Autor: dipl. ing. Đuro Vukmirović

.

Betain

Betain je tercijarni amin (trimetil-glicin) koji je prisutan kod većine živih organizama. Visoke koncentracije su prisutne u šećernoj repi i najčešće se industrijski dobija iz melase. Betain se već dugo koristi kao dodatak hrani za životinje. Najpre je korišćen kao zamena za metionin i holin u hrani za živinu i ribu, gde je imao ulogu donora metil-grupa i ulogu osmoregulatora. Utvrđeno je i da smanjuje sadržaj masti kod svinja i živine (36)

.

Betain

Betaina ima u žitaricama kao što su pšenica i ječam, dok ga u kukuruzu ima znatno manje. Najčešće se dodaje u smeše, a takođe može biti dodat i u vodu za piće, naročito kada se koristi za ublažavanje proliva kod živine (38). Životinje ne mogu da sintetišu metil-grupe zbog čega je neophodno da ih unose hranom (36). Metil-grupe su neophodne za jednu od najvažnijih biohemijskih reakcija u organizmu – ciklus transmetilacije (slika 3).

Ciklus transmetilacije

U ciklusu transmetilacije nastaje S-adenozil-metionin (SAM), koji je glavni donor metil-grupa u organizmu; sinteza DNK i RNK, karnitina, kreatina, neurotransmitera, regeneracija tkiva i sinteza fosfolipida su samo neki od procesa u kojima SAM učestvuje. Betain, metionin i holin (trimetil-etanol-amin) su tri glavna donora metil-grupa u hrani za životinje, ali njihove metil-grupe nisu podjednako dostupne za reakcije metilacije. Holin, u obliku acetilholina, učestvuje u prenosu nervnih impulsa i ulazi u sastav lecitina i sfingomijelina, koji su važne komponente ćelijskih membrana. Takođe, lecitin i sfingomijelin ulaze u sastav lipoproteina jetre i kada u hrani nema dovoljno holina za sintezu lipoproteina dolazi do nagomilavanja triglicerida u jetri. Utvrđeno je da deficit holina u hrani za živinu dovodi do pojave masne jetre. Oksidacijom holina, delovanjem enzima holin-oksidaze, nastaje betain koji deluje kao donor metil grupa u ciklusu transmetilacije (40). Efikasnost ove konverzije je oko 55% tako da je betain mnogo efikasniji kao metil donor (41).

Postoje podaci da betain približno tri puta efikasnije prevodi homocistein u metionin (40). Utvrđeno je da je holin neophodan za prevenciju pojave peroze kod živine (pojava deformisanja kostiju nogu), dok kod svinja, preživara, zečeva i pasa, kao rezultat deficita holina, dolazi do pojave masne jetre (40). Najveći deo metionina unetog hranom koristi se za sintezu proteina. U reakciji sa adenozin-trifosfatom, u ciklusu transmetilacije, metionin daje SAM, koji je, kao što je pomenuto, glavni donor metil-grupa za različite reakcije. Kada SAM preda metil-grupu kao proizvod se dobija homocistein. Pod dejstvom enzima u jetri, u reakciji između homocisteina i betaina nastaje metionin koji onda može ponovo da učestvuje u ciklusu transmetilacije. Zbog toga se dodavanjem betaina u hranu smanjuje potrebna količina metionina. Takođe, homocistein je toksičan u većim koncentracijama, tako da može negativno da utiče na zdravlje životinja, a posredno i čoveka. Zato je veoma značajna njegova konverzija u metionin pod dejstvom betaina (40).

Utvrđeno je da betain može da zameni 15-20% ukupnih potreba za metioninom. Takođe, dodavanjem betaina smanjuje se potrebna količina holina. Na ovaj način se u značajnoj meri može smanjiti cena hrane (41). Dakle, betain kao donor metil-grupa može delimično da zameni holin i metionin u hrani, ali ne u potpunosti. Betain može da utiče na metabolizam masti i time na količinu masti u mesu. Naime, betain indirektno, preko ciklusa transmetilacije, donira metil-grupe neophodne za sintezu karnitina. Karnitin je neophodan za transport masnih kiselina do mitohondrija, gde se odvija njihova oksidacija. Nedovoljna količina karnitina, usled deficita metil grupa, dovodi do nagomilavanja masti (40).

