甜菜堿的作用機(jī)理及在養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用

曹錦萍

甜菜堿的作用機(jī)理及在養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用

(作者：山東省畜禽良種推廣中心 250022(俁世忠)；山東農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院 271018(祝平))

　　摘要：甜菜堿用作飼料添加劑在國(guó)外已有近20年的歷史，近幾年在我國(guó)愈來(lái)愈受到動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)專家的重視。并在畜禽養(yǎng)殖業(yè)的應(yīng)用方面取得了較明顯的成績(jī)。本文就甜菜堿的化學(xué)結(jié)構(gòu)、理化特性、營(yíng)養(yǎng)生理作用以及在畜禽業(yè)中的應(yīng)用等作了較為詳細(xì)的敘述，以供大家借鑒。

　　甜菜堿在動(dòng)物體內(nèi)普遍存在，甜菜是含甜菜堿最多的植物。近年來(lái)，甜菜堿在畜禽業(yè)中應(yīng)用愈來(lái)愈受到重視。這是因?yàn)樘鸩藟A在生物機(jī)體代謝中可提供活性甲基，與半胱氨酸構(gòu)成甲基轉(zhuǎn)移酶，參與甲基反應(yīng)，故有“生命甲基化劑”之稱。另外，具有提供活性甲基功能的還有氯化膽堿和蛋氨酸。但甜菜堿做為無(wú)毒、無(wú)污染、無(wú)殘留的新型營(yíng)養(yǎng)再分配劑，克服了β-–腎上腺素能激動(dòng)劑等營(yíng)養(yǎng)再分配劑引起的應(yīng)激大、殘留嚴(yán)重、肉質(zhì)下降等一系列弊端。

　　1甜菜堿化學(xué)結(jié)構(gòu)及理化特性

　　甜菜堿化學(xué)名為三甲基甘氨酸，系一種季氨型生物堿，分子式C5H12NO2，分子量為117.5，分子結(jié)構(gòu)具有兩個(gè)特點(diǎn)：一是電荷在分子內(nèi)分布呈中性；二是具有三個(gè)活性甲基。其外觀呈流動(dòng)性、微棕色結(jié)晶粉末，味道甘甜，易吸潮，能溶于水和醇，水溶液呈中性，熔點(diǎn)293℃，能耐200℃以下的高溫，具有很強(qiáng)的抗氧化性能。此外，甜菜堿還具有保濕性。

　　2甜菜堿的營(yíng)養(yǎng)生理作用機(jī)制

　　2.1甜菜堿為機(jī)體提供高效的活性甲基   經(jīng)過(guò)多年研究發(fā)現(xiàn)，甜菜堿做為動(dòng)物體內(nèi)的一種中間代謝產(chǎn)物，間接參與了動(dòng)物蛋白質(zhì)和脂肪代謝。從其生理作用機(jī)制來(lái)看，甜菜堿在動(dòng)物體內(nèi)是通過(guò)提供甲基，合成多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)間接參與體內(nèi)的許多生理代謝過(guò)程。甲基是合成蛋白質(zhì)、肉堿、肌酸、磷脂、腎上腺素、核糖核酸和脫氧核糖核酸等動(dòng)物體眾多具有重要生理活性的物質(zhì)所必須的基團(tuán)，而動(dòng)物體主要甲基供體之一的膽堿不能提供甲基，需要通過(guò)細(xì)胞線粒體將其轉(zhuǎn)化為甜菜堿后，才能具有供甲基能力，合成脂蛋白、氨基酸等物質(zhì)，因此，當(dāng)飼料中膽堿供應(yīng)不足時(shí)，添加甜菜堿有部分替代膽堿的作用。日糧中適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充甜菜堿可以替代另一主要甲基供體－蛋氨酸的供甲基作用，從而節(jié)約蛋氨酸，提高蛋白質(zhì)利用率。甜菜堿提供甲基的能力還可以促進(jìn)動(dòng)物體內(nèi)肉堿的合成，提高脂肪代謝強(qiáng)度。

　　2.2甜菜堿抑制脂肪沉積，提高產(chǎn)肉量及肉的品質(zhì)

