Natuurlijke betaïne als een effectieve pensmodulator

Iris den Teuling en Veronique Lemmerling, Business managers E.F.S.-Holland B.V. en Ana Gavrău, Global Technical Product Manager, AGRANA Sales & Marketing GmbH

ActiBeet^® L, natuurlijke betaïne, werd in 2015 geïntroduceerd in de mengvoersector door AGRANA met E.F.S.-Holland als distributeur. Vanaf september 2020 breidt Agrana haar portfolio uit met de introductie van haar kristallijne betaïne: ActiBeet^® 96. E.F.S. is verheugd om ook voor dit product de rol van distributeur te mogen vervullen.

Dat ActiBeet^®/betaïne een cruciale rol vervult in het metabolisme van eenmagigen is reeds bekend. Echter is de rol van betaïne bij herkauwers en de pensactiviteit tot op heden onderbelicht. Daarom heeft AGRANA onderzoek gedaan naar de rol van betaïne in de pens en het effect o.a. bij hittestress.

Herkauwers zijn afhankelijk van de microben in de pens. Deze microben zijn verantwoordelijk voor de vorming van short-chain fatty acids (SCFA’s) en de microbiële eiwit synthese door middel van fermentatie van nutriënten. De SCFA’s en microbieel eiwit zijn de voornaamste energie- en eiwitbronnen voor herkauwers en dus is een goede pensfermentatie van cruciaal belang. Veranderingen in klimaat of rantsoen kunnen de pensfermentatie negatief beïnvloeden. De overlevingskans, balans en activiteit van de penspopulatie zijn afhankelijk van de essentiële fysicochemische parameters osmolariteit en temperatuur.

Het is algemeen bekend dat het voeren van hoogproductieve koeien met hoog energetische voeders de temperatuur en osmolaliteit van de pens verhoogt. Daarnaast wordt verondersteld dat osmotische druk invloed heeft op de droge stof opname. Door deze fysicochemische veranderingen komen pensmicroben onder thermische en hyperosmotische stress, wat invloed heeft op groei en metabolisme van de aanwezige pensmicroben. Afhankelijk van de omgevingsfactoren kan dit effect hebben op de pensstabiliteit, daarmee op de diergezondheid en uiteindelijk op de inkomsten van de boer.

Niet alleen hittestress, maar ook het voeren van een rantsoen met veel granen heeft invloed op de pensstabiliteit. Het rantsoen heeft het meeste invloed op de pensstabiliteit. Hierdoor is het voeren van additieven aan herkauwers een mogelijk interessante en snelle manier om de pensfermentatie te verbeteren en de energievoorziening voor de koe veilig te stellen.

Natuurlijke betaïne: ActiBeet^® 96

Natuurlijke betaïne als een niet-ionische osmoliet en methyldonor is een veel bestudeerd en succesvol ingezet voedermiddel voor eenmagigen. Betaïne is een bewezen nutritionele hulp bij osmotische stress en hittestress. Door een bijzondere natuurlijke osmotische eigenschap beschermt betaïne de enzymatische en cellulaire integriteit en functionaliteit. Daarnaast heeft betaïne als methyldonor een hoge toegevoegde waarde voor de synthese en metabolisme van eiwit en energie. Tevens wordt betaïne veelal ingezet om de fermentatieprocessen effectiever te laten verlopen en zo de productie (van bijvoorbeeld vitamines en aminozuren) te verbeteren. Deze bijzondere karakteristieken maken betaïne uitermate geschikt om de hittestress in cellen te beperken.

Het positieve effect van betaïne bij herkauwers op de pensmicroben is algemeen bekend, maar welke microben exact gebruik maken van betaïne is onderbelicht. Micro-organismen kunnen betaïne zowel gebruiken als methyldonor als osmoliet om zich aan te passen bij stress. Door deze eigenschappen kan betaïne de pensfermentatie beïnvloeden. Daardoor kan het meer invloed hebben op de pensmicroben bij stress dan eerder gedacht.

In samenwerking met het team van Professor Qendrim Zebeli, afdeling Diergeneeskunde Universiteit Wenen, Oostenrijk is er recentelijk een in vitro studie uitgevoerd. Het doel van deze studie was om natuurlijke betaïne uit ActiBeet^® te testen als een mogelijk effectieve pens beïnvloeder bij een normaal en een gestresst pensmilieu.

