甜菜堿的營養(yǎng)作用和應用效果

1、甜菜堿的營養(yǎng)作用和應用效果甜菜堿(betaine)是首先在歐洲被發(fā)現(xiàn)的，它主要存在于甜菜糖的糖蜜中，故而得名，但其功效直到二十世紀七十年代才漸被認識。甜菜堿普遍存在于動植物體內(nèi)，是動物代謝的中間產(chǎn)物，在營養(yǎng)物質(zhì)的代謝中起著十分重要的作用，近年來，歐美一些國家相繼在畜禽生產(chǎn)和水產(chǎn)養(yǎng)殖中進行了大量的研究，證實了甜菜堿是動物機體內(nèi)重要的甲基供體，參與氨基酸和脂肪的代謝，調(diào)節(jié)動物體內(nèi)滲透壓，具有促進生長、改善胴體組成、提高肉質(zhì)、提高水產(chǎn)餌料的誘食性等功效。 隨著甜菜堿化學合成方法的進一步成熟，生產(chǎn)成本不斷降低，已廣泛應用于畜禽配合飼料中，在水產(chǎn)飼料和觀賞動物飼料中使用也已十分普遍，大量試驗研究表明，甜

2、菜堿是一種無毒、無害、無污染的新型多功能添加劑。一、甜菜堿的理化特性(一)、甜菜堿的化學結(jié)構(gòu) 甜菜堿是種季銨型生物堿，又名甘氨酸甜菜堿、三甲基甘氨酸等，化學名稱為n-n-n-三甲基甘氨酸內(nèi)鹽，分子式c5h11no2,分子量117.15，其化學結(jié)構(gòu)與氨基酸、膽堿相似。 (二)、甜菜堿的理化特性純品天然甜菜堿為微棕色流動性結(jié)晶粉末，能耐高溫，熔點293；合成純品甜菜堿則為白色或淡黃色結(jié)晶粉末，熔點301305；有較強的吸水性，極易潮解，并釋放出三甲胺；在水中極易溶解(160g100g水)，易溶于甲醇，微溶于乙醇，在氯仿或乙醚中不溶。(三)、甜菜堿的安全性甜菜堿本身是動物體內(nèi)的代謝中間產(chǎn)物，經(jīng)大量實

3、驗證明，甜菜堿及其鹽類無毒、無害、無污染，其小鼠半數(shù)致死量(ld50)在11，000m9kg，對動物無致畸、致癌、致突變作用，是公認的安全物質(zhì)。二、甜菜堿的生產(chǎn)工藝(一)、天然提取法 甜菜糖蜜是提取天然甜菜堿的主要原料，提取工藝主要有兩種，一是離子交換法，此方法是將稀釋的糖蜜流經(jīng)強陽離子交換樹脂柱和其它成份分離而留在柱內(nèi)，后用稀氨水洗脫甜菜堿，洗脫液再流經(jīng)強陰出了交換樹脂，洗出液經(jīng)蒸發(fā)、脫色、結(jié)晶、過濾制得甜菜堿；另一種普遍使用的方法是離子排斥法，此方法是將糖蜜導入填充有聚乙烯-二乙烯樹脂的色譜分離柱(樹脂交聯(lián)二乙烯苯5.5，柱溫80左右，料液流速接近色譜系統(tǒng)臨界速度)，用水洗脫色譜分離樹時，

4、鹽、糖及甜菜堿依次排出得以分離，再將收集液經(jīng)蒸發(fā)、濃縮、三段結(jié)晶、過濾制得純度約98的無水或一水甜菜堿。(二)、化學合成法一般采用氯乙酸和三甲胺為原料在液堿中進行常壓反應，后經(jīng)離子交換洗脫出甜菜堿母液，經(jīng)蒸餾、鹽酸酸化、濃縮、結(jié)晶、過濾成甜菜堿鹽酸鹽：或母液經(jīng)濃縮、脫鹽、吸附處理后再制得純甜菜堿吸附劑產(chǎn)品。目前市場上常見的產(chǎn)品大多為甜菜堿鹽酸鹽，其有效成份含量為75左右?；瘜W合成的主要反應如下：(ch3)3n十clch2cooh+naoh(ch3)3十ch2c00-+nacl+h20(ch3)3n+ch2c00-+hcl(ch3)3n+ch2coo-hcl(甜菜堿鹽酸鹽)三、甜菜堿的營養(yǎng)功能(

