【科普問答】說說您在使用甜菜堿過程中遇到的問題

apple12151007 · 發表于 2010-11-26 11:37:11

說說您在使用甜菜堿過程中遇到的問題

　　—畜牧人科普問答活動

　　甜菜堿的使用一直是飼料行業關注的熱點，網友對甜菜堿使用的相關問題格外關心，因此近日我們在甜菜堿類專區推出了“說說您在使用甜菜堿過程中遇到的問題!”這個調查。
　　調查以論壇首頁每日推薦的形式發起，自2010年11月22日-24日止，期間得到了廣大網友的支持，共計收到50多個主題帖，提出的問題也涵蓋很多方面，從中我們篩選出一些具有代表性的問題，請濰坊祥維斯化學品有限公司的相關專家給大家一一解答。
　　今后，論壇將不定期舉辦類似活動，期待大家的參與。

　　

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2010-12-21 11:49 上傳

　　調查內容(問題集錦)如下：
　　問題來源：中國畜牧人網站各位網友

　　問題一：請教甜菜堿的生產工藝?
　　答：反應原理：
　　1、 ClCH2COOH+NaOH→ClCH2COONa+H2O
　　2、 ClCH2COONa+(CH3)3N→(CH3)3N+CH2COO-+NaCl
　　中間是嚴格的控制過程，溫度、壓力、摩爾比、加料速度、ph值等等。
　　2式反應完成后，就生成了甜菜堿以及主要副產品NaCl，此時將甜菜堿從反應液中完全提取出來，干燥、包裝，就得到了所謂純品甜菜堿，市場上常叫做無水甜菜堿，含量可達98%以上。因為甜菜堿具有易吸潮、結塊特性，有的生產廠家進行了防潮處理，所以市場上常見有含量為96%、93%、91%的無水甜菜堿劑型;因為甜菜堿具有極高的水溶性，在國外一些地區，還可見甜菜堿水溶液劑型，以飲水的方式喂給畜禽，主要目的是緩解雛禽、幼畜應激、腹瀉的發生率，促進畜禽健康，提高成活率。
　　無水甜菜堿與副產品的分離、提純技術含量高，設備昂貴，能耗也高，所以純品甜菜堿售價遠高于甜菜堿鹽酸鹽，因此在飼料生產中尚未得到廣泛應用。
　　為了降低成本生產了甜菜堿鹽酸鹽，就是在2式反應完成后，控制摩爾比，ph值等等一系列環節滴加鹽酸進去，以共價鍵的形式與甜菜堿結合，生成甜菜堿鹽酸鹽，此時分離提純的過程相對較為簡單，成本低，這就是為什么現在甜菜堿鹽酸鹽廣泛應用的原因。純品甜菜堿鹽酸鹽也具有吸潮、流動性較差的缺點，目前市場上98%甜菜堿鹽酸鹽都具有這樣的缺陷，流散性不好，使用起來不方便，添加到飼料中混合均勻度得不到保障。針對這些問題，濰坊祥維斯化學品有限公司開發生產了賽維堿，甜菜堿鹽酸鹽含量為95%，具有不吸潮、不結塊、流散性好等特點，幾年來已在飼料生產中得到廣泛應用。

　　問題二：請教天然甜菜堿和合成甜菜堿的區別?
　　答：兩者之間最大的區別在于所謂來源的不同，一種是從天然物質中提取的，如甜菜堿可以從甜菜制糖以后的糖渣中進行提取，這也是甜菜堿得名的由來;另一種是化工合成的，用到的主要原料為氯乙酸和三甲胺。有人認為天然的物質就是好的，其實這里面存在著很大的偏見，拿天然甜菜堿來說，從糖渣中提取甜菜堿的過程本身就是一個工業加工過程，免不了使用萃取劑等一些化學原料。從本質上來講兩者是完全相同的，分子式都是C5H11NO2，如果兩種產品都能做到百分之百的純品，那從理論上講它們是毫無差別的。現實中，無論天然甜菜堿抑或是合成甜菜堿都做不到百分之百的純度，所以，質量的好壞關鍵在于控制環節。舉例來說，我們出口到美國的醫藥級甜菜堿就是化工合成的，而國外一些天然甜菜堿只能作為飼料添加劑來使用，而達不到醫藥級標準。所以說關鍵在于重金屬、副產品、有毒有害物質的控制，而不是來源。