Različita ispitivanja su pokazala da dodavanje betaina u hranu za svinje smanjuje sadržaj masti bez uticaja na ostale parametre rasta. Kod prasadi je utvrđeno da dolazi do smanjenja sadržaja masti i povećanja sadržaja proteina (36). U istraživanju koje su sproveli Huang i sar. (42) utvrđeno je da dodavanje 1250 mg betaina po kg hrane povećava prirast i daje bolje karakteristike mesa tovnih svinja. Još jedna od funkcija betaina je njegova uloga osmoregulatora. Osmoregulacija je sposobnost ćelije da održava svoju strukturu i funkcionisanje regulacijom kretanja vode iz ćelije i u ćeliju. Većina ćelija (biljne, životinjske i prokariotske) prilagođavaju se spoljašnjem osmotskom pritisku menjajući koncentraciju niskomolekularnih organskih supstanci i neorganskih jona u ćeliji. Uloga neorganskih jona kao osmotskih regulatora je ograničena jer njihove više koncentracije utiču na strukturu proteina i na funkcionisanje enzima. S druge strane organski osmoliti (naročito betain) ne ometaju funkcionisanje enzima i odvijanje metaboličkih procesa u ćeliji. Osmolitičko delovanje betaina rezultat je njegove dipolarne strukture i dobre rastvorljivosti u vodi (40).

U današnjem veoma intenzivnom živinarstvu, zbog velikog broja životinja po kvadratnom metru povećan je rizik od infekcija različitim parazitima. Ove infekcije dovode do upala slepog creva ili jetre (histomonoze) ili upala u digestivnom sistemu (kokcidioze), koje su najčešće praćene pojavom proliva pri čemu se narušava osmotska ravnoteža ćelija. Kokcidioze predstavljaju veliki problem kod mlade živine, naročito u proizvodnji brojlera. Izazivaju ih protozoe iz roda Eimeria i praćene su jakim prolivima koji izazivaju dehidrataciju i u težim slučajevima dovode do uginuća (43). Osmolitičko delovanje betaina ublažava ove simptome. Naime, usled dehidratacije dolazi do skupljanja ćelije i, ukoliko to potraje, njene smrti. Takođe, povećane koncentracije neorganskih jona u ćeliji dovode do usporavanja ćelijskog metabolizma. Ćelija se od ovakvih situacija brani delovanjem tzv. membranske jonske pumpe (kalijum-natrijumova pumpa), koja vraća vodu u ćeliju, ali se pritom troši velika energija. Time se smanjuje količina energije koja je životinji na raspolaganju za rast ili produkciju (mleka, jaja). Betain ovo sprečava time što se akumulira u ćelijama i zadržava vodu (41).

Iako se najviše koristi u ishrani živine, dodavanje betaina u hranu za svinje poraslo je u poslednjoj deceniji. U istraživanju sa prasadima koje su sproveli Diane Wray-Cahen i sar. (36) utvrđeno je da za vreme pripremnog perioda svi prasići rastu u približno istom iznosu. Kada im je u hranu dodat betain (0.125 i 0.5%), utvrđen je u proseku veći prirast mase za oko 20% u odnosu na kontrolnu grupu bez dodatka betaina i pri jednakoj količini konzumirane hrane. Takođe konverzija hrane je poboljšana za 25% i više (tabela 3).

Tabela 3. (36)

PDP-prosečan dnevni prirast; PDUH-prosečan dnevni unos hrane; KH-konverzija hrane (odnos mase konzumirane hrane i prirasta mase) Dakle, dodavanje betaina je neophodno u uslovima povišene metaboličke aktivnosti u uslovima intenzivnog rasta, u slučaju bolesti ili poremećenog osmotskog pritiska ćelija. .

Zaključak

Usled intenzivnog povećavanja broja stanovnika na planeti javlja se potreba za sve intenzivnijom proizvodnjom hrane. U proizvodnji hrane životinjskog porekla takvo intenziviranje proizvodnje nameće životinjama uslove koji su sve različitiji od njihovih prirodnih uslova života. Jedna od posledica je veća podložnost životinja različitim bolestima kao i pojava novih bolesti. Zbog toga je pitanje zdravlja životinja veoma značajno jer posredno utiče na zdravlje ljudi. Od zdravstvenog stanja životinje zavisi koliki će biti prinosi i kvalitet proizvoda- mesa, mleka, jaja. Jedan od načina na koji se pozitivno može uticati na zdravlje životinja je proizvodnja funkcionalne hrane dodavanjem različitih funkcionalnih sastojaka u hranu za životinje. Funkcionalni dodaci, kao i svi drugi aditivi, moraju biti dobro ispitani pre nego što se odobri njihova primena. Funkionalni dodaci ispoljavaju različite efekte:

• poboljšanje svarljivosti prisutnih nutrijenata (proteini, ugljeni hidrati, lipidi),
• veća usvojivost prisutnih makro i mikroelemenata i vitamina njihovim oslobađanjem iz različitih kompleksa ili prevođenjem u povoljniji oblik,
• redukcija ekskrecije amonijaka, fosfora, amina, CO2, metana i drugih nepoželjnih materija u okolinu (ekološki aspekt),
• povećanje produkcije i aktivnosti digestivnih enzima,
• pozitivan uticaj na mikrofloru digestivnih organa i sprečavanje razvoja patogenih mikroorganizama,
• kontrola mikrobiološke aktivnosti pri skladištenju hrane i njenom procesiranju…

Korišćenjem funkcionalnih dodataka smanjuje se upotreba različitih aditiva koji nepovoljno utiču na zdravlje ljudi. Dobar primer je dodavanje organskih kiselina umesto antibiotika u hranu za živinu ili zamena dodavanja mineralnog fosfora dodavanjem enzima fitaze. Povećanjem iskoristljivosti prisutnih nutrijenata pod dejstvom funkcionalnih dodataka smanjuje se potrebna količina hrane. Pojedini novi funkcionalni dodaci mogu da zamene do tada korišćene i tako pojeftine hranu (na primer, smanjenje potrebne količine holina i metionina dodavanjem betaina). Prema tome, ekonomska dobit je neosporna. Dakle, brojni su pozitivni efekti primene funkcionalne hrane u ishrani životinja i može se očekivati sve veća njena primena u budućnosti. .

