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看來(lái)沒(méi)有高人出現(xiàn),俺就忽悠一下:
1.甜菜堿的化學(xué)結(jié)構(gòu)及理化特性
甜菜堿(C5H11NO2,化學(xué)名稱三甲胺乙內(nèi)鹽或三甲基甘氨酸)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為(CH3)3N+CH2COO-,分子量117.15,其化學(xué)結(jié)構(gòu)與氨基酸、膽堿相似。
甜菜堿的電荷在分子內(nèi)中和,是中性物質(zhì);甜菜堿分子內(nèi)有三個(gè)有效甲基,熔點(diǎn)高2.93OC,極易溶于水,易溶于甲醇,微溶于乙醇,在氯仿或乙醚中不溶。甜菜堿本身是動(dòng)物體內(nèi)的代謝中間產(chǎn)物,經(jīng)大量試驗(yàn)證明,甜菜堿及其鹽類無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)污染,其小鼠半數(shù)致死量(LD50)在11000mg/kg,對(duì)動(dòng)物無(wú)致畸、致癌、致突變作用,是公認(rèn)的安全物質(zhì)。
2.甜菜堿的功能
2.1 甜菜堿具有供甲基功能
由于甲基是合成蛋氨酸、肉堿、肌酸、磷脂、腎上腺素、DNA和RNA生理作用的物質(zhì)所必需的,以及甲基化反應(yīng)在神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)中所起的作用,人們認(rèn)為生長(zhǎng)期動(dòng)物和成年動(dòng)物都需要穩(wěn)定的甲基供體。
甜菜堿是一種高效甲基載體,能替代蛋氨酸和膽堿的供甲基功能,確保甲基需要,使體內(nèi)需甲基的生化反應(yīng)正常進(jìn)行。甲基是動(dòng)物體內(nèi)各種物質(zhì)代謝不可缺少的重要物質(zhì),動(dòng)物本身幾乎不能合成甲基,必須由飼料供給,甜菜堿、蛋氨酸和膽堿都是有效的甲基供體。
蛋氨酸和膽堿在提供甲基前都必須進(jìn)行活化才能作為甲基供體,膽堿必須先被運(yùn)入線粒體內(nèi), 經(jīng)兩步反應(yīng)后被轉(zhuǎn)變?yōu)樘鸩藟A方能其甲基容易轉(zhuǎn)移。由于飼料中含有的離子載體、抗球蟲(chóng)藥及其化合物的干擾,抑制膽堿進(jìn)入線粒體內(nèi)的運(yùn)輸系統(tǒng),故膽堿在線粒體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)率非常低,蛋氨酸也必須經(jīng)甲基循環(huán)轉(zhuǎn)變成S-腺苷蛋氨酸才能作為甲基供體。
甜菜堿從分子結(jié)構(gòu)上看,甲基數(shù)量最多,可以直接提供有效活性甲基,使高半胱氨酸甲基化,形成內(nèi)源蛋氨酸,內(nèi)源蛋氨酸通過(guò)甲基循環(huán)形成S-腺苷蛋氨酸,再釋放甲基,來(lái)確保各種生化反應(yīng)(核酸、氨基酸、脂肪的代謝)的甲基需要,所以添加甜菜堿減少飼料中蛋氨酸和膽堿的用量降低飼料成本。
從純理論上計(jì)算1千克97%的甜菜堿的替代50%膽堿2.31千克或替代99%的蛋氨酸3.73千克,由于甜菜堿用量少,價(jià)格低,在使用上較為經(jīng)濟(jì),但是一些最新研究表明甜菜堿和膽堿并不能完全代替膽堿合成卵磷脂。作為飼料添加劑的甜菜堿不要過(guò)分考慮替代膽堿和蛋氨酸,用作甲基供體時(shí)可以替代,主要還是作為生長(zhǎng)促進(jìn)劑和誘食劑使用。
2.2 促進(jìn)脂肪代謝,抑制脂肪肝
