甜菜堿的營養作用和效果

yangxue · 發表于 2010-2-3 14:08:16

　　甜菜堿(Betaine)是首先在歐洲被發現的，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，是動物代謝的中間產物，在營養物質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和水產養殖中進行了大量的研究，證實了甜菜堿是動物機體內重要的甲基供體，參與氨基酸和脂肪的代謝，調節動物體內滲透壓，具有促進生長、改善胴體組成、提高肉質、提高水產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，生產成本不斷降低，已廣泛應用于畜禽配合飼料中，在水產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，甜菜堿是一種無毒、害、無污染的新型多功能添加劑。

　　一、甜菜堿的理化特性。

　　(一)、甜菜堿的化學結構

　　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-三甲基甘氨酸內鹽，分子式C5H11NO2,分子量117.15，其化學結構與氨基酸、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晶粉末，熔點301℃～305℃；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(160g／100g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的代謝中間產物，經大量實驗證明，甜菜堿及其鹽類無毒、無害、無污染，其小鼠半數致死量(LD50)在11，000m9／kg，對動物無致畸、致癌、致突變作用，是公認的安全物質。

　　二、甜菜堿的生產工藝

　　(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強陽離子交換樹脂柱和其它成份分離而留在柱內，后用稀氨水洗脫甜菜堿，洗脫液再流經強陰出了交換樹脂，洗出液經蒸發、脫色、結晶、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(樹脂交聯二乙烯苯5.5％，柱溫80℃左右，料液流速接近色譜系統臨界速度)，用水洗脫色譜分離樹時，鹽、糖及甜菜堿依次排出得以分離，再將收集液經蒸發、濃縮、三段結晶、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，后經離子交換洗脫出甜菜堿母液，經蒸餾、鹽酸酸化、濃縮、結晶、過濾成甜菜堿鹽酸鹽：或母液經濃縮、脫鹽、吸附處理后再制得純甜菜堿吸附劑產品。目前市場上常見的產品大多為甜菜堿鹽酸鹽，其有效成份含量為75％左右。

　　化學合成的主要反應如下：

　　(CH3)3N十ClCH2COOH+NaOH—(CH3)3十CH2C00-+NaCL+H20(CH3)3N+CH2C00-+HCL—[(CH33N+CH2COO-]?HCL(甜菜堿鹽酸鹽)

　　三、甜菜堿的營養功能

　　(一)、是動物體內重要的甲基供體

　　甜菜堿在畜禽養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，與高半胱氨酸構成甲基轉移酶，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倍之多，是蛋氨酸的3.8倍。

　　1、甜菜堿和膽堿的關系：膽堿在提供甲基時必須先在線粒體內氧化成甜菜堿，才能發揮作用，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作用還是在磷脂的合成和乙酰膽堿的合成上。

　　2、甜菜堿和蛋氨酸的關系：甜菜堿在甜菜堿—高半胱氨酸甲基轉移酶的作用下，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)、能調節體內滲透壓，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，需要有滲透壓緩沖物質的存在。而甜菜堿是生物最主要的滲透壓緩沖物質，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定

　　甜菜堿提供甲基不僅優于膽堿，同時，據試驗測定，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，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A    67    5    96    85    79    27

　　維生素K3    97    5    90    10    98

　　維生素B1    71    47 — — — —

　　維生素B6    39    15 — — — —

　　(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β—氧化。經試驗，飼料中添加甜菜堿降低了動物肉產品的脂肪含量，提高了瘦肉率，肉質較松，風味更好。

　　(五)、能促進蛋白質的合成

　　甜菜堿能提高甜菜堿合成酶的活性，從而使更多的高半胱氨酸轉化成蛋氨酸，供合成蛋白質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)、具提高水產飼料的誘食性能

　　在水產飼料中加入0．1％～0．3％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、甜菜堿在養殖業中的應用

　　(一)、在水產生產中的應用

　　在集約化水產養殖條件下，要想取得良好的飼養效果，必須提高水產餌料的采食量，而化學誘食劑的添加是普遍使用的手段，可改變人工餌料的風味，增加水產動物對餌料的攝入，大量研究表明，在水產餌料中加入0.5％～1.5％的甜菜堿；不僅能對水產動物強烈的誘食作用，還能促進水產動物生長發育，提高對餌料的利用率，防止脂肪肝等營養性疾病，提高成活率。Carr(1976)證明甜菜堿對螃蟹、龍蝦等甲殼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；遼寧省淡水水產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％，餌料系數降低14％～24％；江西省贛州地區水產所報道(1992)，草魚配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0.1～0.3％的甜菜堿，采食量顯著提高，增重提高10～30％，餌料系數降低13.5～20％，飼料轉化率提高10～30％，同時發現還能減緩應激反應，提高魚成活率。

　　(二)、在家禽生產中的應用

　　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，促進生長或產蛋等，主要是甜菜堿還能提供甲基而可節省部分蛋氨酸，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雞生長速度和飼料轉化率，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％；浙江農業大學汪以真等(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，并于1999年對肉鴨試驗得到相似的結果；浙江農業大學陳瓔等(1998)在對產蛋雞試驗后表明，甜菜堿能顯著提高產蛋率、蛋重、哈夫單位和蛋黃相對重，明顯降低產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，Remus好做了類似的試驗，得出相近的結果；華南農業大學鄧躍林等(1998)、無錫輕工大學朱建平等(1997)、江蘇省農業科學院李優琴等(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學院趙智華等(2000)對肉鴨的試驗與八一農墾大學張洪友等(1998)對產蛋雞的試驗中發現，合理替代DL—蛋氨酸是安全可行的，對生產性能無任何影響，并能降低成本，增加經濟收益：據Muirhead、Augustin等報道，甜菜堿對艾美耳屬(gimeria)球蟲早期侵入和發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(E．tenella)和堆型艾美耳球蟲(E．acervulina)的發育，減輕對宿主腸道上皮細胞的損傷和降低死亡率；四川畜牧獸醫學院聶奎等(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，抗球蟲指數明顯提高。