　　早期研究表明，甜菜堿具有一定的抗脂肪效應(yīng)，日糧中添加甜菜堿，會(huì)使生長(zhǎng)雞體內(nèi)脂肪下降，蛋白質(zhì)含量增加。甜菜堿能提供甲基給甲基氨基乙醇而生成膽堿，膽堿在酯類代謝中發(fā)揮重要作用，從而促進(jìn)脂肪酸氧化和磷脂的生成，提高酯類的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，甜菜堿通過(guò)促進(jìn)體內(nèi)磷脂的合成，一方面減低了肝臟中的脂肪酶的活性，另一方面，有促進(jìn)肝臟中載脂蛋白的合成，其中極低密度脂蛋白是用來(lái)運(yùn)載內(nèi)源性甘油三酯的主要載體蛋白，促進(jìn)肝中脂肪的遷徙，從而降低肝中甘油三酯的含量。

　　2.3 甜菜堿參與氨基酸、蛋白質(zhì)代謝

　　甜菜堿與蛋氨酸的代謝有密切的關(guān)系，一方面甜菜堿通過(guò)提供甲基降低蛋氨酸的供甲基消耗；另一方面，甜菜堿通過(guò)增加高半胱氨酸－S－甲基轉(zhuǎn)移酶活性，促進(jìn)了高半胱氨酸的轉(zhuǎn)化，具有凈增蛋氨酸的功效。據(jù)研究，甜菜堿能使動(dòng)物肝臟和肌肉中粗蛋白含量、RNA/DNA比率顯著升高，而血清尿酸含量明顯下降，這說(shuō)明甜菜堿促進(jìn)了體內(nèi)蛋白質(zhì)合成，降低了蛋白質(zhì)的分解，使組織中蛋白質(zhì)沉積增加，其機(jī)制可能是甜菜堿通過(guò)增強(qiáng)機(jī)體的甲基代謝，加速了RNA的加工和修飾過(guò)程。

　　2.4甜菜堿做為調(diào)節(jié)滲透壓的物質(zhì)

　　甜菜堿對(duì)滲透壓的激變具有緩沖作用。當(dāng)外界滲透壓發(fā)生激變時(shí)，甜菜堿能被細(xì)胞吸收以維持正常的滲透壓平衡，同時(shí)防止細(xì)胞中水分的流失和鹽類的侵入。仔豬腹瀉或家禽感染球蟲(chóng)病常會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物脫水和腸道離子及滲透壓的失調(diào)。這時(shí)機(jī)體對(duì)甲基的需要量增加，因此此時(shí)機(jī)體需要甲基化反應(yīng)，以建立免疫防衛(wèi)機(jī)制。此外，甜菜堿通過(guò)提高細(xì)胞膜Na/K泵的功能有效的防止水分的損失，防止腹瀉引起的高血鉀癥，對(duì)維護(hù)和穩(wěn)定動(dòng)物腸道離子平衡和機(jī)能起到非常重要的作用。

　　2.5甜菜堿具有抗應(yīng)繳和提高免疫力的效應(yīng)

　　甜菜堿有明顯的鎮(zhèn)靜作用，增強(qiáng)巴比妥的催眠作用和抗傷害性刺激及解熱作用。雞體極易感染球蟲(chóng)，影響腸道離子平衡，抗球蟲(chóng)藥雖然能改變寄生蟲(chóng)細(xì)胞的離子濃度而殺死寄生蟲(chóng)，但同樣影響了宿主細(xì)胞，尤其是腸道離子濃度從而影響腸道正常功能。而甜菜堿提供甲基作為細(xì)胞滲透保護(hù)劑，能維持動(dòng)物細(xì)胞正常的滲透壓，防止細(xì)胞中水分流失導(dǎo)致的脫水，穩(wěn)定腸道離子平衡。從而提高雞體的抵抗力。