甜菜堿通過(guò)促進(jìn)體內(nèi)磷脂的合成,一方面降低了肝臟中脂肪生成酶的活性,另一方面又促進(jìn)了肝臟中脂蛋白的合成,其中極低密度脂蛋白作來(lái)運(yùn)載內(nèi)源性甘油三酯的主要載脂蛋白,從而促進(jìn)了肝臟中脂肪的遷移,降低了肝臟中甘油三酯的含量。甘油三酯占動(dòng)物體脂大約99%,是動(dòng)物體儲(chǔ)存能量的主要形式,它的分解過(guò)程就是體脂的降解過(guò)程。血清甘油三酯的含量降低說(shuō)明脂肪分解加強(qiáng),并直接反映在腹脂率的降低上。從上述可以看出,甜菜堿通過(guò)促進(jìn)脂肪分解和抑制脂肪的生成這兩個(gè)方面降低體脂起到抗脂肪肝的作用。
試驗(yàn)表明;飼喂甜菜堿的幼禽體內(nèi)脂肪低于飼喂膽堿和蛋氨酸的幼禽,且肉質(zhì)松軟,味道可口,比喂蛋氨酸肉量提高3.7%,免疫功能增強(qiáng)。
2.3 調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓,減少應(yīng)激反應(yīng),確保動(dòng)物正常生長(zhǎng)
生物在高滲透壓環(huán)境下,會(huì)蓄積各種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。甜菜堿是其中一種,它對(duì)體內(nèi)滲透壓激變有緩沖作用,與離子載體抗球蟲(chóng)藥一起使用,能夠保護(hù)腸道細(xì)胞,確保細(xì)胞膜的正常功能和腸道吸收,提高抗球蟲(chóng)藥效果,并且保持糞便較低水分,對(duì)改變雞舍衛(wèi)生也有好處。
2.4甜菜堿可作誘食劑
甜菜堿能刺激動(dòng)物的嗅覺(jué)和味覺(jué),是一種很好的誘食劑,特別是對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物具有提高攝食量及成活率,降低餌料系數(shù),促進(jìn)生長(zhǎng)有良好功效。
在水產(chǎn)飼料中加入0.1%~0.5%的甜菜堿,對(duì)所有的魚(yú)類和甲殼類動(dòng)物的嗅覺(jué)和味覺(jué)均具有強(qiáng)烈的刺激作用,與氨基酸具有較高的引誘作用,增強(qiáng)了氨基酸的引誘效果,同時(shí),提高了水產(chǎn)飼料的適口性,能增強(qiáng)抗病能力和免疫力,促進(jìn)生長(zhǎng)和加強(qiáng)生理脫殼,提高成活率并改善飼料的利用率。
試驗(yàn)表明:甜菜堿對(duì)螃蟹、龍蝦等甲克類動(dòng)物的攝食起刺激作用,可強(qiáng)烈影響鰻魚(yú)的攝食行為。在虹鱒魚(yú)和鯉魚(yú)的配合飼料添加甜菜堿,餌料利用率提高20%以上,鯉魚(yú)的日增重提高40%以上,羅氏沼蝦的產(chǎn)量提高20%河蟹的成活率提高25%,產(chǎn)量提高36%,同時(shí)可預(yù)防草魚(yú)的脂肪肝,有利于蝦殼成長(zhǎng)。
2.5甜菜堿與維生素配伍,較膽堿能保持維生素的穩(wěn)定性
眾所周知,氯化膽堿是破壞維生素的主要因素,由于膽堿本身吸水性大,且氯化物酸性強(qiáng),會(huì)使飼料中的維生素很不穩(wěn)定,使用中性而吸濕性小的甜菜堿可避免這種作用(見(jiàn)表1甜菜堿與膽堿對(duì)維生素貯存穩(wěn)定性的影響)。
表1 甜菜堿與膽堿對(duì)維生素貯存穩(wěn)定性的影響
維生素種類 貯存期(天) 預(yù)混料中維生素的存留率(%)
添加膽堿 添加甜菜堿
維生素A 0 100 100
14 67 77
28 27 79
70 5 67
維生素B1 0 100 100
10 73 100
21 69 91
25 56 71
70 47 71
維生素B6 0 100 100
14 30 73
28 15 41
70 15 39
維生素K3 0 100 100
