甜菜堿替代蛋氨酸在生產中的應用

文峰 · 發表于 2008-5-22 07:33:23

　　摘要：甜菜堿(Betaine)又名三甲基甘氨酸，化學名稱為三甲氨基乙內酯，分子式為C5H11O2N，是一種季胺型生物堿。從理論上講甜菜堿可以代替價格較貴的蛋氨酸，以降低飼料成本。甜菜堿是具有應用價值且前景廣闊的飼料添加劑，應用甜菜堿又是變廢為寶，合理利用自然資源，改善生態環境的有效途徑，必然帶來巨大的社會效益。

　　關鍵詞：甜菜堿替代營養機理動物生產甜菜堿(Betaine)又名三甲基甘氨酸，化學名稱為三甲氨基乙內酯，分子式為C5H11O2N，是一種季胺型生物堿。具有三個動物體內不可缺少的物質--活性甲基，比蛋氨酸多2個甲基，是高效甲基供體。能在甜菜堿?高半胱氨酸甲基轉移酶的作用下，將甲基供給高半胱氨酸形成氨基酸。因此從理論上講甜菜堿可以代替價格較貴的蛋氨酸，以降低飼料成本。甜菜堿是在歐洲被發現的，主要存在于糖蜜中，但其功效卻在70年代被確認，隨著生物學和養殖業的發展，甜菜堿很快在國內外將得到廣泛應用。

　　1、甜菜堿的理化特性
　　甜菜堿為白色棱粒狀或葉片狀結晶，熔點293℃，其味甘甜。甜菜堿水合式溶于水，溶于甲醇和乙醇，微溶于乙醚。它具有很強的保濕性，室溫下極易吸濕而潮解。甜菜堿很穩定，耐200℃高溫，并有很強的抗氧化性能。經毒性試驗證明，甜菜堿屬于無毒品。

　　2、甜菜堿的生產工藝

　　2.1、天然物質提取法：制糖過程中產生的廢糖蜜中甜菜堿含量達3%～8%，是提取甜菜堿的主要原料。本世紀20年代國外就有從廢糖蜜中提取甜菜堿的餓報道。60年代至70年代提取法得到了大力發展，此間有許多離子交換提取法的報道，甜菜堿回收率約70%。芬蘭成立了當時世界上唯一生產銷售甜菜堿Calter公司，80年代初，芬蘭科學家(HeikkiOHeikkila等)運用色譜法創造了排斥提取法，可制得純度約98%的無水或一水甜菜堿，回收率79%～80%，降低了生產成本，避免了環境污染。同期，日本甜菜制糖株式會社研究所也報道了此法。在國內，浙江黃巖榮耀化工廠和沈陽石油化工研究院等單位也已從甜菜糖蜜中提取出純度大于97%的甜菜堿及甜菜堿鹽酸鹽。

　　2.2、化學合成法：近年來隨著養殖業對甜菜堿需求量的增加，依靠從甜菜糖蜜中提取甜菜堿已不能滿足需要，人們又成功研究了化學合成甜菜堿的方法。以氯乙酸鈉和三甲胺為原料，在水溶液中常壓反應，很容易合成甜菜堿。但由于合成法消耗化工原料，生產成本大大高于提取法。中國農科院飼料研究所等單位也已人工合成了結晶和液體甜菜堿，天然甜菜堿和化學合成甜菜堿的性質相同，但含量和風味有一定差異。用上述方法可以生產無水或一水甜菜堿，用濃縮后的甜菜堿溶液，加入適量的鹽酸結晶過濾即可得到甜菜堿鹽酸鹽。

　　3、甜菜堿的營養機理

　　3.1、甜菜堿是一種高效的甲基供體，能替代蛋氨酸和膽堿的供甲基功能。Vigncaud(1939)發現甜菜堿在動物代謝中可提供活性甲基，并證實具有甲基供體功能的營養素還有膽堿和蛋氨酸。試驗證明，當大鼠基礎日糧中缺乏蛋氨酸時，膽堿或甜菜堿能將甲基轉移給高半胱氨酸合成蛋氨酸；氯化膽堿在動物體內只有轉化為甜菜堿時，才能發揮供甲基功能，而且甜菜堿將甲基轉移給氨基乙酸能合成膽堿。就提供甲基而言，甜菜堿可節約體內的蛋氨酸，但這是在日糧中供甲基源缺乏的前提下，若日糧中供甲基源滿足時，甜菜堿并沒有節約蛋氨酸的作用，因為此時機體并不需要以蛋氨酸為甲基供體。

