【科普問(wèn)答】說(shuō)說(shuō)您在使用甜菜堿過(guò)程中遇到的問(wèn)題

apple12151007 · 發(fā)表于 2010-11-26 11:37:11

說(shuō)說(shuō)您在使用甜菜堿過(guò)程中遇到的問(wèn)題

　　—畜牧人科普問(wèn)答活動(dòng)

　　甜菜堿的使用一直是飼料行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)，網(wǎng)友對(duì)甜菜堿使用的相關(guān)問(wèn)題格外關(guān)心，因此近日我們?cè)谔鸩藟A類(lèi)專(zhuān)區(qū)推出了“說(shuō)說(shuō)您在使用甜菜堿過(guò)程中遇到的問(wèn)題!”這個(gè)調(diào)查。
　　調(diào)查以論壇首頁(yè)每日推薦的形式發(fā)起，自2010年11月22日-24日止，期間得到了廣大網(wǎng)友的支持，共計(jì)收到50多個(gè)主題帖，提出的問(wèn)題也涵蓋很多方面，從中我們篩選出一些具有代表性的問(wèn)題，請(qǐng)濰坊祥維斯化學(xué)品有限公司的相關(guān)專(zhuān)家給大家一一解答。
　　今后，論壇將不定期舉辦類(lèi)似活動(dòng)，期待大家的參與。

　　

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2010-12-21 11:49 上傳

　　調(diào)查內(nèi)容(問(wèn)題集錦)如下：
　　問(wèn)題來(lái)源：中國(guó)畜牧人網(wǎng)站各位網(wǎng)友

　　問(wèn)題一：請(qǐng)教甜菜堿的生產(chǎn)工藝?
　　答：反應(yīng)原理：
　　1、 ClCH2COOH+NaOH→ClCH2COONa+H2O
　　2、 ClCH2COONa+(CH3)3N→(CH3)3N+CH2COO-+NaCl
　　中間是嚴(yán)格的控制過(guò)程，溫度、壓力、摩爾比、加料速度、ph值等等。
　　2式反應(yīng)完成后，就生成了甜菜堿以及主要副產(chǎn)品NaCl，此時(shí)將甜菜堿從反應(yīng)液中完全提取出來(lái)，干燥、包裝，就得到了所謂純品甜菜堿，市場(chǎng)上常叫做無(wú)水甜菜堿，含量可達(dá)98%以上。因?yàn)樘鸩藟A具有易吸潮、結(jié)塊特性，有的生產(chǎn)廠家進(jìn)行了防潮處理，所以市場(chǎng)上常見(jiàn)有含量為96%、93%、91%的無(wú)水甜菜堿劑型;因?yàn)樘鸩藟A具有極高的水溶性，在國(guó)外一些地區(qū)，還可見(jiàn)甜菜堿水溶液劑型，以飲水的方式喂給畜禽，主要目的是緩解雛禽、幼畜應(yīng)激、腹瀉的發(fā)生率，促進(jìn)畜禽健康，提高成活率。
　　無(wú)水甜菜堿與副產(chǎn)品的分離、提純技術(shù)含量高，設(shè)備昂貴，能耗也高，所以純品甜菜堿售價(jià)遠(yuǎn)高于甜菜堿鹽酸鹽，因此在飼料生產(chǎn)中尚未得到廣泛應(yīng)用。
　　為了降低成本生產(chǎn)了甜菜堿鹽酸鹽，就是在2式反應(yīng)完成后，控制摩爾比，ph值等等一系列環(huán)節(jié)滴加鹽酸進(jìn)去，以共價(jià)鍵的形式與甜菜堿結(jié)合，生成甜菜堿鹽酸鹽，此時(shí)分離提純的過(guò)程相對(duì)較為簡(jiǎn)單，成本低，這就是為什么現(xiàn)在甜菜堿鹽酸鹽廣泛應(yīng)用的原因。純品甜菜堿鹽酸鹽也具有吸潮、流動(dòng)性較差的缺點(diǎn)，目前市場(chǎng)上98%甜菜堿鹽酸鹽都具有這樣的缺陷，流散性不好，使用起來(lái)不方便，添加到飼料中混合均勻度得不到保障。針對(duì)這些問(wèn)題，濰坊祥維斯化學(xué)品有限公司開(kāi)發(fā)生產(chǎn)了賽維堿，甜菜堿鹽酸鹽含量為95%，具有不吸潮、不結(jié)塊、流散性好等特點(diǎn)，幾年來(lái)已在飼料生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。