　　問題三：甜菜堿的使用對象有哪些?另外如何選擇甜菜堿產品，應該從哪些方面考慮?
　　答：甜菜堿具有的作用有：a為畜禽生長提供高效的活性甲基，可部分替代蛋氨酸和膽堿節省養殖成本;b減少脂肪沉積，預防脂肪肝，提高瘦肉率;c緩解應激，維持滲透壓平衡，提高機體細胞對高鹽、高滲環境的耐受能力;d保護腸道，減少腹瀉，提高抗球蟲藥的療效;e對魚蝦有良好誘食作用，增強魚蝦抗滲透壓激變的能力。
　　甜菜堿在畜、禽、反芻動物、水產動物生產中應用均可獲得良好的效果。以98%甜菜堿鹽酸鹽為例，建議添加量如下：

產品	添加量（kg/噸全價料）
98％鹽酸甜菜堿	畜、禽：0.5～1.5；反芻：0.5～2.5；水產：1～15

　　僅用以部分替代蛋氨酸時：在全價料中，按照98%甜菜堿鹽酸鹽與蛋氨酸1：1.5～2的比例，替代飼料中固體蛋氨酸添加量的20～30%，或由營養專家酌情增減。
　　那么如何選用甜菜堿呢?目前市場上的甜菜堿良莠不齊，假貨、含量不足的產品層出不窮。建議大家一是選用大廠家的產品，品質相對會更有保證;二是選擇更容易進行真假鑒別的劑型，復合甜菜堿加了大量載體對于檢測干擾很大;三是選擇使用方便，流散性好，在飼料中混合均勻度高的產品;四是選用性價比更高的產品，要記住我們要買的是甜菜堿而不是一些不知道名堂的所謂增效劑，而白白浪費了金錢。

　　問題四：高純度的甜菜堿很容易吸潮給使用帶來不便，尤其在夏天更嚴重。在預混合時甜菜堿的濃度含量高對混合機腐蝕非常嚴重。如何解決這個問題?
　　答：吸濕是很多物質經常發生的現象，甜菜堿也是如此。
　　吸濕原理：
　　物質在貯存過程中或多或少會從空氣中吸收一定量的水分，這種性質即吸濕性(Hygroscopicity)。親水性成分的吸濕速度公式為：
　　dW/dt=KA(PA-P)......................... (1)
　　式(1)中，w 為吸收水分的物質重量;t為時間;dW/dt為吸濕速度;K為吸濕速度常數;A為物質表面積;PA為大氣中水蒸氣壓;P為親水性成分吸水所形成的飽和溶液的蒸氣壓。若PA >P則發生吸濕，若PA <P則發生干燥，PA relative="P則達吸濕平衡，吸濕速度為零，此時PA所對應的大氣相對濕度，稱為該物質的臨界相對濕度(Critical" humidity，CRH)。不同的物質各有其相應的CRH值，故可用CRH值作為吸濕性大小的指標，即CRH值越大，越不易吸濕，CRH值越小，越易吸濕。而甜菜堿的CRH值就比較小。一般物質在周圍環境濕度低于臨界相對濕度時，吸濕量很低并很快達到平衡;但在高于臨界相對濕度的條件下，會大量吸濕一直到達飽和，有的甚至產生液化現象。　　由吸濕原理可知，物質的吸濕從熱力學的角度看包含著吸濕是否發生及發生的程度，從動力學的角度看則包含吸濕速度。因此，防潮首先要考慮能否防止吸濕的發生，一旦吸濕不可避免，就要考慮能否減慢吸濕速度以確保在保質期內保持物質的穩定。
　　選擇適宜輔料，減小吸濕量，防止吸濕。甜菜堿與輔料如干燥劑形成不發生作用的混合物時，其吸濕量具有加和性，即總吸濕量約等于各成分的百分含量同單獨吸濕量乘積之和。因此，對于容易吸濕的甜菜堿，應選擇不易吸濕的輔料，減小制劑的總吸濕量，降低吸濕程度。

