甜菜碱的营养作用和应用效果

甜菜碱的营养作用和应

用效果

Revised as of 23 November 2020

甜菜碱的营养作用和应用效果

甜菜碱(Betaine)是首先在欧洲被发现的，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纪七十年代才渐被认识。甜菜碱普遍存在于动植物体内，是动物代谢的中间产物，在营养物质的代谢中起着十分重要的作用，近年来，欧美一些国家相继在畜禽生产和水产养殖中进行了大量的研究，证实了甜菜碱是动物机体内重要的甲基供体，参与氨基酸和脂肪的代谢，调节动物体内渗透压，具有促进生长、改善胴体组成、提高肉质、提高水产饵料的诱食性等功效。

随着甜菜碱化学合成方法的进一步成熟，生产成本不断降低，已广泛应用于畜禽配合饲料中，在水产饲料和观赏动物饲料中使用也已十分普遍，大量试验研究表明，甜菜碱是一种无毒、无害、无污染的新型多功能添加剂。

一、甜菜碱的理化特性

(一)、甜菜碱的化学结构

甜菜碱是—种季铵型生物碱，又名甘氨酸甜菜碱、三甲基甘氨酸等，化学名称为

N-N-N-三甲基甘氨酸内盐，分子式C5H11NO2,分子量，其化学结构与氨基酸、胆碱相似。

(二)、甜菜碱的理化特性

纯品天然甜菜碱为微棕色流动性结晶粉末，能耐高温，熔点293℃；合成纯品甜菜碱则为白色或淡黄色结晶粉末，熔点301℃～305℃；有较强的吸水性，极易潮解，并释放出三甲胺；在水中极易溶解(160g／100g水)，易溶于甲醇，微溶于乙醇，在氯仿或乙醚中不溶。

(三)、甜菜碱的安全性

甜菜碱本身是动物体内的代谢中间产物，经大量实验证明，甜菜碱及其盐类无毒、无害、无污染，其小鼠半数致死量(LD50)在11，000m9／kg，对动物无致畸、致癌、致突变作用，是公认的安全物质。

二、甜菜碱的生产工艺

(一)、天然提取法

甜菜糖蜜是提取天然甜菜碱的主要原料，提取工艺主要有两种，一是离子交换法，此方法是将稀释的糖蜜流经强阳离子交换树脂柱和其它成份分离而留在柱内，后用稀氨水洗脱甜菜碱，洗脱液再流经强阴出了交换树脂，洗出液经蒸发、脱色、结晶、过滤制得甜菜碱；另一种普遍使用的方法是离子排斥法，此方法是将糖蜜导入填充有聚乙烯-二乙烯树脂的色谱分离柱(树脂交联二乙烯苯％，柱温80℃左右，料液流速接近色谱系统临界速度)，用水洗脱色谱分离树时，盐、糖及甜菜碱依次排出得以分离，再将收集液经蒸发、浓缩、三段结晶、过滤制得纯度约98％的无水或一水甜菜碱。

(二)、化学合成法

一般采用氯乙酸和三甲胺为原料在液碱中进行常压反应，后经离子交换洗脱出甜菜碱母液，经蒸馏、盐酸酸化、浓缩、结晶、过滤成甜菜碱盐酸盐：或母液经浓缩、脱盐、吸附处理后再制得纯甜菜碱吸附剂产品。目前市场上常见的产品大多为甜菜碱盐酸盐，其有效成份含量为75％左右。

化学合成的主要反应如下：

(CH3)3N十ClCH2COOH+NaOH—(CH3)3十CH2C00-+NaCL+H20

(CH3)3N+CH2C00-+HCL—[(CH3)3N+CH2COO-]•HCL(甜菜碱盐酸盐)