　　3.2、甜菜堿可保證參與動物體內各種生化反應的甲基需要，以確保核酸、蛋白質的正常合成代謝。甜菜堿促進豬體蛋白質的合成，主要體現在眼肌面積的增加上。芬蘭一項實驗表明，添加2kg/T甜菜堿明顯使眼肌面積增加。

　　3.3、甜菜堿能促進脂肪代謝，提高瘦肉率，防止脂肪肝，增強免疫功能。甜菜堿是通過影響肌肉中肉堿及不溶肉堿的含量，而調節肌細胞線粒體中的?-氧化作用，促進的脂肪的分解，同時，甜菜堿還通過降低腹脂或皮下脂肪生成酶的活力，提高脂肪分解酶的活性促進脂肪的分解代謝，抑制脂肪的合成代謝，顯著提高胴體瘦肉率，降低胴體脂肪率和背膘厚。此外，甜菜堿在甲基轉移過程中形成甘氨酸，大部分膽固醇在肝內轉變為膽酸和脫氧膽酸，它們與甘氨酸和牛磺酸結合成膽汁酸而排出。可見甜菜堿在膽固醇的代謝中可能起一定作用。

　　3.4、甜菜堿能調節細胞滲透壓，減少應激反應，確保動物正常生長。甜菜堿是滲透壓激變的緩沖物質，可作為細胞的滲透保護劑。在干旱、高濕、高鹽或高滲透環境下，當組織細胞滲透壓發生變化時，甜菜堿能被細胞吸收，防止細胞水分流失及鹽類的進入，穩定酶的活性及生物大分子功能，提高Na/K泵的功能，以調節細胞滲透壓和離子平衡，防止腹瀉引起的高血鉀癥，維持營養吸收功能，減少腹瀉發生。

　　3.5、甜菜堿能刺激動物的嗅覺和味覺，是一種很好的誘食劑，特別是對水產動物具有提高攝食量及成活率、降低餌料系數、促進生長等功能。日本鹿兒島大學學者測定鯉魚三叉神經，下頜骨及肢骨對氨基酸和甜菜堿的電反應，結果表明，甜菜堿具有獨立的味覺感受，能增強其它氨基酸的味覺感受反應。甜菜堿的化學結構適合于魚類的嗅覺和味覺感受器。同時甜菜堿味甘甜，畜禽喜食。

　　3.6在預混合飼料中甜菜堿與維生素配伍，較膽堿能保持維生素較高的穩定性。維生素之所以不穩定，主要是受持水率、PH值和溫度三種因素的影響。氯化膽堿是吸水力很強的酸性物質，是一種對維生素穩定性最有影響的因素。而甜菜堿屬于兩性化合物，在水溶液中呈中性反應，并具有很強的抗氧化性能，對維生素起保護作用，而且這種效果在高溫條件下更明顯。