5、一)、是動物體內(nèi)重要的甲基供體 甜菜堿在畜禽養(yǎng)殖上的應用為人們所重視，是因為甜菜堿在動物體代謝中可提供活性甲基，與高半胱氨酸構(gòu)成甲基轉(zhuǎn)移酶，并參與甲基化反應，故有“生命甲基化劑”之稱。 具有提供活性甲基功能的還有膽堿和蛋氨酸，但甜菜堿提供甲基的能力是膽堿的數(shù)倍之多，是蛋氨酸的3.8倍。 1、甜菜堿和膽堿的關(guān)系：膽堿在提供甲基時必須先在線粒體內(nèi)氧化成甜菜堿，才能發(fā)揮作用，該氧化反應易被鎳、鈷、鐵鹽抑制，在核黃素缺乏及有抗球蟲藥時也會使該反應受到抑制，即膽堿提供甲基的能力下降，而甜菜堿轉(zhuǎn)化甲基不受影響。sketol(1953)等證明，膽堿提供甲基的價值不高，飼料中添加膽堿的主要營養(yǎng)作用還是在磷脂的

6、合成和乙酰膽堿的合成上。 2、甜菜堿和蛋氨酸的關(guān)系：甜菜堿在甜菜堿高半胱氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶的作用下，將甲基供給高半光胱氨酸形成蛋氨酸，dubnoff(1949)證明此反應相當迅速。形成的蛋氨酸活化后為其它一些代謝(如肌酸的合成、dna的甲基化等)提供甲基，此類反應只有蛋氨酸能充當申基供體，這說明蛋氨酸被經(jīng)常消耗(pesti，1981)。所以，甜菜堿能部分替代蛋氨酸，一般替代比例理論上可達3倍，但在實際使用時常為2倍，即1千克甜菜堿(純晶計)可替代2千克蛋氨酸(純品計)。(二)、能調(diào)節(jié)體內(nèi)滲透壓，緩和應激作用 滲透壓在應激情況下，動物體為維持平穩(wěn)的滲透壓平衡，防止細胞中離子濃度激變，需要有滲透壓緩沖

7、物質(zhì)的存在。而甜菜堿是生物最主要的滲透壓緩沖物質(zhì)，當外部滲透壓升高時，細胞開始吸收甜菜堿，以維持正常的滲透壓平衡，同時防止細胞中水份流出和鹽份入侵，并提高細胞的鈉、鉀泵功能，以維持滲透壓的平衡。但細胞自己合成甜菜堿的量有限，所以遇到缺水、長期腹瀉、水環(huán)境鹽份較高等滲透壓應激時，有必要從外源補充甜菜堿。從而在一定程度上也增強了動物的抗腹瀉能力。(三)、添加后有利于維生素的穩(wěn)定甜菜堿提供甲基不僅優(yōu)于膽堿，同時，據(jù)試驗測定，在預混料中甜菜堿對各種維生素基上無影響，但氯化膽堿則對維生素破壞作用相當嚴重，特別是在高濃度的飼料產(chǎn)品中，例：復合預混料、高濃度濃縮飼料等。 表1甜菜堿和氯化膽堿對維生素a、k，

8、等的影響 (預混料中維生素在室溫下保存若干天后的存留率)維生素原料試1：70天試2：30天試3：28天 甜菜堿膽堿甜菜堿膽堿甜菜堿膽堿維生素a67596857927維生素k39759010986維生素b17147維生素b63915(四)、能促進脂肪代謝，提高瘦肉率 甜菜堿為脂肪代謝提供甲基，主要作用是：(1)參與磷脂合成，促進肝脂肪轉(zhuǎn)移；抑制脂肪肝的形成；(2)參與磷脂酰膽堿的合成，影響血液脂蛋白濃度；(3)提高肌肉和肝臟中肉堿的含量，促進脂肪酸氧化。經(jīng)試驗，飼料中添加甜菜堿降低了動物肉產(chǎn)品的脂肪含量，提高了瘦肉率，肉質(zhì)較松，風味更好。(五)、能促進蛋白質(zhì)的合成 甜菜堿能提高甜菜堿合成酶的活性