　　(三)、在養豬生產中的應用

　　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，提高生產效率，改善肉質。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分等，改善肉質風味，體內脂肪分布均勻，并表明在氣溫較低時效果更佳；Campbell等(1995)、La~erence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業學校邢軍等(1999)對長X小梅雜種豬進行試驗研究，結果和以上基本相似。

　　五、40％吸附型甜菜堿特點

　　(一)、吸附型與甜菜堿鹽酸鹽區別

　　40％吸附型甜菜堿是在甜菜堿母液中經特殊工藝脫鹽后經載體吸附烘干而成，而甜菜堿鹽酸鹽則是母液經鹽酸酸化后結晶而成，兩種產品連理化性質上有很大的不同點，鹽酸鹽為白色結晶性粉末，吸濕返潮嚴重，長時間存放或經暴露在空氣中會產生嚴重的結塊現象，嚴重影響使

　　用；而吸附型甜菜堿產品經脫鹽后再采用特殊載體吸附，基本不吸濕反潮，不易結塊，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

　　由于兩種甜菜堿產品理化性質不同，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，結果如表2所示，研究表明，吸附型甜菜堿產品對維生素的影響最小，能保證預混料中維生素的穩定性，從而保證預混料的效果。

　　表2  預混料中各種甜菜堿產品與氯化膽堿對維生素穩定性影響

　　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A 90 68 81 30

　　維生素C 46 28 32 18

　　維生素K3 70 23 56 28

　　(三)、吸附型甜菜堿飼養效果

　　對吸附型甜菜堿進行數次飼養試驗和生產性試驗，其結果表明，雖然

　　其價格經折算略比甜菜堿鹽酸鹽稍貴，但由于其各種綜合優勢的作用，對各種動物的各項生產指標和經濟指標均優于其它甜菜堿產品，其試驗結果如表3、表4、表5所示。

　　表3不同甜菜堿產品對櫻桃谷肉鴨生產性能試驗

　　(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

　　胸肉重胸肉

　　占胴體

　　Dl—蛋氨酸組 96.3 3526b 3.07 100 3007b 85.2b 220b 14.63b

　　天然甜菜堿組 96.8 3602a 3.05 118 3129a 86.8ab 235a 15.02a

　　甜菜堿鹽酸鹽組 96.3 3515b 3.09 105 2991b 85.1b 227b 15.18a

　　40％吸附型甜菜堿組 98.3 3581a 3.08 128 3158a 88.2a 240a 15.20a

　　注：表中數據角標不同者表示差異顯著。

　　表4不同甜菜堿產品對肉雞生產性能試驗

　　(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 100 2336 2.08 100

　　天然甜菜堿組 100 2319 2.10 85

　　甜菜堿鹽酸鹽組 100 2345 2.07 118

　　40％吸附型甜菜堿組 100 2422 2.02 182

　　表5  同甜菜堿產品對肉豬生產性能試驗

　　(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 395.24 465.52 15.9 60.43

　　40%吸附型甜菜堿組 497.61 578.82 13.77 62.61

　　甜菜堿鹽酸鹽組 476.30 562.87 14.36 60.42

　　六、甜菜堿使用與添加量

　　目前甜菜堿在畜禽、水產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，并在此基礎上替代部分DL-蛋氨酸，其添加最替代比例應根據口糧中蛋氨酸含量、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。華南農業大學鄧躍林等認為，在蛋氨酸總量水平保證條件下，

　　肉雞配合飼料中可替代總蛋氨酸的20～25％；江蘇省農科院李優琴等試驗認為，適量替代不會影響肉雞生長，但全部替代則影響肉雞對飼料的利用能力：四川畜牧獸醫學院趙智華等認為，在肉鴨前期配合飼料中可替代DL—蛋氨酸1／2，在后期可替代2／3。故為保證甜菜堿在家禽飼料中的使用效果，一般推薦替代比例如表6

　　家禽

　　種類使用

　　階段原DL—蛋氨酸添加(克／噸以上) 甜菜堿替代DL—蛋氨酸比例(％) 替代后DL-蛋氨酸、甜菜堿添加量(克／噸)

　　DL—蛋氨酸添加量純品汁甜菜堿添加量

　　肉雞前期    2000    20—30 1600—1400    200—300

　　中期    1500    30—40    1050—900    225—300

　　后期    1000    40—50    600—500    200—250

　　蛋雞  蛋雛雞    1500    20一30 1200—1050    150—225

　　生長雞    500    30—40    350—300    75—100

　　產蛋雞    1000    20—30    800—700    100—150

　　肉鴨前朋    1500    20—30 1200—1050    150—225

　　中期    1000    40—50    600—500    200—250

　　后期    500    50—60    250—200    125一150

　　蛋鴨  蛋雛鴨    1500    20—30 1200—1050    150—225

　　生長鴨    500    40—50    300—250    100—125

　　產蛋鴨    1000    20—30    800—700    100—150

　　七、甜菜堿的應用前景

　　甜菜堿由于具有許多對動物有益的生理優點，在養殖業中使用后能促進動物生長，防治動物某些營養性疾病，對水產動物具有良好的誘食性，能明顯降低飼料成本，提高經濟收益，因此，甜菜堿已被作為多功能新荊飼料添加劑廣泛應用于各種動物配合飼料中，越來越為人們所重視，其在養殖業中的應用也將顯示出更廣闊的前景。