甜菜碱在欧洲被发现,主要存在于甜菜糖的糖蜜中,直到20世纪70年代才发现它的作用。近年来,甜菜碱作为一种饲料添加剂在欧洲非常流行。甜菜碱年需求量超过10000吨。甜菜碱广泛存在于动植物中,在物质代谢中起着重要作用,如必需物质的合成,脂肪和氮的代谢,脂肪的转移和运输
1甜菜碱
的化学结构和理化性质甜菜碱的化学名称是1-羧基-n,n,n-三甲基乙酰内酯,分子式为(CH3)3N+ch2coo-,化学结构与氨基酸相似,属于季胺类碱性物质,其应用前景广阔耳垢呈流动状,略带褐色结晶粉末,熔点293℃, 极易溶于水,溶于甲醇(
2甜菜碱的功能
甜菜碱具有多种功能。作为甲基供体,它能促进动物脂肪代谢,缓解应激,调节渗透压,增加食欲,稳定维生素,预防球虫病,提高饲料利用率(
2.1甲基供体
体内甲基转移的概念越来越受到重视。所谓甲基转移是指甲基供体的脱甲基反应、未反应的甲基碳离子的转移反应和甲基受体的甲基吸附反应。一般认为,动物不能自行合成甲基,也不能合成去甲肾上腺素富含甲基物质的腌制食品。这种物质被称为“甲基供体”。最容易参与这一反应的甲基(即有效甲基)是与氮原子或硫原子相连的甲基,如甜菜碱、胆碱、蛋氨酸等(
Virtanen认为甜菜碱可以取代部分胆碱作为甲基供体的来源。氯化胆碱在体内转化为甜菜碱后才能提供甲基;此外,食物中的许多化合物,如离子载体,可以抑制线粒体中胆碱的氧化,降低甲基的利用率。因此,直接使用甜菜碱更有效(
2.2)促进脂肪代谢,抑制脂肪肝
甜菜碱和胆碱w结果表明,在相同组成的基础日粮中添加甜菜碱,幼鸟体内脂肪含量低于胆碱酯酶,肉质疏松,味道鲜美。芬兰卡尔特公司在美国对甜菜碱和蛋氨酸的效果进行了对比实验。结果表明,饲喂甜菜碱的雏鸟体脂增重低于饲喂蛋氨酸的雏鸟,产肉率提高3.7%。Saunderson等人(
2.3体内渗透压调节
bangnasco等人的实验也得出了同样的结论,认为甜菜碱会自动在哺乳动物肾脏延髓内蓄积,有助于提高肾脏的渗透压细胞可缓解因渗透压升高引起的高渗尿。nakassishi和Yancey认为肾脏中的甜菜碱是通过钠泵转运的(
胆碱在应激下不能合成大量甜菜碱。为了满足人体对甜菜碱的需要,饲料中加入甜菜碱以适应应激状态。甜菜碱作为渗透保护剂的作用可能比保存一些蛋氨酸(
2.4甜菜碱与胆碱、蛋氨酸与维生素B12的代谢关系(见附图)
甜菜碱与蛋氨酸和胆碱一样,是食物中甲基的主要来源。甜菜碱可以为同型半胱氨酸甲基化产生的蛋氨酸提供甲基。因此,在动物饲料中添加甜菜碱n降低饲料中蛋氨酸的含量(
当饲料中蛋氨酸的含量达到0.1%-0.5%时,动物的食欲就会减弱。用甜菜碱代替饲料中的部分蛋氨酸,可避免或减少蛋氨酸过量引起的不良反应。当用甜菜碱代替胆碱或蛋氨酸时,我们应该注意以下几点:(1)饲料中胆碱和蛋氨酸的含量(2)饲料中胆碱和蛋氨酸作为甲基供体的含量可以用甜菜碱(
3甜菜碱作为甲基供体