　　問題五：甜菜堿的真實含量是多少?甜菜堿真的可以替代蛋氨酸嗎?
　　答： 1、甜菜堿的含量取決于甜菜堿的劑型和廠家的生產工藝。比如無水甜菜堿的含量有98%、96%、93%、91%等;甜菜堿鹽酸鹽市場上有98%和95%含量的，理論上每種產品含有純品甜菜堿的含量分別為0.98*117/153.5=74.7%和0.95*117/153.5=72.4%
　　2、關于甜菜堿能否替代蛋氨酸：首先講甜菜堿替代蛋氨酸的說法是不嚴謹、不科學的。
　　蛋氨酸在代謝中的主要作用：作為必需氨基酸(EAA) 直接用于蛋白質合成。蛋氨酸提供甲基，用于合成磷脂酰膽堿、肌酸、肉堿等,調節機體代謝過程。
　　甜菜堿在代謝中作用：提供活性甲基，參與機體內的甲基化反應。調控體內脂肪和蛋白質代謝。緩解滲透壓激變，抵抗應激等。
　　舉個形象的例子：有兩個人，甲可以洗衣、做飯，乙能夠做飯、耕種，那么我們可以這樣安排讓甲去洗衣、做飯，而讓乙去專心的耕種。蛋氨酸和甜菜堿都可以提供甲基，那么能否讓甜菜堿代替蛋氨酸來提供甲基，而讓更多的蛋氨酸去參與蛋白質的合成呢?答案是肯定的，甜菜堿通過兩條途徑實現了節約蛋氨酸的功能。一是作為有效的甲基供體，直接替代蛋氨酸的供甲基作用;而是參與體內的甲基循環，生成內源性蛋氨酸。具體的作用機制見下表。

　　問題六：禽用型甜菜堿產品和豬用型甜菜堿產品區別究竟在哪里呢?如何判定甜菜堿產品質量的好壞?
　　答：甜菜堿在豬、禽生產中均得到了廣泛的應用，并取得了良好的效果。如果要說甜菜堿在豬、禽飼料中使用的不同的話，那就是不同的階段，不同的畜禽添加量會有所不同。實際上無論是在禽料中還是豬料中起作用的都是C5H11NO2，結構式為：

　　我認為根本不分什么禽用型甜菜堿和豬用型甜菜堿，不知市場上生產這類禽用型甜菜堿和豬用型甜菜堿的廠家對甜菜堿的結構做了怎樣的改變或修飾，如果沒有對結構進行改變，只是復配了其他活性成分，那就不應該再叫做什么甜菜堿，而且應該明確告訴使用者添加了何種成分，含量是多少，否則有誤導消費者的嫌疑。
　　關于如何判定甜菜堿的好壞，最關鍵的一點是含量是否與標識一致;重金屬、副產物、其他有毒有害物質的殘留是否符合國家要求;產品外觀是否一致，使用是否方便，主要指的是能否在飼料中混合均勻。只要能滿足以上條件的甜菜堿產品就是品質優良的產品。