　　4、甜菜堿替代蛋氨酸在動物生產中的應用

　　甜菜堿替代蛋氨酸是目前人們十分關注的問題。Virtanner等(1995)在肉雞玉米-豆粕型日糧中(仔雞和大雞粗蛋白、蛋氨酸、膽堿分別為21%、19%；0.31%、0.31%；1420mg/kg、1440mg/kg)分別添加0、0.05%、0.1%、0.15%的甜菜堿和蛋氨酸，結論認為，添加甜菜堿肉雞的增重高于蛋氨酸組。陳學旭等(2002)報道，在肉鴨基礎料中用甜菜堿替代蛋氨酸添加量的最佳水平為1/2(1-3周齡)和2/3(4-6周齡)。吳凡(2002)報道，在肉雞飼料中添加0.05%甜菜堿能替代0.1%蛋氨酸，根據畜禽飼喂結果表明，1kg甜菜堿可代替3.5kg蛋氨酸。望蘇寧等(1997)在肉雞日糧中添加0.025%的甜菜堿部分代替蛋氨酸，日增重提高了4.71%，料肉比下降了7.10%。陳寶江等(2001)用甜菜堿替代基礎日糧中40%的蛋氨酸飼喂肉仔雞，日增重、成活率差異不顯著，試驗組綜合經濟效益提高12.37%。王若軍等(1998)在海蘭褐雞產蛋后期用甜菜堿鹽酸鹽替代日糧中50%或全部單體合成蛋氨酸均可顯著(P<0.01)提高蛋雞產蛋高峰后期產蛋率，全期總的產蛋重均顯著高于對照組，料蛋比均低于對照組(P<0.01)，表明在產蛋高峰后期，甜菜堿鹽酸鹽在替代50%或100%替代蛋氨酸可緩解產蛋后期產蛋率的下降，從而提高飼料轉化效率。王若軍等(1999)又報道，用甜菜堿鹽酸鹽100%替代蛋氨酸，由于破蛋率顯著升高，平均蛋重也顯著低于對照組和50%替代組，原因不明。張洪友等(1998)試驗證明，在蛋種雞上復合甜菜堿Ⅱ型可以等量替代飼料中添加的蛋氨酸，使成本大大降低，每噸飼料節約12元。甜菜堿產品類型不同，飼喂肉雞效果也不同。咼于明等(1997)在肉仔雞日糧中，前期用甜菜堿產品B(50%的粗品)替代對照組日糧中1/2的蛋氨酸，飼料轉化率最好。后期以甜菜堿產品A(純品)替代2/3的蛋氨酸效果較好，試驗中所用的兩種甜菜堿產品在肉仔雞日糧中與50%蛋氨酸的替代效果無顯著差異，但表現出粗品甜菜堿的飼喂效果好于純品的甜菜堿的趨勢。最新的研究和試驗表明，在蛋氨酸不足的日糧中，添加甜菜堿和膽堿有部分節約蛋氨酸的作用。對生長雞和肉仔雞達到適宜生長，日糧中必須含有0.50%左右的蛋氨酸。郭玉琴等(1996)試驗結果表明，基礎日糧中蛋氨酸含量0.23%～0.25%，膽堿1000～1200mg/kg的條件下，添加甜菜堿部分替代蛋氨酸后，肉仔雞增重與飼料報酬與對照組無顯著差異。王承民(2002)報道，試驗組40%的蛋氨酸用甜菜堿代替，對照組與試驗組的日增重分別為54.2g、55.3g，飼料報酬分別為2.05:1和2.02:1，成活率分別為90%和92%，綜合經濟效益提高19.02%。甜菜堿不僅為機體提供高效的活性甲基，還可取代蛋氨酸的供甲基效應，具有節約體內蛋氨酸的作用，但甜菜堿并不能代替蛋氨酸用于蛋白質的合成，因此甜菜堿只能部分代替蛋氨酸。椐有關報道，在肉雞玉米-豆粕型飼料中添加600mg/kg的甜菜堿與添加200mg/kg的蛋氨酸的效果基本相同。金邦荃等(1998)認為當日糧中缺乏膽堿時，甜菜堿可以部分替代蛋氨酸的功能，提供甲基改善生長速度，在日糧中膽堿含量充足時，甜菜堿不能代替蛋氨酸合成蛋白質。李優琴(1998)試驗表明，在肉仔雞配合飼料中甜菜堿部分替代蛋氨酸時，可以取得相似的飼養效果。但完全替代則引起肉仔雞生產性能下降。張陽軍(1991)用甜菜堿代替30%蛋氨酸飼養羅氏沼蝦150天，平均體長增加1.92cm，平均尾體重增加3.04g，飼料轉化率提高8%，經濟效益顯著。

　　5、結語

　　甜菜堿是具有應用價值且前景廣闊的飼料添加劑。它的應用不僅可以降低飼料成本，提高生產性能，為養殖戶帶來巨大的經濟效益；而且甜菜糖蜜廠廢液是提取甜菜堿的主要原料，應用甜菜堿又是變廢為寶，合理利用自然資源，改善生態環境的有效途徑，必然帶來巨大的社會效益。

　　該文章轉自[中國飼料科技網]
　　