　　問(wèn)題二：請(qǐng)教天然甜菜堿和合成甜菜堿的區(qū)別?
　　答：兩者之間最大的區(qū)別在于所謂來(lái)源的不同，一種是從天然物質(zhì)中提取的，如甜菜堿可以從甜菜制糖以后的糖渣中進(jìn)行提取，這也是甜菜堿得名的由來(lái);另一種是化工合成的，用到的主要原料為氯乙酸和三甲胺。有人認(rèn)為天然的物質(zhì)就是好的，其實(shí)這里面存在著很大的偏見(jiàn)，拿天然甜菜堿來(lái)說(shuō)，從糖渣中提取甜菜堿的過(guò)程本身就是一個(gè)工業(yè)加工過(guò)程，免不了使用萃取劑等一些化學(xué)原料。從本質(zhì)上來(lái)講兩者是完全相同的，分子式都是C5H11NO2，如果兩種產(chǎn)品都能做到百分之百的純品，那從理論上講它們是毫無(wú)差別的。現(xiàn)實(shí)中，無(wú)論天然甜菜堿抑或是合成甜菜堿都做不到百分之百的純度，所以，質(zhì)量的好壞關(guān)鍵在于控制環(huán)節(jié)。舉例來(lái)說(shuō)，我們出口到美國(guó)的醫(yī)藥級(jí)甜菜堿就是化工合成的，而國(guó)外一些天然甜菜堿只能作為飼料添加劑來(lái)使用，而達(dá)不到醫(yī)藥級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。所以說(shuō)關(guān)鍵在于重金屬、副產(chǎn)品、有毒有害物質(zhì)的控制，而不是來(lái)源。

　　問(wèn)題三：甜菜堿的使用對(duì)象有哪些?另外如何選擇甜菜堿產(chǎn)品，應(yīng)該從哪些方面考慮?
　　答：甜菜堿具有的作用有：a為畜禽生長(zhǎng)提供高效的活性甲基，可部分替代蛋氨酸和膽堿節(jié)省養(yǎng)殖成本;b減少脂肪沉積，預(yù)防脂肪肝，提高瘦肉率;c緩解應(yīng)激，維持滲透壓平衡，提高機(jī)體細(xì)胞對(duì)高鹽、高滲環(huán)境的耐受能力;d保護(hù)腸道，減少腹瀉，提高抗球蟲(chóng)藥的療效;e對(duì)魚(yú)蝦有良好誘食作用，增強(qiáng)魚(yú)蝦抗?jié)B透壓激變的能力。
　　甜菜堿在畜、禽、反芻動(dòng)物、水產(chǎn)動(dòng)物生產(chǎn)中應(yīng)用均可獲得良好的效果。以98%甜菜堿鹽酸鹽為例，建議添加量如下：