9、，從而使更多的高半胱氨酸轉(zhuǎn)化成蛋氨酸，供合成蛋白質(zhì)之用或提供活性甲基。試驗證明，飼料中添加甜菜堿可提高肉禽胸肉的重量和胸肉中rna、dna的比例。(六)、有提高抗球蟲藥的療效 球蟲病是肉雞飼養(yǎng)上最重要的病害之一，目前常用離子載體型抗球蟲藥物，如：鹽霉素、馬杜拉霉素等，它們通過破壞球蟲細胞膜的鈉、鉀泵形成抗球蟲作用，但同時也多少影響雞腸道細胞的營養(yǎng)吸收。而甜菜堿對滲透壓的激變有緩沖作用，也能提高鈉、鉀泵的功能，從而保證了腸道上皮細胞的功能，也保證了抗球蟲藥物的療效。(七)、具提高水產(chǎn)飼料的誘食性能在水產(chǎn)飼料中加入0103的甜菜堿，對所有的魚類和甲殼類動物的嗅覺和味覺均具有強烈的刺激作用，與氨基酸

10、復配具有較高的引誘作用，增強了氨基酸的引誘效果，同時，提高了水產(chǎn)飼料的適口性，增加魚類的采食量，能增強抗病能力和免疫力，促進生長和加強生理性脫殼，提高成活率并改善飼料的利用率。四、甜菜堿在養(yǎng)殖業(yè)中的應用(一)、在水產(chǎn)生產(chǎn)中的應用在集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖條件下，要想取得良好的飼養(yǎng)效果，必須提高水產(chǎn)餌料的采食量，而化學誘食劑的添加是普遍使用的手段，可改變?nèi)斯ゐD料的風味，增加水產(chǎn)動物對餌料的攝入，大量研究表明，在水產(chǎn)餌料中加入0.51.5的甜菜堿；不僅能對水產(chǎn)動物強烈的誘食作用，還能促進水產(chǎn)動物生長發(fā)育，提高對餌料的利用率，防止脂肪肝等營養(yǎng)性疾病，提高成活率。carr(1976)證明甜菜堿對螃蟹、龍蝦等甲殼

11、類動物的采食有刺激作用；takeda等(1984)試驗也證實甜菜堿可強烈影響鰻魚的攝食行為；芬蘭試驗證明，在配合餌料中添加甜菜堿飼喂虹鱒和鮭魚，體增重和餌料轉(zhuǎn)化率均提高20以上，飼喂大馬哈魚體增重和餌料利用率有極顯著的提高，分別為31.9和21.88；nelson(1989)證實甜菜堿對促進幼魚、幼蝦生長，提高成活率具有顯著效果，并在10水溫中對鮭魚進行試驗，證明甜菜堿具有抗寒冷和抗應激作用，對個別魚類的越冬提供了科學依據(jù)；遼寧省淡水水產(chǎn)研究所的鯉魚試驗表明，在配合餌料中添加0.5的甜菜堿明顯刺激攝食強度，日增重提高41一49，餌料系數(shù)降低1424；江西省贛州地區(qū)水產(chǎn)所報道(1992)，草魚配

12、合飼料中添加甜菜堿可明顯降低草魚肝臟脂肪含量，能有效預防脂肪肝疾病。山西太原晉陽湖魚場和神頭虹鱒魚場試驗表明，在鯉魚、虹鱒魚餌料中添加0.10.3的甜菜堿，采食量顯著提高，增重提高1030，餌料系數(shù)降低13.520，飼料轉(zhuǎn)化率提高1030，同時發(fā)現(xiàn)還能減緩應激反應，提高魚成活率。(二)、在家禽生產(chǎn)中的應用在家禽配合飼料中，由于其第一限制性氨基酸是蛋氨酸，故目前大量應用甜菜堿于家禽配合飼料中不僅能降低雞胴體肌脂肪，提高抗球蟲藥使用效果，促進生長或產(chǎn)蛋等，主要是甜菜堿還能提供甲基而可節(jié)省部分蛋氨酸，即可適當少加dl-蛋氨酸以降低成本。浙江大學占秀安(2000)對肉雞試驗表明，添加甜菜堿可顯著提高肉