Literatura

1. Kuč, R., Đurković, V.: Funkcionalna hrana – budućnost savremene ishrane; u: Savetovanje Proizvodnja i prerada uljarica, Petrovac na moru, (2005) , s. 279-285.
2. Siro, I., Kapolna, E., Kapolna, B., Lugasi, A.: Functional food. Product development, marketing and consumer acceptance – A review; Appetite, 51, (2008), s. 456-467
3. Diplock AT, Aggott PJ, Ashwel M. i sar.: Scientific concept of functional foods in Europe: Concensus document . Br J Nutr 81, (1999), s. 1-27.
4. P. Fito, A. Chiralt, N. Betoret, M. Gras, M. Chafer, J. Martinez-Monzo, A. Andres, D. Vidal: Vacuum impregnation and osmotic dehydration in matrix engineering. Aplication in functional fresh food development; Journal of food engineering, 49, (2001), s. 175-182.
5. Šobajić, S.: Biološki aktivne komponente u proizvodnji funkcionalnih namirnica, Hrana i ishrana, 43 (1-2), (2002), s. 52-55.
6. Đorđević, N., Dinić, B.: Hrana za životinje; Cenzore tech-Europe d.o.o. Aranđelovac, Srbija, 2007.
7. Molly, K.: The betterfeed concept – a total solution for pig performance and health; Feed Mix, volume 9, number 6, (2001), s. 14-15.
8. Edwin M.R. van Kol: Organic acid application in feeds without antibiotics; Feed Mix, volume 8, number 2, (2000), s. 15-17.
9. Strauss, G., Hayler, R.: Effects of organic acids on microorganisms, Kraftfutter/Feed magazine, 4, (2001), s. 147-151.
10. Zdzislaw Mroz: Organic acids as potential alternatives to antibiotics growth promoters for pigs; Advances in Pork Production, 16, (2005), s. 174.
11. Luckstad, K.: Effects of Organic Acids in Animal Nutrition; Kraftfutter/Feed magazine, 11-12, (2003), s. 370-372.
12. Gedek, B.: The Salmonella and E. coli bacteria killing effect of acid mixtures; Kraftfutter/Feed magazine, 4, (1999), s. 142-146.
13. http://www.isah-soc.org/documents/2004/Paulus.pdf
14. Peris, S., Asensio, J.J.: Organic acids plus botanicals; Feed international, 3, 2002.
15. Peter Best: Acidifiers receive a show update; Feed international, 6-7, February 2004.
16. K. Molly: The betterfeed concept – a total solution for pig performance and health; Feed Mix, volume 9, number 6, (2001), s. 14-15.
17. Stanaćev, V., Kovčin, S., Pejić, N.: Uticaj organskih i neorganskih kiselina na ishranu odbijene prasadi i svinja u tovu; Savremena poljoprivreda, 16, 1-2, (1993), s. 219-225.
18. Kovčin, S., Beuković, M., Varnju, V., Rašeta, M.: Efekat organskih kiselina i soli na proizvodnju odlučene prasadi; Savremena poljoprivreda, 16, 1-2, (1993), s. 209-213.
19. Y. G. Liu: Recent developments in applied organic acids for health and nutrition; Feed Mix, volume 9, number 6, (2001), s. 26-29.
20. Alain Coupel: Acid feeds for sows has many advantages; Feed Mix, volume 9, number 6, (2001), s. 20-21.
21. Jovanović, R., Dujić, D., Glamočić, D.: Ishrana domaćih životinja; Stylos – Izdavaštvo, drugo izmenjeno i dopunjeno izdanje, Novi Sad, (2000), s. 55-56.
22. Caja, G., Garin, D., mesia, J.: Organic acid salts as growth promoters; Feed international, August 2000., s. 23-25.
23. Sinovec, Z., Ševković, N.: primena biotehnologije u ishrani životinja. VI savetovanje o primeni premiksa u stočnoj hrani. Zbornik radova, 3-14, 1998.
24. Matošić-Čajavec, V.: Prikaz rezultata primjene pojedinih inertnih punila u hranidbi životinja; Krmiva, 25, (1983), s. 228-232.
25. Bredford, M. R., Morgan, A. J.: The use of enzymes in poultry diets. World’s Poultry Science Journal, 52, (1996), s. 61-68.
26. Lyons, T. P., Walsh, G. A.: Application of enzymes in feed manufacturing; Enzymes in animal nutrition, Proceedengs of 1st Symposium Kartause Ittingen, Switzerland, October 13-16, 1993.
27. Huisman, J., Tolman, G.: Recent advances in animal nutritions; Alltech Technical publications, Kentucky, 1992.
28. http://www.geocities.com/eureka/enterprises/4185/poultf.htm?200524
29. Rotter, B., Marquardt, R., Guenter, W.: Biotechnology in feed industry; Alltech Technical Publication, 1989.
30. Veldman, A., Vahl, H. A.: Xylanase in wheat-based broiler diets; Enzymes in animal nutrition, Proceedengs of 1st Symposium Kartause Ittingen, Switzerland, October 13-16, 1993.
31. Chost, M.: Enzymes for the feed idustry; World’s Poultry Science Journal, Vol. 62, (March 2006), s. 5-15.
32. Chost, M.: The role of feed enzymes in animal nutrition towards 2000. Proceeding of XX World’s Poultry Congress, New Delhi, India. 2-5. September 1996., 2, s. 125-135.
33. http://en.wikipedia.org/wiki/File:Phytate.png
34. Ševković, N., Pribićević, S., Rajić, I.: Ishrana domaćih životinja; Beograd, Naučna knjiga, 1991.
35. Chesson, A.: Feed enzymes; Animal Feed Science and Technology, 45, (1993), s. 65-79.
36. Wray-Cahen, D., Fernandez-Figarez, I., Steel, C. N., Caperna, J.T.: Betaine improves gowth, but does not induce whole body or hepatic palmitate oxidation in swine; Comparative Biochemistry and Physiology Part A, 137, (2004), s. 131-140.
37. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/21/Trimethylglycine.png
38. Kettunen, H., Tiihonen, K., Peuranen, S., Saarinen, M.: Intestinal uptake of betaine in vitro and the distribution of metyl groups from betaine, choline, and methionine in the body of broiler chicks; ; Comparative Biochemistry and Physiology Part A, 128, (2001), s. 269-278.
39. Kettunen, H., Tiihonen, K., Peuranen, S., Saarinen, M. T., Remus, J. C.: Dietary betaine accumulates in the liver and intestinal tisue and stabilizes the intestinal epithelial structure in healthy and coccodia-infected broiler chicks; Comparative Biochemistry and Physiology Part A, 130, (2001), s. 759-769.
40. Kidd, M. T., Ferket, P.R., Garlich, J. D.: Nutritional and osmoregulatory functions of betaine; World’s Poultry Science Association, 53, (June 1997), s. 126-139.
41. http//www.multivita.net/betafin.html
42. Huang, Q. C., Xu, Z. R., Han, X. Y., Li, W. F.: Effekt of dietary betaine supplementation on lipogenic enzyme activities and fatty acid synthase mRNA expression in finishing pigs; Animal Feed Science and Technology, 140, (2008), s. 365-375.
43. Kersten, J., Rohde H. R., Nef, E.: Principles of Mixed Feed production; Agrimedia, Bergen/Dumme, Germany, (2005), s. 160-161.