甜菜碱替代蛋氨酸在生产中的应用

1、甜菜碱替代蛋氨酸在生产中的应用编辑：feedsos 来源： 点击数：97 更新时间：2007-9-13 文章录入：feedsos甜菜碱替代蛋氨酸在生产中的应用摘要：甜菜碱(Betaine)又名三甲基甘氨酸，化学名称为三甲氨基乙内酯，分子式为C5H11O2N，是一种季胺型生物碱。从理论上讲甜菜碱可以代替价格较贵的蛋氨酸，以降低饲料成本。甜菜碱是具有应用价值且前景广阔的饲料添加剂，应用甜菜碱又是变废为宝，合理利用自然资源，改善生态环境的有效途径，必然带来巨大的社会效益。关键词：甜菜碱 替代 营养机理 动物生产 甜菜碱(Betaine)又名三甲基甘氨酸，化学名称为三甲氨基乙内酯，分子式为C5H11O

2、2N，是一种季胺型生物碱。具有三个动物体内不可缺少的物质-活性甲基，比蛋氨酸多2个甲基，是高效甲基供体。能在甜菜碱?高半胱氨酸甲基转移酶的作用下，将甲基供给高半胱氨酸形成氨基酸。因此从理论上讲甜菜碱可以代替价格较贵的蛋氨酸，以降低饲料成本。甜菜碱是在欧洲被发现的，主要存在于糖蜜中，但其功效却在70年代被确认，随着生物学和养殖业的发展，甜菜碱很快在国内外将得到广泛应用。1 甜菜碱的理化特性 甜菜碱为白色棱粒状或叶片状结晶，熔点293，其味甘甜。甜菜碱水合式溶于水，溶于甲醇和乙醇，微溶于乙醚。它具有很强的保湿性，室温下极易吸湿而潮解。甜菜碱很稳定，耐200高温，并有很强的抗氧化性能。经毒性试验证明

3、，甜菜碱属于无毒品。2 甜菜碱的生产工艺2.1 天然物质提取法：制糖过程中产生的废糖蜜中甜菜碱含量达3%8%，是提取甜菜碱的主要原料。本世纪20年代国外就有从废糖蜜中提取甜菜碱的饿报道。60 年代至70年代提取法得到了大力发展，此间有许多离子交换提取法的报道，甜菜碱回收率约70%。芬兰成立了当时世界上唯一生产销售甜菜碱Calter公司，80年代初，芬兰科学家(Heikki O Heikkila等)运用色谱法创造了排斥提取法，可制得纯度约98%的无水或一水甜菜碱，回收率79%80%，降低了生产成本，避免了环境污染。同期，日本甜菜制糖株式会社研究所也报道了此法。在国内，浙江黄岩荣耀化工厂和沈阳石油

4、化工研究院等单位也已从甜菜糖蜜中提取出纯度大于97%的甜菜碱及甜菜碱盐酸盐。2.2 化学合成法：近年来随着养殖业对甜菜碱需求量的增加，依靠从甜菜糖蜜中提取甜菜碱已不能满足需要，人们又成功研究了化学合成甜菜碱的方法。以氯乙酸钠和三甲胺为原料，在水溶液中常压反应，很容易合成甜菜碱。但由于合成法消耗化工原料，生产成本大大高于提取法。中国农科院饲料研究所等单位也已人工合成了结晶和液体甜菜碱，天然甜菜碱和化学合成甜菜碱的性质相同，但含量和风味有一定差异。用上述方法可以生产无水或一水甜菜碱，用浓缩后的甜菜碱溶液，加入适量的盐酸结晶过滤即可得到甜菜碱盐酸盐。3 甜菜碱的营养机理3.1 甜菜碱是一种高效的甲基