13、雞生長速度和飼料轉(zhuǎn)化率，分別為7.20和6.81，提高肌細胞rna含量15.21，降低血清尿酸濃度10.96；浙江農(nóng)業(yè)大學汪以真等(1998)利用甜菜堿對肉雛雞進行試驗表明，口糧缺乏蛋氨酸時添加甜菜堿可改善肉雛雞的生長，提高飼料利用率，顯著提高肉雞胸肌率，增加骨肉中肌酸和肌酸酐含量，改善肉質(zhì)，并于1999年對肉鴨試驗得到相似的結(jié)果；浙江農(nóng)業(yè)大學陳瓔等(1998)在對產(chǎn)蛋雞試驗后表明，甜菜堿能顯著提高產(chǎn)蛋率、蛋重、哈夫單位和蛋黃相對重，明顯降低產(chǎn)蛋雞腹脂沉積和肝脂肪含量；美國james(1992)通過肉雞試驗證明，在飼料基礎(chǔ)成分相同的情況下，添加甜菜堿的飼料有效率是添加蛋氨酸的2.35倍，rem

14、us好做了類似的試驗，得出相近的結(jié)果；華南農(nóng)業(yè)大學鄧躍林等(1998)、無錫輕工大學朱建平等(1997)、江蘇省農(nóng)業(yè)科學院李優(yōu)琴等(1998)在用甜菜堿代替部分蛋氨酸對肉雞生長性能影響的試驗及四川畜牧獸醫(yī)學院趙智華等(2000)對肉鴨的試驗與八一農(nóng)墾大學張洪友等(1998)對產(chǎn)蛋雞的試驗中發(fā)現(xiàn)，合理替代dl蛋氨酸是安全可行的，對生產(chǎn)性能無任何影響，并能降低成本，增加經(jīng)濟收益：據(jù)muirhead、augustin等報道，甜菜堿對艾美耳屬(gimeria)球蟲早期侵入和發(fā)育有一定的抑制作用，與鹽霉素合用，能阻止柔嫩艾美耳球蟲(etenella)和堆型艾美耳球蟲(eacervulina)的發(fā)育，減輕

15、對宿主腸道上皮細胞的損傷和降低死亡率；四川畜牧獸醫(yī)學院聶奎等(2000)在甜菜堿與抗球蟲藥配伍增效試驗中表明，甜菜堿與聚醚類抗球蟲藥(例鹽霉素、馬杜拉霉素、莫能菌素等)合用，抗球蟲指數(shù)明顯提高。(三)、在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應用甜菜堿在家畜配合飼料中應用雖不能象家禽飼料中一樣替代部分dl蛋氨酸降低成本，但能明顯促進生長，提高生產(chǎn)效率，改善肉質(zhì)。澳大利亞bunge公司的報道表明，在豬日糧中添加甜菜堿，可增加采食量，提高日增重，降低料肉比，顯著提高胴體瘦肉率，增加背最長肌、股二頭肌和半膜肌的重量，降低背膘厚，增加眼肌面積，提高胴體整齊度，明顯提高肌紅蛋白含量，改善肉色，增加肌酸、肌酸酐含量和肌肉大理石紋評

16、分等，改善肉質(zhì)風味，體內(nèi)脂肪分布均勻，并表明在氣溫較低時效果更佳；campbell等(1995)、laerence等(1995)研究表明，甜菜堿可能與賴氨酸存在互作，提高豬只增重；有試驗表明，在仔豬日糧中添加甜菜堿能提高采食量和生長速度，減少豬腹瀉；浙江大學許梓榮等(1998)、汪以真等(1999)對不同生長階段的杜長大三元豬和江蘇省句容農(nóng)業(yè)學校邢軍等(1999)對長x小梅雜種豬進行試驗研究，結(jié)果和以上基本相似。五、40吸附型甜菜堿特點(一)、吸附型與甜菜堿鹽酸鹽區(qū)別 40吸附型甜菜堿是在甜菜堿母液中經(jīng)特殊工藝脫鹽后經(jīng)載體吸附烘干而成，而甜菜堿鹽酸鹽則是母液經(jīng)鹽酸酸化后結(jié)晶而成，兩種產(chǎn)品連理化