21 8.2 100
42 5.5 97
3.甜菜堿的生產(chǎn)工藝
甜菜是提取天然甜菜堿的主要原料,其提取工藝主要是離子排斥法,應(yīng)用聚乙烯-二乙烯樹(shù)脂色譜分離柱,洗脫出的甜菜堿母液,經(jīng)蒸發(fā)、濃縮、三段結(jié)晶、過(guò)濾制得純度約98%的無(wú)水或一水甜菜堿。
化學(xué)合成一般采用氯乙酸和三甲胺為原料在液堿中進(jìn)行常壓反應(yīng),甜菜堿母液經(jīng)蒸餾、鹽酸酸化、濃縮、結(jié)晶、過(guò)濾成甜菜堿鹽酸鹽,其有效成份含量為75%左右;或母液經(jīng)濃縮、脫鹽、吸附處理后再制得純甜菜堿吸附劑產(chǎn)品?;瘜W(xué)合成的主要反應(yīng)如下:
(CH3)3N +CICH2COOH+NaOH→(CH3)3N+CH2COO-+NaCI+H2O
(CH3)3N+CH2COO-+HCI→[(CH3)N+CHCOO-]•HCI(甜菜堿鹽酸鹽)
4. 甜菜堿在飼養(yǎng)中的效果
4.1肉雞飼料
朱建平等(1997)研究認(rèn)為,肉雞配合飼料中添加甜菜堿后,可以節(jié)約飼料成本10元/噸左右,Vogt等(1993)等在肉用仔雞飼料中添加200mg/kg甜菜堿,增重提高4%,飼料轉(zhuǎn)化率提高2%,并且能有效改善肉質(zhì),降低脂肪的含量。
試驗(yàn)表明:添加0.06%的甜菜堿與添加0.11%蛋氨酸,對(duì)肉雞增重可取得相同效果,且肉料比相近,說(shuō)明可有效地替代一部分蛋氨酸。浙江大學(xué)占秀安(2000)對(duì)肉雞試驗(yàn)表明,添加甜菜堿可顯著提高肉雞生長(zhǎng)速度和飼料轉(zhuǎn)化率,分別為7.20%和6.81%,提高肌細(xì)胞RNA含量15.21%,降低血清尿酸濃度10.96%;浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)汪以真等(1998)利用甜菜堿對(duì)肉雛雞進(jìn)行試驗(yàn)表明,日糧缺乏蛋氨酸時(shí)添加甜菜堿可改善肉雛雞的生長(zhǎng),提高飼料利用率,顯著提高肉雞胸肌率,增加骨肉中肌酸和肌酸酐含量,改善肉質(zhì),并于1999年對(duì)肉鴨試驗(yàn)得到相似的結(jié)果。
生產(chǎn)中人們必須清醒地認(rèn)識(shí)到,除了作為甲基供體之外,膽堿、蛋氨酸和甜菜堿各有其不同或相互不能替代的代謝作用。用甜菜堿完全替代蛋氨酸會(huì)引起肉用仔雞生產(chǎn)性能下降。因此,生產(chǎn)者必須根據(jù)日糧的組成來(lái)確定替代量,而不能盲目地用甜菜堿完全代替膽堿和蛋氨酸。
4.2蛋雞飼料
產(chǎn)蛋期能提高蛋雞的產(chǎn)蛋性能,提高產(chǎn)蛋率,降低料蛋比和增加抗球蟲(chóng)藥療效,提高雞蛋黃的著色效果。浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)陳瓔等(1998)在對(duì)產(chǎn)蛋雞試驗(yàn)后表明,甜菜堿能顯著提高產(chǎn)蛋率、蛋重和蛋黃相對(duì)重,明顯降低產(chǎn)蛋雞腹脂沉積和肝脂肪含量;美國(guó)James(1992)通過(guò)肉雞試驗(yàn)證明,在飼料基礎(chǔ)成分相同的情況下,添加甜菜堿的飼料有效率是添加蛋氨酸的2.35倍,Remus等做了類似的試驗(yàn),得出相近的結(jié)果。
Raicin等(1995)報(bào)道,日糧中添加100mg/k甜菜堿,可顯著地提高蛋雞的生產(chǎn)性能。鄭長(zhǎng)峰等(1998)在蛋雞日糧中添加1000mg/k甜菜堿,產(chǎn)蛋率提高11.08%,料蛋比降低10.36%,蛋重隨日糧中甜菜堿遞增而呈上升趨勢(shì);甜菜堿具有降低破蛋和異常蛋的作用(P﹤0.05),可改進(jìn)蛋品質(zhì),促進(jìn)濃蛋白和蛋黃的合成(P﹤0.05),降低蛋黃中膽固醇含量。