5、供体，能替代蛋氨酸和胆碱的供甲基功能。Vigncaud(1939)发现甜菜碱在动物代谢中可提供活性甲基，并证实具有甲基供体功能的营养素还有胆碱和蛋氨酸。试验证明，当大鼠基础日粮中缺乏蛋氨酸时，胆碱或甜菜碱能将甲基转移给高半胱氨酸合成蛋氨酸；氯化胆碱在动物体内只有转化为甜菜碱时，才能发挥供甲基功能，而且甜菜碱将甲基转移给氨基乙酸能合成胆碱。就提供甲基而言，甜菜碱可节约体内的蛋氨酸，但这是在日粮中供甲基源缺乏的前提下，若日粮中供甲基源满足时，甜菜碱并没有节约蛋氨酸的作用，因为此时机体并不需要以蛋氨酸为甲基供体。3.2 甜菜碱可保证参与动物体内各种生化反应的甲基需要，以确保核酸、蛋白质的正常合成代谢

6、。甜菜碱促进猪体蛋白质的合成，主要体现在眼肌面积的增加上。芬兰一项实验表明，添加2kg/T甜菜碱明显使眼肌面积增加。3.3 甜菜碱能促进脂肪代谢，提高瘦肉率，防止脂肪肝，增强免疫功能。甜菜碱是通过影响肌肉中肉碱及不溶肉碱的含量，而调节肌细胞线粒体中的?-氧化作用，促进的脂肪的分解，同时，甜菜碱还通过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进脂肪的分解代谢，抑制脂肪的合成代谢，显著提高胴体瘦肉率，降低胴体脂肪率和背膘厚。此外，甜菜碱在甲基转移过程中形成甘氨酸，大部分胆固醇在肝内转变为胆酸和脱氧胆酸，它们与甘氨酸和牛磺酸结合成胆汁酸而排出。可见甜菜碱在胆固醇的代谢中可能起一定作用。3

7、.4 甜菜碱能调节细胞渗透压，减少应激反应，确保动物正常生长。甜菜碱是渗透压激变的缓冲物质，可作为细胞的渗透保护剂。在干旱、高湿、高盐或高渗透环境下，当组织细胞渗透压发生变化时，甜菜碱能被细胞吸收，防止细胞水分流失及盐类的进入，稳定酶的活性及生物大分子功能，提高Na/K泵的功能，以调节细胞渗透压和离子平衡，防止腹泻引起的高血钾症，维持营养吸收功能，减少腹泻发生。3.5 甜菜碱能刺激动物的嗅觉和味觉，是一种很好的诱食剂，特别是对水产动物具有提高摄食量及成活率、降低饵料系数、促进生长等功能。日本鹿儿岛大学学者测定鲤鱼三叉神经，下颌骨及肢骨对氨基酸和甜菜碱的电反应，结果表明，甜菜碱具有独立的味觉感受

8、，能增强其它氨基酸的味觉感受反应。甜菜碱的化学结构适合于鱼类的嗅觉和味觉感受器。同时甜菜碱味甘甜，畜禽喜食。3.6 在预混合饲料中甜菜碱与维生素配伍，较胆碱能保持维生素较高的稳定性。维生素之所以不稳定，主要是受持水率、PH值和温度三种因素的影响。氯化胆碱是吸水力很强的酸性物质，是一种对维生素稳定性最有影响的因素。而甜菜碱属于两性化合物，在水溶液中呈中性反应，并具有很强的抗氧化性能，对维生素起保护作用，而且这种效果在高温条件下更明显。4 甜菜碱替代蛋氨酸在动物生产中的应用 甜菜碱替代蛋氨酸是目前人们十分关注的问题。Virtanner等(1995)在肉鸡玉米-豆粕型日粮中(仔鸡和大鸡粗蛋白、蛋氨酸