　　問題七：請教：甜菜堿有副作用嗎?
　　答：甜菜堿是一種廣泛存在于動物、微生物、植物體內的代謝產物。在一些植物、微生物以及海洋無脊椎動物的體內大量存在。甜菜中甜菜堿的含量大約在1.9g/kg，人類大量食用的一些甲殼類動物的新鮮肌肉內甜菜堿的含量可達1-9g/kg，而一些軟體類動物的體內甜菜堿的含量可達6-14g/kg。飼喂大馬哈魚添加了1.5%甜菜堿的試驗日糧1-2個月，肌肉中甜菜堿的含量為0.7-0.9g/kg,而對照組甜菜堿含量為0.12-0.28g/kg。
　　甜菜堿在體內的代謝我們已經很清楚了。在眾多的生化反應過程中甜菜堿作為甲基供體提供活性甲基，如高半胱氨酸轉變為蛋氨酸的過程。甜菜堿廣泛分布于不同的組織和細胞內，而腎髓質內的含量最高，在那里甜菜堿起到調節滲透壓的作用。在甲基化反應過程中，甜菜堿提供一個甲基轉化為二甲基甘氨酸，然后進一步代謝轉化為肌氨酸和甘氨酸。甜菜堿主要是從小腸被吸收進體內的，表觀吸收率接近100%。
　　甜菜堿的應用現狀：
　　甜菜堿在豬、禽、反芻和魚類的飼料中已得到了廣泛應用，一般的添加量為0.2-15kg/噸飼料。在飼料中甜菜堿作為高效的甲基供體具有節約部分膽堿和蛋氨酸的作用，從而降低飼料成本。甜菜堿另一個重要的作用是作為滲透壓調節劑緩解腸道遭受的各種應激。甜菜堿還可以增強酶和生物膜對溫度和離子的耐受力，從而穩定了某些大分子的生物功能。在魚類飼料中添加甜菜堿緩解淡、海水轉換應激的做法已被廣泛應用，長期的試驗研究未發現有不良影響。
　　很多國家和地區也將甜菜堿大量應用于人類食品中，比如日本。甜菜堿還可應用于藥劑中，比如用于治療人的高半胱氨酸尿癥和預防脂肪肝等，長期應用均未有不良反應。食品中添加甜菜堿在日本、韓國均獲得了許可，甜菜堿作為健康添加食品在美國也獲得了FDA的批準。
　　甜菜堿在全球范圍內被廣泛應用于化妝品中，如護發、護膚產品。
　　甜菜堿還在發酵行業中大量應用，提高了發酵產品的產率，如維生素、抗生素、氨基酸等。這是因為甜菜堿能夠保護微生物免受滲透壓激變的影響提高了微生物的成活率，而且甜菜堿與很多催化酶具有很好的兼容性。
　　甜菜堿的安全性：
　　大鼠口服無水甜菜堿的半數致死量，LD50為11.179±0.725g/kgBW，因此是屬于無急性毒性作用的物質。
　　細菌的反向突變試驗(對鼠傷寒沙門氏菌進行艾姆斯氏試驗)證明一水甜菜堿無致突變作用。
　　家鼠骨髓微核試驗結果顯示，口服2g/kg體重的一水甜菜堿不會引起家鼠骨髓微核數的增加。
　　對人的淋巴細胞分裂中期相分析發現，一水甜菜堿不是淋巴細胞的斷裂劑。對豚鼠的敏感試驗顯示，一水甜菜堿不是豚鼠的敏化劑，甜菜堿屬于非致敏性物質，引起豚鼠的過敏率為零。用10%的一水甜菜堿水溶液(w/v)進行急性眼睛刺激試驗顯示，沒有引起任何眼睛刺激，可以認定在此濃度下不是刺激性物質。
　　皮膚刺激性試驗顯示，在濃度為5.15%-10.3%的十二烷基醚硫酸鈉溶液中加入超過3.5%的一水甜菜堿時可以非常顯著的降低刺激性。作用效果與甜菜堿之間存在劑量依賴性。另外，50%(w/v)的一水甜菜堿水溶液產生的刺激性看起來還要低于去離子水。
　　含有一水甜菜堿的化妝品和含有安慰劑的化妝品對皮膚保水率的試驗顯示，在皮膚上使用含有甜菜堿的化妝品可以顯著的增加皮膚的保水率，減少水分流失。
　　一水甜菜堿對所選擇的9種微生物的最低抑制濃度為10%以上(w/v)。在濃度低于10%的情況下一水甜菜堿不會對微生物的生長造成影響。
　　甜菜堿鹽酸鹽對小鼠雌、雄性經口LD50值為5.84g/kg，對雌性大鼠經口LD50值為6.81g/kg,對雄性大鼠經口LD50值為5.84 g/kg, 根據急性毒性分級標準，甜菜堿鹽酸鹽為實際無毒類物質。
　　甜菜堿的生物降解性：
　　自然界中甜菜堿廣泛存在于動物、植物、微生物的體內。生物體在新陳代謝時或者死亡后，甜菜堿被釋放到自然環境中，做為微生物生長所需要的基質而被利用。不論是厭氧的還是需氧的微生物都普遍具有降解甜菜堿的能力。實驗室結果顯示，在土壤中微生物的作用下甜菜堿在砂質粘土中2周內就可以完全被降解。經計算分析得知工業級無水甜菜堿(含量97%以上)的生物需氧量為1000mgO2/g甜菜堿;化學需氧量(COD)略高，為1300mg O/g甜菜堿;采用重鉻酸鉀(K2Cr2O7)作為氧化劑測定出的化學耗氧量(CODCr)為70-100mg O/g甜菜堿。
　　甜菜堿在水環境中的情況：
　　甜菜堿在很多海洋無脊椎動物體內大量存在，這些無脊椎動物被魚類捕食，成為魚類體內甜菜堿的重要來源。大馬哈魚的商業飼料中添加甜菜堿2-15g/kg，可以提高飼料的誘食性，促進生長并提高飼料轉化率。假設每天的投餌量為體重的1%-8%，飼料中甜菜堿的含量為2-15g/kg，那么魚類每天通過餌料攝入的甜菜堿為20-1200mg/kg體重，經過很多長期的實驗研究并未發現不利影響。
　　飼喂含甜菜堿15g/kg的日糧與對照組日糧1-2個月，幼齡大馬哈魚肌肉中甜菜堿含量分別為0.12-0.28g/kg和0.7-0.9g/kg。對比發現，人類經常食用的甲殼類動物的肌肉中甜菜堿的含量為1-9g/kg，而軟體動物的含量為6-14g/kg。
　　綜上所述，甜菜堿對人類、動物以及生態環境是無害的。