4.3豬飼料
在仔豬中應(yīng)用甜菜堿可促進(jìn)仔豬采食量,穩(wěn)定腸道的滲透壓和其他正常功能,有效地預(yù)防仔豬腹瀉。在生長(zhǎng)豬飼料中應(yīng)用甜菜堿可提高日增重和飼料利用率,并明顯改善胴體的品質(zhì),被膘厚下,眼積面積增大,腹脂率下降。
有試驗(yàn)表明,在仔豬日糧中添加甜菜堿能提高采食量和生長(zhǎng)速度,減少豬腹瀉;浙江大學(xué)許梓榮等(1998)、汪以真等(1999)對(duì)不同生長(zhǎng)階段的杜長(zhǎng)大三元豬和江蘇省句容農(nóng)業(yè)學(xué)校邢軍等(1999)對(duì)長(zhǎng)×小梅雜種豬進(jìn)行試驗(yàn)研究,結(jié)果和以上基本相似。
4.4水產(chǎn)飼料
甜菜堿是一種理想的水產(chǎn)飼料添加劑。不僅有效提高魚(yú)蝦的成活率,促進(jìn)魚(yú)下生長(zhǎng),減少飼料浪費(fèi),降低飼料系數(shù),同時(shí)還可以改善魚(yú)體的肉質(zhì),降低魚(yú)體的含脂率。
江西省贛州地區(qū)水產(chǎn)所報(bào)道(1992),草魚(yú)配合飼料中添加甜菜堿可明顯降低草魚(yú)肝臟脂肪含量,能有效預(yù)防脂肪肝疾病。山西太原晉陽(yáng)湖魚(yú)場(chǎng)和神頭虹鱒魚(yú)場(chǎng)試驗(yàn)表明,在鯉魚(yú)、虹鱒魚(yú)餌料中添加0.1%~0.3%的甜菜堿,采食量顯著提高,增重提高10%~30%,餌料系數(shù)降低13.5%~20%,飼料轉(zhuǎn)化率提高10%~30%,同時(shí)發(fā)現(xiàn)還能減緩應(yīng)激反應(yīng),提高魚(yú)成活率。
5. 飼料中甜菜堿的添加方法及注意事項(xiàng)
5.1正確使用甜菜堿、蛋氨酸和膽堿
以上三者都是動(dòng)物體內(nèi)甲基供體,僅在提供甲基這一方面,三者可以相互替代,但在蛋氨酸合成蛋白質(zhì),膽堿合成卵磷脂方面不可以替代,因此要避免本末倒置,造成不良影響。
5.2在不同動(dòng)物中選擇合適的添加量(見(jiàn)表2)
表2 推薦添加量(復(fù)合甜菜堿35%左右)
動(dòng)物種類 復(fù)合甜菜堿添加范圍(千克/噸)
仔豬 0.2-2.0
生長(zhǎng)育肥豬 0.1-1.5
肉雞 1.0-1.5
蛋雞 1.0-1.5
肉鴨 0.5-1.5
蛋鴨 0.5-1.5
犢牛 1.0-5.0
水產(chǎn)動(dòng)物 1.0-4.0
目前甜菜堿在畜禽、水產(chǎn)配合飼料中已普遍使用,但在家禽配合飼料中作為替代部分DL-蛋氨酸使用時(shí),應(yīng)正確添加,防止添加掌握不當(dāng)而造成一定的負(fù)面影響。由于甜菜堿本身不能代替蛋氨酸,它只有提供甲基的功能,從而可節(jié)省部分蛋氨酸,故在使用時(shí),一般應(yīng)保證飼料中含有一定的蛋氨酸,并在此基礎(chǔ)上替代部分DL-蛋氨酸,其添加量替代比例根據(jù)日糧中蛋氨酸含量、原DL-蛋氨酸添加量、動(dòng)物品種與年齡階段而定,DL-蛋氨酸與甜菜堿效價(jià)比一般按純品計(jì)為1:2。
5.3甜菜堿在魚(yú)飼料中的合理應(yīng)用
甜菜堿對(duì)魚(yú)類有多種的作用效果且使用方便,較為經(jīng)濟(jì),是一種比較適宜的飼料添加劑,可完全替代抗生素等促生長(zhǎng)劑和一些進(jìn)口的誘食劑。在魚(yú)飼料中,應(yīng)有足夠的含量和使用限,才能有較好的作用效果。
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