產(chǎn)品	添加量（kg/噸全價(jià)料）
98％鹽酸甜菜堿	畜、禽：0.5～1.5；反芻：0.5～2.5；水產(chǎn)：1～15

　　僅用以部分替代蛋氨酸時(shí)：在全價(jià)料中，按照98%甜菜堿鹽酸鹽與蛋氨酸1：1.5～2的比例，替代飼料中固體蛋氨酸添加量的20～30%，或由營(yíng)養(yǎng)專(zhuān)家酌情增減。
　　那么如何選用甜菜堿呢?目前市場(chǎng)上的甜菜堿良莠不齊，假貨、含量不足的產(chǎn)品層出不窮。建議大家一是選用大廠家的產(chǎn)品，品質(zhì)相對(duì)會(huì)更有保證;二是選擇更容易進(jìn)行真假鑒別的劑型，復(fù)合甜菜堿加了大量載體對(duì)于檢測(cè)干擾很大;三是選擇使用方便，流散性好，在飼料中混合均勻度高的產(chǎn)品;四是選用性?xún)r(jià)比更高的產(chǎn)品，要記住我們要買(mǎi)的是甜菜堿而不是一些不知道名堂的所謂增效劑，而白白浪費(fèi)了金錢(qián)。

　　問(wèn)題四：高純度的甜菜堿很容易吸潮給使用帶來(lái)不便，尤其在夏天更嚴(yán)重。在預(yù)混合時(shí)甜菜堿的濃度含量高對(duì)混合機(jī)腐蝕非常嚴(yán)重。如何解決這個(gè)問(wèn)題?
　　答：吸濕是很多物質(zhì)經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象，甜菜堿也是如此。
　　吸濕原理：
　　物質(zhì)在貯存過(guò)程中或多或少會(huì)從空氣中吸收一定量的水分，這種性質(zhì)即吸濕性(Hygroscopicity)。親水性成分的吸濕速度公式為：
　　dW/dt=KA(PA-P)......................... (1)
　　式(1)中，w 為吸收水分的物質(zhì)重量;t為時(shí)間;dW/dt為吸濕速度;K為吸濕速度常數(shù);A為物質(zhì)表面積;PA為大氣中水蒸氣壓;P為親水性成分吸水所形成的飽和溶液的蒸氣壓。若PA >P則發(fā)生吸濕，若PA <P則發(fā)生干燥，PA relative="P則達(dá)吸濕平衡，吸濕速度為零，此時(shí)PA所對(duì)應(yīng)的大氣相對(duì)濕度，稱(chēng)為該物質(zhì)的臨界相對(duì)濕度(Critical" humidity，CRH)。不同的物質(zhì)各有其相應(yīng)的CRH值，故可用CRH值作為吸濕性大小的指標(biāo)，即CRH值越大，越不易吸濕，CRH值越小，越易吸濕。而甜菜堿的CRH值就比較小。一般物質(zhì)在周?chē)h(huán)境濕度低于臨界相對(duì)濕度時(shí)，吸濕量很低并很快達(dá)到平衡;但在高于臨界相對(duì)濕度的條件下，會(huì)大量吸濕一直到達(dá)飽和，有的甚至產(chǎn)生液化現(xiàn)象。　　由吸濕原理可知，物質(zhì)的吸濕從熱力學(xué)的角度看包含著吸濕是否發(fā)生及發(fā)生的程度，從動(dòng)力學(xué)的角度看則包含吸濕速度。因此，防潮首先要考慮能否防止吸濕的發(fā)生，一旦吸濕不可避免，就要考慮能否減慢吸濕速度以確保在保質(zhì)期內(nèi)保持物質(zhì)的穩(wěn)定。
　　選擇適宜輔料，減小吸濕量，防止吸濕。甜菜堿與輔料如干燥劑形成不發(fā)生作用的混合物時(shí)，其吸濕量具有加和性，即總吸濕量約等于各成分的百分含量同單獨(dú)吸濕量乘積之和。因此，對(duì)于容易吸濕的甜菜堿，應(yīng)選擇不易吸濕的輔料，減小制劑的總吸濕量，降低吸濕程度。