　　2.6甜菜堿對(duì)神經(jīng)內(nèi)分泌的影響

　　研究發(fā)現(xiàn)，甜菜堿能顯著提高育肥豬血清中生長(zhǎng)激素水平。甜菜堿通過(guò)提高甲基，有助于天氡氨酸同N－甲基－天氡氨酸（NMDA）受體的轉(zhuǎn)換，另一方面，甜菜堿在轉(zhuǎn)甲基過(guò)程中形成甘氨酸促進(jìn)了NMDA受體的激活，這樣甜菜堿通過(guò)激活下丘腦NMDA受體，增強(qiáng)了下丘腦的內(nèi)分泌機(jī)能，從而促進(jìn)了下丘腦激素的釋放。下丘腦激素又作用于腺垂體腺苷酸環(huán)化酶－cAMP－蛋白激酶系統(tǒng)，促進(jìn)腺垂體釋放GH、FSH和LH等激素。

　　2.7 甜菜堿對(duì)飼料中維生素的穩(wěn)定作用

　　維生素的穩(wěn)定性差，易受光、熱、濕的影響，隨時(shí)間的延長(zhǎng)也會(huì)逐漸損耗，尤其是在飼料加工、儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中，大多數(shù)維生素都或多或少在效價(jià)上存在降低現(xiàn)象。此外，氯化膽堿由于吸水性大，酸性強(qiáng)，往往是影響破壞維生素的主要原因。而甜菜堿具有較強(qiáng)的保濕性，能增強(qiáng)維生素的穩(wěn)定性，防止脂溶性維生素A、D、E、K的氧化，保護(hù)其效價(jià)。研究表明，在雞用預(yù)混料中分別對(duì)甜菜堿和氯化膽堿進(jìn)行維生素穩(wěn)定試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在20～25℃時(shí)，甜菜堿能提高維生素A、K3、B1、B6在貯存過(guò)程中的穩(wěn)定性，并發(fā)現(xiàn)溫度愈高，甜菜堿的作用性愈強(qiáng)，用甜菜堿成功全部代替日糧中膽堿是較經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法。

　　3 甜菜堿在養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用

　　3.1 在養(yǎng)禽業(yè)中的應(yīng)用

　　3.1.1 促進(jìn)機(jī)體生長(zhǎng)

　　配合飼料中天然膽堿的含量足夠家禽所必需的膽堿需要量，甲基供體部分完全能由甜菜堿取代，據(jù)K.R.Lowry等報(bào)道，雞膽堿需要量的75％必須供給，25％可由甜菜堿代替。Gius等（1950）發(fā)現(xiàn)，雛雞體內(nèi)維生素B不足時(shí)，添加甜菜堿的促生長(zhǎng)優(yōu)于膽堿。James（1993）證實(shí)，在基礎(chǔ)日糧成分相同的情況下，添加甜菜堿對(duì)肉雞促生長(zhǎng)，提高飼料利用率的效果是蛋氨酸的23倍。在瑞典，添加0.06％甜菜堿，其促生長(zhǎng)和提高飼料轉(zhuǎn)化率的效果與0.11％蛋氨酸的相同。添加2.0kg/t時(shí)，其效果明顯優(yōu)于添加等量的蛋氨酸的效果。應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，甜菜堿節(jié)約蛋氨

　　酸的效果與飼料中蛋氨酸、粗蛋白和能量水平有關(guān)。飼料中蛋氨酸超過(guò)0.1％－0.5％時(shí)，動(dòng)物食欲就會(huì)減弱，而用甜菜堿替代部分蛋氨酸，則可減緩過(guò)量所引起的不良反應(yīng)。

　　3.1.2促進(jìn)雞體脂肪代謝，改善胴體品質(zhì)

　　飼用甜菜堿的幼禽脂肪分布比較分散，肉質(zhì)疏松，腹脂減少，胸肌率提高，味道可口。通過(guò)添加雞體明顯提高肌紅蛋白含量，改善肉色，增加肌酸、肌酸酐含量和肌肉大理石紋評(píng)分等指標(biāo)，改善肉質(zhì)風(fēng)味。美國(guó)的生產(chǎn)結(jié)果表明， 玉米－豆粕型飼料中添加甜菜堿對(duì)提高肉雞胸肌率，減少腹脂沉積的效果優(yōu)于蛋氨酸。肌間脂肪、肌酸酐和肉堿是衡量肉質(zhì)風(fēng)味的主要指標(biāo)，后3項(xiàng)都是甲基化產(chǎn)物。對(duì)0～4周齡肉雛雞的研究表明，與對(duì)照組相比，添加甜菜堿，肌間脂肪和胸肌粗脂肪各有提高，與添加蛋氨酸組相比，上述兩項(xiàng)指標(biāo)也都有所提高。