三、甜菜碱的营养功能

(一)、是动物体内重要的甲基供体

甜菜碱在畜禽养殖上的应用为人们所重视，是因为甜菜碱在动物体代谢中可提供活性甲基，与高半胱氨酸构成甲基转移酶，并参与甲基化反应，故有“生命甲基化剂”之称。

具有提供活性甲基功能的还有胆碱和蛋氨酸，但甜菜碱提供甲基的能力是胆碱的数倍之多，是蛋氨酸的倍。

1、甜菜碱和胆碱的关系：胆碱在提供甲基时必须先在线粒体内氧化成甜菜碱，才能发挥作用，该氧化反应易被镍、钴、铁盐抑制，在核黄素缺乏及有抗球虫药时也会使该反应受到抑制，即胆碱提供甲基的能力下降，而甜菜碱转化甲基不受影响。Sketol(1953)等证明，胆碱提供甲基的价值不高，饲料中添加胆碱的主要营养作用还是在磷脂的合成和乙酰胆碱的合成上。

2、甜菜碱和蛋氨酸的关系：甜菜碱在甜菜碱—高半胱氨酸甲基转移酶的作用下，将甲基供给高半光胱氨酸形成蛋氨酸，Dubnoff(1949)证明此反应相当迅速。形成的蛋氨酸活化后为其它一些代谢(如肌酸的合成、DNA的甲基化等)提供甲基，此类反应只有蛋氨酸能充当申基供体，这说明蛋氨酸被经常消耗(Pesti，1981)。

所以，甜菜碱能部分替代蛋氨酸，一般替代比例理论上可达3倍，但在实际使用时常为2倍，即1千克甜菜碱(纯晶计)可替代2千克蛋氨酸(纯品计)。

(二)、能调节体内渗透压，缓和应激作用

渗透压在应激情况下，动物体为维持平稳的渗透压平衡，防止细胞中离子浓度激变，需要有渗透压缓冲物质的存在。而甜菜碱是生物最主要的渗透压缓冲物质，当外部渗透压升高时，细胞开始吸收甜菜碱，以维持正常的渗透压平衡，同时防止细胞中水份流出和盐份入侵，并提高细胞的钠、钾泵功能，以维持渗透压的平衡。但细胞自己合成甜菜碱的量有限，所以遇到缺水、长期腹泻、水环境盐份较高等渗透压应激时，有必要从外源补充甜菜碱。从而在一定程度上也增强了动物的抗腹泻能力。

(三)、添加后有利于维生素的稳定

甜菜碱提供甲基不仅优于胆碱，同时，据试验测定，在预混料中甜菜碱对各种维生素基上无影响，但氯化胆碱则对维生素破坏作用相当严重，特别是在高浓度的饲料产品中，例：复合预混料、高浓度浓缩饲料等。

表1?甜菜碱和氯化胆碱对维生素A、K，等的影响

(预混料中维生素在室温下保存若干天后的存留率％)

维生素原料试1：70天试2：30天试3：28天

甜菜碱胆碱甜菜碱胆碱甜菜碱胆碱

维生素A67596857927

维生素K39759010986

维生素B17147————

维生素B63915————

(四)、能促进脂肪代谢，提高瘦肉率

甜菜碱为脂肪代谢提供甲基，主要作用是：(1)参与磷脂合成，促进肝脂肪转移；抑制脂肪肝的形成；(2)参与磷脂酰胆碱的合成，影响血液脂蛋白浓度；(3)提高肌肉和肝脏中肉碱的含量，促进脂肪酸β—氧化。经试验，饲料中添加甜菜碱降低了动物肉产品的脂肪含量，提高了瘦肉率，肉质较松，风味更好。

(五)、能促进蛋白质的合成

甜菜碱能提高甜菜碱合成酶的活性，从而使更多的高半胱氨酸转化成蛋氨酸，供合成蛋白质之用或提供活性甲基。试验证明，饲料中添加甜菜碱可提高肉禽胸肉的重量和胸肉中RNA、DNA的比例。

(六)、有提高抗球虫药的疗效

球虫病是肉鸡饲养上最重要的病害之一，目前常用离子载体型抗球虫药物，如：盐霉素、马杜拉霉素等，它们通过破坏球虫细胞膜的钠、钾泵形成抗球虫