9、、胆碱分别为21%、19%；0.31%、0.31%；1420mg/kg、1440mg/kg)分别添加0、0.05%、0.1%、0.15%的甜菜碱和蛋氨酸，结论认为，添加甜菜碱肉鸡的增重高于蛋氨酸组。陈学旭等(2002)报道，在肉鸭基础料中用甜菜碱替代蛋氨酸添加量的最佳水平为1/2(1-3周龄)和2/3 (4-6周龄)。吴凡(2002)报道，在肉鸡饲料中添加0.05%甜菜碱能替代0.1%蛋氨酸，根据畜禽饲喂结果表明，1kg甜菜碱可代替3.5kg蛋氨酸。望苏宁等(1997)在肉鸡日粮中添加0.025%的甜菜碱部分代替蛋氨酸，日增重提高了4.71%，料肉比下降了7.10%。陈宝江等(2001)用甜菜

10、碱替代基础日粮中40%的蛋氨酸饲喂肉仔鸡，日增重、成活率差异不显著，试验组综合经济效益提高12.37%。王若军等(1998)在海兰褐鸡产蛋后期用甜菜碱盐酸盐替代日粮中50%或全部单体合成蛋氨酸均可显著(P0.01)提高蛋鸡产蛋高峰后期产蛋率，全期总的产蛋重均显著高于对照组，料蛋比均低于对照组(P0.01)，表明在产蛋高峰后期，甜菜碱盐酸盐在替代50%或100%替代蛋氨酸可缓解产蛋后期产蛋率的下降，从而提高饲料转化效率。王若军等(1999)又报道，用甜菜碱盐酸盐100%替代蛋氨酸，由于破蛋率显著升高，平均蛋重也显著低于对照组和50%替代组，原因不明。张洪友等(1998)试验证明，在蛋种鸡上复合甜

11、菜碱型可以等量替代饲料中添加的蛋氨酸，使成本大大降低，每吨饲料节约12元。 甜菜碱产品类型不同，饲喂肉鸡效果也不同。呙于明等(1997)在肉仔鸡日粮中，前期用甜菜碱产品B(50%的粗品)替代对照组日粮中1/2的蛋氨酸，饲料转化率最好。后期以甜菜碱产品A(纯品)替代2/3的蛋氨酸效果较好，试验中所用的两种甜菜碱产品在肉仔鸡日粮中与50%蛋氨酸的替代效果无显著差异，但表现出粗品甜菜碱的饲喂效果好于纯品的甜菜碱的趋势。 最新的研究和试验表明，在蛋氨酸不足的日粮中，添加甜菜碱和胆碱有部分节约蛋氨酸的作用。对生长鸡和肉仔鸡达到适宜生长，日粮中必须含有0.50%左右的蛋氨酸。郭玉琴等(1996)试验结果表

12、明，基础日粮中蛋氨酸含量0.23%0.25%，胆碱10001200mg/kg的条件下，添加甜菜碱部分替代蛋氨酸后，肉仔鸡增重与饲料报酬与对照组无显著差异。王承民(2002)报道，试验组40%的蛋氨酸用甜菜碱代替，对照组与试验组的日增重分别为54.2g、55.3g，饲料报酬分别为2.05:1和2.02:1，成活率分别为90%和92%，综合经济效益提高19.02%。 甜菜碱不仅为机体提供高效的活性甲基，还可取代蛋氨酸的供甲基效应，具有节约体内蛋氨酸的作用，但甜菜碱并不能代替蛋氨酸用于蛋白质的合成，因此甜菜碱只能部分代替蛋氨酸。椐有关报道，在肉鸡玉米-豆粕型饲料中添加600mg/kg的甜菜碱与添加200mg/kg的蛋氨酸的效果基本相同。金邦荃等(1998)认为当日粮中缺乏胆碱时，甜菜碱可以部分替代蛋氨酸的功能，提供甲基改善生长速度，在日粮中胆碱含量充足时，甜菜碱不能代替蛋氨酸合成蛋白质。李优琴(1998)试验表明，在肉仔鸡配合饲料中甜菜碱部分替代蛋氨酸时，可以取得相似的饲养效果。但完全替代则引起肉仔鸡生产性能下降。 张阳军(19