sketch(1952)等人用放射性同位素14C标记胆碱中的甲基,甜菜碱和蛋氨酸化合物,并研究了相对效力的m这些化合物中含有乙基。结果表明,甲硫氨酸甲基转移的相对效价是甜菜碱的两倍,胆碱的效价是胆碱的12~15倍。本实验表明胆碱只能获得很低的甲基转移效价,因此胆碱作为甲基供体是没有价值的。饲料中胆碱的价值主要在于磷脂的合成(草图1953)。甜菜碱可以补充蛋氨酸作为甲基供体的功能,因此蛋氨酸可以作为甲基供体以外的供体(
4甜菜碱对维生素
稳定性的影响众所周知,氯化胆碱是破坏饲料中维生素的主要因素之一。因为胆碱本身有很高的吸水性而且它的氯化物酸很强,饲料中的维生素会很不稳定。使用甜菜碱可以避免这种情况。饲料中缺乏维生素B12,甜菜碱的甲基能参与甲基转移反应,但氯化胆碱的甲基不能(
5甜菜碱的毒性
过量食用甜菜碱可导致昏迷、运动障碍、呼吸困难和外观不规则。口服半数致死量为1.18g/kgbw;甜菜碱一般对人体和环境无害。甜菜碱大部分在人体内代谢,分解过程中产生的氮几乎没有环境负荷(甜菜碱在水产养殖中的应用
6甜菜碱是应用最广泛的水产饲料添加剂E它尝起来很甜。鱼虾爱吃,提高鱼虾的生长速度
薛永瑞(1995)报道鲤鱼饲喂含10%鱼粉、20%豆饼、10%菜籽饼、35%次粉、16%玉米、8%酵母和1%无机盐多维元素的基础日粮。饲喂6周后,未添加0.1%、0.2%、0.3%和0.1%甜菜碱复合物的对照组增重仅为44.2%,上述各组分别为51.5%、51.9%和53.7%,增重59.5%,40头母猪分为两组,自由饲喂5mjde/kg(0.54g有效赖氨酸/mjde)。实验组喂0.125%甜菜碱,对照组喂0.125%甜菜碱甜菜碱。结果表明,试验组屠宰时背膘厚度比对照组低15%。同时发现,饲喂甜菜碱的猪,两周后脂肪层几乎没有变化。添加甜菜碱的猪生长较快,脂肪均匀。甜菜碱也广泛用于蚕桑生产。辽宁省蚕业科学研究所饲料中添加甜菜碱对柞蚕和家蚕有增丝作用
甜菜碱在肉鸡生产中用不同剂量的蛋氨酸替代蛋氨酸,在生产效率和经济效益上都取得了较好的效果,但在种鸡上的应用还比较少伊利报道(一般来说,甜菜碱可以替代蛋氨酸总需求量
的20-25%,也就是说,在玉米豆粕日粮中,只需添加适量甜菜碱,不需要补充蛋氨酸来满足动物的需要,理论上,替代比为1:3.7。不过,仍有人反对。Jackson认为甜菜碱提供不稳定甲基促进同型胱氨酸转化为蛋氨酸的效果没有实际意义,因为天然饲料中同型胱氨酸含量较低(
7.2促进蛋白质合成
甜菜碱促进肉仔鸡胸肌蛋白质合成。结果在这方面是不同的。Virtanen和ROSI(1995)代表他们认为甜菜碱在增加乳房肌肉重量方面比氨基酸更有效。然而,Schutte(1997)试验表明甜菜碱对乳房肌肉质量的影响不比蛋氨酸显著,koufides(1994)得出结论甜菜碱代替蛋氨酸对乳房肌肉质量没有影响(
7.3提高抗球虫药物的疗效
甜菜碱对渗透性休克有缓冲作用,同时还能改善细胞膜Na-K泵的功能,从而维持肠上皮功能,保证抗球虫药物的预期疗效。Willian认为,甜菜碱增强抗球虫药物的疗效可能是甜菜碱真正有价值的领域,但这方面进展甚微s场(
综上所述,根据目前的研究现状,甜菜碱的主要作用是食物吸引力、提供活性甲基参与机体代谢、缓冲渗透性休克、维持维生素的稳定性等(