17、性質(zhì)上有很大的不同點，鹽酸鹽為白色結(jié)晶性粉末，吸濕返潮嚴重，長時間存放或經(jīng)暴露在空氣中會產(chǎn)生嚴重的結(jié)塊現(xiàn)象，嚴重影響使用；而吸附型甜菜堿產(chǎn)品經(jīng)脫鹽后再采用特殊載體吸附，基本不吸濕反潮，不易結(jié)塊，流動性好，且其粒度均勻，容重和配合飼料主原料相近，便于在配合飼料中的使用。(二)、吸附型甜菜堿對維生素影響 由于兩種甜菜堿產(chǎn)品理化性質(zhì)不同，其在預混料中對維生素的影響程度也不相同，無錫輕工大學于1997年研究了不同的甜菜堿產(chǎn)品與氯化膽堿在預混料中對維生素的影響，試驗預混料過夏貯藏90天后，測定維生素的存留情況，結(jié)果如表2所示，研究表明，吸附型甜菜堿產(chǎn)品對維生素的影響最小，能保證預混料中維生素的穩(wěn)定性，從

18、而保證預混料的效果。 表2預混料中各種甜菜堿產(chǎn)品與氯化膽堿對維生素穩(wěn)定性影響維生素種類40吸附型甜菜堿天然甜菜堿甜菜堿鹽酸鹽50氯化膽堿維生素a90688130維生素c46283218維生素k370235628(三)、吸附型甜菜堿飼養(yǎng)效果 對吸附型甜菜堿進行數(shù)次飼養(yǎng)試驗和生產(chǎn)性試驗，其結(jié)果表明，雖然其價格經(jīng)折算略比甜菜堿鹽酸鹽稍貴，但由于其各種綜合優(yōu)勢的作用，對各種動物的各項生產(chǎn)指標和經(jīng)濟指標均優(yōu)于其它甜菜堿產(chǎn)品，其試驗結(jié)果如表3、表4、表5所示。表3不同甜菜堿產(chǎn)品對櫻桃谷肉鴨生產(chǎn)性能試驗(試驗期52天，每組400羽，單位：、克羽、克)試驗組別成活率空腹均重料肉比相對收益胴體均重屠宰率單片胸肉

19、重胸肉占胴體dl蛋氨酸組96.33526b3.071003007b85.2b220b14.63b天然甜菜堿組96.83602a3.051183129a86.8ab235a15.02a甜菜堿鹽酸鹽組96.33515b3.091052991b85.1b227b15.18a40吸附型甜菜堿組98.33581a3.081283158a88.2a240a15.20a注：表中數(shù)據(jù)角標不同者表示差異顯著。 表4不同甜菜堿產(chǎn)品對肉雞生產(chǎn)性能試驗(試驗期49天，每組100羽，單位：、克羽、克)試驗組別成活率期末均重料肉比相對收益dl蛋氨酸組10023362.08100天然甜菜堿組10023192.1085甜菜堿

20、鹽酸鹽組10023452.0711840吸附型甜菜堿組10024222.02182表5同甜菜堿產(chǎn)品對肉豬生產(chǎn)性能試驗(試驗期60天，每組45頭，單位：克、毫米、)實驗組別前期日增重后期日增重膘厚瘦肉率對照組395.24465.5215.960.4340%吸附型甜菜堿組497.61578.8213.7762.61甜菜堿鹽酸鹽組476.30562.8714.3660.42六、甜菜堿使用與添加量 目前甜菜堿在畜禽、水產(chǎn)配合飼料中已普遍使用，但在家禽配合飼料中作為替代部分dl-蛋氨酸使用時，應正確添加，防止添加掌握不當而造成一定的負面影響。由于甜菜堿本身不能代替蛋氨酸，它只有提供甲基的功能，從而可節(jié)省部分蛋氨酸，故在使用時，一般應保證飼料中含有一定量的蛋氨酸，并在此基礎(chǔ)上替代部分dl-蛋氨酸，其添加最替代比例應根據(jù)口糧中蛋氨酸含量、原dl蛋氨酸添加量、動物品種與年齡階段而定，dl蛋氨酸與甜菜堿效價比一般按純品計為l：2。華南農(nóng)業(yè)大學鄧躍林