　　問(wèn)題五：甜菜堿的真實(shí)含量是多少?甜菜堿真的可以替代蛋氨酸嗎?
　　答： 1、甜菜堿的含量取決于甜菜堿的劑型和廠家的生產(chǎn)工藝。比如無(wú)水甜菜堿的含量有98%、96%、93%、91%等;甜菜堿鹽酸鹽市場(chǎng)上有98%和95%含量的，理論上每種產(chǎn)品含有純品甜菜堿的含量分別為0.98*117/153.5=74.7%和0.95*117/153.5=72.4%
　　2、關(guān)于甜菜堿能否替代蛋氨酸：首先講甜菜堿替代蛋氨酸的說(shuō)法是不嚴(yán)謹(jǐn)、不科學(xué)的。
　　蛋氨酸在代謝中的主要作用：作為必需氨基酸(EAA) 直接用于蛋白質(zhì)合成。蛋氨酸提供甲基，用于合成磷脂酰膽堿、肌酸、肉堿等,調(diào)節(jié)機(jī)體代謝過(guò)程。
　　甜菜堿在代謝中作用：提供活性甲基，參與機(jī)體內(nèi)的甲基化反應(yīng)。調(diào)控體內(nèi)脂肪和蛋白質(zhì)代謝。緩解滲透壓激變，抵抗應(yīng)激等。
　　舉個(gè)形象的例子：有兩個(gè)人，甲可以洗衣、做飯，乙能夠做飯、耕種，那么我們可以這樣安排讓甲去洗衣、做飯，而讓乙去專(zhuān)心的耕種。蛋氨酸和甜菜堿都可以提供甲基，那么能否讓甜菜堿代替蛋氨酸來(lái)提供甲基，而讓更多的蛋氨酸去參與蛋白質(zhì)的合成呢?答案是肯定的，甜菜堿通過(guò)兩條途徑實(shí)現(xiàn)了節(jié)約蛋氨酸的功能。一是作為有效的甲基供體，直接替代蛋氨酸的供甲基作用;而是參與體內(nèi)的甲基循環(huán)，生成內(nèi)源性蛋氨酸。具體的作用機(jī)制見(jiàn)下表。

　　問(wèn)題六：禽用型甜菜堿產(chǎn)品和豬用型甜菜堿產(chǎn)品區(qū)別究竟在哪里呢?如何判定甜菜堿產(chǎn)品質(zhì)量的好壞?
　　答：甜菜堿在豬、禽生產(chǎn)中均得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了良好的效果。如果要說(shuō)甜菜堿在豬、禽飼料中使用的不同的話，那就是不同的階段，不同的畜禽添加量會(huì)有所不同。實(shí)際上無(wú)論是在禽料中還是豬料中起作用的都是C5H11NO2，結(jié)構(gòu)式為：

　　我認(rèn)為根本不分什么禽用型甜菜堿和豬用型甜菜堿，不知市場(chǎng)上生產(chǎn)這類(lèi)禽用型甜菜堿和豬用型甜菜堿的廠家對(duì)甜菜堿的結(jié)構(gòu)做了怎樣的改變或修飾，如果沒(méi)有對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，只是復(fù)配了其他活性成分，那就不應(yīng)該再叫做什么甜菜堿，而且應(yīng)該明確告訴使用者添加了何種成分，含量是多少，否則有誤導(dǎo)消費(fèi)者的嫌疑。
　　關(guān)于如何判定甜菜堿的好壞，最關(guān)鍵的一點(diǎn)是含量是否與標(biāo)識(shí)一致;重金屬、副產(chǎn)物、其他有毒有害物質(zhì)的殘留是否符合國(guó)家要求;產(chǎn)品外觀是否一致，使用是否方便，主要指的是能否在飼料中混合均勻。只要能滿足以上條件的甜菜堿產(chǎn)品就是品質(zhì)優(yōu)良的產(chǎn)品。