　　3.1.3 提高抗球蟲(chóng)和抗腹瀉的能力

　　感染球蟲(chóng)病的肉雞，其蛋白質(zhì)、碳水化合物的消化不充分，脂血素吸收受阻，機(jī)體抵抗力下降，易感染其它疾?。═eng 等，1981）。甜菜堿能提高鹽霉素抗球蟲(chóng)的療效，使腸道受損程度降低，。肉雞感染球蟲(chóng)病時(shí)，添加甜菜堿（1.5kg/t）能明顯提高抗球蟲(chóng)病的效果，促進(jìn)肉雞生長(zhǎng)，而蛋氨酸和膽堿則無(wú)此效果。Matthews等（1995）證實(shí)，55mg/kg莫能菌素能有效的防止感染球蟲(chóng)病雞死亡，但不能改善飼料利用率，而55mg/kg莫能菌素＋0.1％甜菜堿，卻能明顯提高肉雞的飼料利用率。

　　3.2在養(yǎng)豬業(yè)中的應(yīng)用

　　3.2.1做為減肥劑

　　芬蘭、澳大利亞和美國(guó)所作的試驗(yàn)結(jié)果表明，在60～95kg肥育豬飼料中，添加1.0～2.0kg/t甜菜堿，明顯降低豬背膘厚度，顯著增加眼肌面積，越到生長(zhǎng)后期效果越明顯；當(dāng)添加量為1.25kg/t時(shí)，飼喂2周后背膘厚度幾乎不再增加，而對(duì)照組則呈不斷增加趨勢(shì)。澳大利亞Bung公司研究結(jié)果表明，添加甜菜堿1.0kg/t可顯著提高胴體瘦肉率。但對(duì)育肥豬的作用效果存在性別差異，提高瘦肉率的效果小母豬優(yōu)于閹公豬。通過(guò)添加促進(jìn)脂肪分解，減少體脂沉積，改善了肉質(zhì)風(fēng)味。

　　3.2.2 對(duì)豬生長(zhǎng)的影響

　　甜菜堿對(duì)早期斷奶仔豬具有防止腹瀉的作用，斷奶時(shí)仔豬遭受的一大應(yīng)激，常導(dǎo)致采食量減少、腹瀉和生長(zhǎng)性能下將，甚至死亡。眾多研究表明，在斷奶仔豬飼糧中添加甜菜堿后，它會(huì)主動(dòng)進(jìn)入腸道組織細(xì)胞，維持腸道的正常機(jī)能，有效的防止腹瀉，并可提高采食量和日增重。許梓榮等（1998 ），汪以真等（1999）報(bào)道，在玉米－豆粕型飼糧中添加甜菜堿可明顯提高豬血清中的生長(zhǎng)激素（GH）的含量，具有促進(jìn)生長(zhǎng)的作用。甜菜堿現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于畜禽業(yè)中，但有關(guān)甜菜堿對(duì)豬采食量、日增重和飼料利用效率影響的研究結(jié)果報(bào)道不一。

　　綜上所述，其應(yīng)用效果與日糧種類、膽堿和蛋氨酸水平、甜菜堿產(chǎn)品類型、添加劑量和飼養(yǎng)階段等因素有關(guān)。甜菜堿是具有應(yīng)用價(jià)值和前景廣泛的飼料添加劑，它的使用不僅可以降低飼料成本、提高生產(chǎn)性能，為養(yǎng)殖戶帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且甜菜堿廠廢液是提取甜菜堿的主要原料，應(yīng)用甜菜堿又是變廢為寶，合理利用自然資源。

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來(lái)源：《養(yǎng)殖技術(shù)顧問(wèn)》2007年10期

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