Om de effecten van betaïne te testen werd gebruik gemaakt van een penssimulatie techniek (RUSITEC). Hierbij werd gekeken naar verschillende pensfermentatie variabelen, het microbioom in de pens en de verteerbaarheid van nutriënten. Dit werd getest bij normale condities, hittestress en hyperosmotische stress. Om het standaard rantsoen van hoogproductieve melkkoeien na te bootsen is in dit onderzoek gekozen voor een hoog geconcentreerd voer (low fibre).

In dit onderzoek zijn drie verschillende doseringen van betaïne toegepast: 0% (controle), 0,3% en 1,7% op basis van droge stof. Elke dosering is bij twee incubatie temperaturen getest: een normale penstemperatuur en een penstemperatuur bij hittestress. Dit vond plaats onder twee verschillende osmotische omstandigheden, namelijk standaard osmolaliteit en hyperosmotische omstandigheden. Om het succesvol uit te voeren vonden zes rondes plaats, waarbij de methodiek bijdroeg aan een passende osmolariteit en pH van de incubatievloeistof. Bij elke ronde zijn de fermentatiekarakteristieken bepaald en verwerkt middels de MIXED procedure van SAS.

Toename van SCFA’s

Het meest opvallende resultaat door de toevoeging van betaïne is de stijging van Short-chain fatty acids (SCFA) bij hittestress omstandigheden in de pens (Figuur 1).

Figuur 1: De concentratie van de totale SCFA’s in de incubatievloeistof (mmol/l).

SCFA’s zorgen voor 75% van de metaboliseerbare energie en zijn daarmee de belangrijkste energiebron voor herkauwers. In de testresultaten komt duidelijk naar voren dat zonder de toevoeging van betaïne de SCFA’s gehalten in de pens dalen. In de praktijk zorgt deze daling voor een daling van de melkgift.
Door de toevoeging van betaïne (ActiBeet^®) aan het rantsoen bij hittestress en hyperosmotische stress, stijgt het gehalte SCFA’s. Deze stijging is lineair met de hoogte van de dosering betaïne.

Meer propionzuur bij een hyperosmotisch pensmilieu

Bij de standaard pensmilieu wordt betaïne omgezet naar azijnzuur, welke gebruikt wordt voor de synthese van melkvet. Bij hyperosmotische stress in de pens wordt bij een hogere dosering betaïne juist meer propionzuur gemeten, wat resulteert in een opmerkelijke daling van de azijnzuur:propionzuur ratio in de pens (figuur 2).

Figuur 2. De gehalten azijnzuur en propionzuur (mol/100 mol), beïnvloed door de toevoeging van betaïne en osmotische stress omstandigheden in de pens.

Propionzuur is de voorloper voor de vorming glucose bij herkauwers en wordt gebruikt voor de vorming van lactose. De resultaten laten zien dat betaïne gebruikt kan worden om de energiebalans/bloedsuikerspiegel van herkauwers te stimuleren bij osmotische stress in de pens.

De gemeten in vitro doseringen kunnen vertaald worden naar de volgende doseringen:

• 6 gram betaïne per koe per dag als lage dosering
• 36 gram betaïne per koe per dag als hoge dosering

Conclusie

Hittestress door een hoge omgevingstemperatuur en hyperosmotische stress door een hoog geconcentreerd rantsoen zijn typische stressoren in de praktijk. De uitgevoerde in vitro testen laten zien dat beide omstandigheden kunnen leiden tot een verminderde pensfermentatie, wat in de praktijk vaak leidt tot dalende productieprestaties. De toevoeging van betaïne geeft een verbetering van de microbiële fermentatie en dit resulteert in een hoger SCFA gehalte tijdens hittestress en vermindert de effecten van hyperosmotische stress door de daling van azijnzuur:propionzuur ratio in de pens.

De toevoeging van betaïne (ActiBeet^®) ondersteunt de pensfermentatie tijdens hyperosmotische stress en hittestress in de pens, waarbij het propoinzuurgehalte stijgt. De pensmicroben benutten de betaïne volledig en daardoor kan ActiBeet® ondersteuning bieden voor herkauwers tijdens deze stress situaties.

Concluderend: de toevoeging van ActiBeet^® (natuurlijke betaïne) biedt gezondheidsvoordelen voor de herkauwer en daarmee voor de boer.

Meer info en bronnen beschikbaar op verzoek.

Begrippen
Osmolaliteit: Osmol van een oplossing per kilogram (Osm/kg)
Osmolariteit: Osmol van een oplossing per liter (Osm/L)