться к внешнему осмотическому стрессу, накапливая неорганические ионы (Na+, K+, Cl-) и органические осмолиты (метилированные амины и некоторые аминокислоты). Однако увеличение внутриклеточных концентраций неорганических ионов ограничено из-за их дестабилизирующего действия на структуру белка и функцию ферментов; с другой стороны, органические осмолиты могут достигать высоких внутриклеточных концентраций без нарушения клеточных функций. Бетаин считается наиболее эффективным органическим осмолитом. Он накапливается в клетках ЖКТ, регулируя поток воды через эпителий кишечника. Также было показано, что бетаин подавляет апоптоз клеток и снижает расход энергии на клетки ЖКТ. Было обнаружено 5%-ое снижение потребности в энергии для поддержания (ENm) клеток ЖКТ у свиней, получавших бетаин.
В некоторых научных публикациях доказывается, что в принципе безводный бетаин может использоваться для преодоления теплового стресса. Attia et al., (2009) показал, что воздействие сильного теплового стресса может частично преодолеваться путем добавления бетаина в рацион медленно растущих бройлеров. Добавка бетаина в рацион в соотношении 1 кг/т улучшило привес и конверсию корма по сравнению с рационом негативной регуляции. Что еще более важно, ректальная температура снизилась (43,2 °C против 41,9 °C) по сравнению с негативной регуляцией. Учащенное поверхностное дыхание – механизм учащенного дыхания для уменьшения перегрева за счет испарения (78,3 против 63,9 вдохов в минуту). Hassan et al., (2011) продемонстрировал четкую зависимость доза- еакции при добавке бетаина в рацион в соотношении 250, 500, 750 или 1000 г/т корма у кроликов, содержащихся в условиях тяжелого теплового стресса. Haldar et al., (Bangkok, 2011) представил результаты исследования, проведенного в более практичных условиях, показывающие, что при (более мягких) условиях теплового стресса (31 °C, ± 85% относительная влажность) у обычных бройлеров можно ожидать такие же эффекты. Что еще более важно, он показал, что эти результаты могут быть получены с использованием гидрохлорида бетаина, и тем самым привел практическое доказательство того, что гидрохлорид бетаина обладает такими же осморегулирующими свойствами, как и безводный источник.
Справочные материалы доступны по запросу в AllAboutFeed.
Выводы
Бетаин уже много лет используется в кормлении бройлеров. Было предоставлено научное доказательство того, что бетаин способствует повышению производственных показателей, заменяя другие доноры метилгруппы; для помощи птице при тепловом стрессе и для повышения характеристик по качеству и выходу мяса. Во многих из этих опубликованных статей не было четкого указания на источник используемого бетаина (натуральный или синтетический), и были высказаны сомнения, будет ли синтетическая форма столь же эффективна в осморегуляции, как натуральный эквивалент экстракции сахарной свеклы. Представленные данные ясно показывают, что если используется надлежащий кристаллический гидрохлорид бетаина, то его молекулярная структура после прохождения через желудок аналогична безводному бетаину. Следует позаботиться о том, чтобы продукт обладал хорошими характеристиками сыпучести и не был гигроскопичен.
Практическое применение на птицах, которых кормили бетаином во время теплового стресса, ясно показали ожидаемое улучшение и, следовательно, механизм действия бетаина гидрохлорида в качестве осмозащитного средства. Были оценены различные стратегии замены холина и метионина, которые могут дать специалистам по вопросам кормления инструменты определения оптимальной стратегии включения бетаина в рацион. В прошлом многие специалисты по вопросам кормления оценивали бетаин как кормовую добавку. Доступность новой формы бетаина (бетаина гидрохлорида) в течение всего года увеличилась, поскольку его производство не зависит от сезонности производства сахарной свеклы. Во-вторых, поскольку себестоимость обычно ниже, чем у безводного бетаина, применение бетаина в Кормлении бройлеров может быть пересмотрено.