　　問(wèn)題七：請(qǐng)教：甜菜堿有副作用嗎?
　　答：甜菜堿是一種廣泛存在于動(dòng)物、微生物、植物體內(nèi)的代謝產(chǎn)物。在一些植物、微生物以及海洋無(wú)脊椎動(dòng)物的體內(nèi)大量存在。甜菜中甜菜堿的含量大約在1.9g/kg，人類(lèi)大量食用的一些甲殼類(lèi)動(dòng)物的新鮮肌肉內(nèi)甜菜堿的含量可達(dá)1-9g/kg，而一些軟體類(lèi)動(dòng)物的體內(nèi)甜菜堿的含量可達(dá)6-14g/kg。飼喂大馬哈魚(yú)添加了1.5%甜菜堿的試驗(yàn)日糧1-2個(gè)月，肌肉中甜菜堿的含量為0.7-0.9g/kg,而對(duì)照組甜菜堿含量為0.12-0.28g/kg。
　　甜菜堿在體內(nèi)的代謝我們已經(jīng)很清楚了。在眾多的生化反應(yīng)過(guò)程中甜菜堿作為甲基供體提供活性甲基，如高半胱氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)榈鞍彼岬倪^(guò)程。甜菜堿廣泛分布于不同的組織和細(xì)胞內(nèi)，而腎髓質(zhì)內(nèi)的含量最高，在那里甜菜堿起到調(diào)節(jié)滲透壓的作用。在甲基化反應(yīng)過(guò)程中，甜菜堿提供一個(gè)甲基轉(zhuǎn)化為二甲基甘氨酸，然后進(jìn)一步代謝轉(zhuǎn)化為肌氨酸和甘氨酸。甜菜堿主要是從小腸被吸收進(jìn)體內(nèi)的，表觀吸收率接近100%。
　　甜菜堿的應(yīng)用現(xiàn)狀：
　　甜菜堿在豬、禽、反芻和魚(yú)類(lèi)的飼料中已得到了廣泛應(yīng)用，一般的添加量為0.2-15kg/噸飼料。在飼料中甜菜堿作為高效的甲基供體具有節(jié)約部分膽堿和蛋氨酸的作用，從而降低飼料成本。甜菜堿另一個(gè)重要的作用是作為滲透壓調(diào)節(jié)劑緩解腸道遭受的各種應(yīng)激。甜菜堿還可以增強(qiáng)酶和生物膜對(duì)溫度和離子的耐受力，從而穩(wěn)定了某些大分子的生物功能。在魚(yú)類(lèi)飼料中添加甜菜堿緩解淡、海水轉(zhuǎn)換應(yīng)激的做法已被廣泛應(yīng)用，長(zhǎng)期的試驗(yàn)研究未發(fā)現(xiàn)有不良影響。
　　很多國(guó)家和地區(qū)也將甜菜堿大量應(yīng)用于人類(lèi)食品中，比如日本。甜菜堿還可應(yīng)用于藥劑中，比如用于治療人的高半胱氨酸尿癥和預(yù)防脂肪肝等，長(zhǎng)期應(yīng)用均未有不良反應(yīng)。食品中添加甜菜堿在日本、韓國(guó)均獲得了許可，甜菜堿作為健康添加食品在美國(guó)也獲得了FDA的批準(zhǔn)。
　　甜菜堿在全球范圍內(nèi)被廣泛應(yīng)用于化妝品中，如護(hù)發(fā)、護(hù)膚產(chǎn)品。
　　甜菜堿還在發(fā)酵行業(yè)中大量應(yīng)用，提高了發(fā)酵產(chǎn)品的產(chǎn)率，如維生素、抗生素、氨基酸等。這是因?yàn)樘鸩藟A能夠保護(hù)微生物免受滲透壓激變的影響提高了微生物的成活率，而且甜菜堿與很多催化酶具有很好的兼容性。
　　甜菜堿的安全性：
　　大鼠口服無(wú)水甜菜堿的半數(shù)致死量，LD50為11.179±0.725g/kgBW，因此是屬于無(wú)急性毒性作用的物質(zhì)。
　　細(xì)菌的反向突變?cè)囼?yàn)(對(duì)鼠傷寒沙門(mén)氏菌進(jìn)行艾姆斯氏試驗(yàn))證明一水甜菜堿無(wú)致突變作用。
　　家鼠骨髓微核試驗(yàn)結(jié)果顯示，口服2g/kg體重的一水甜菜堿不會(huì)引起家鼠骨髓微核數(shù)的增加。
　　對(duì)人的淋巴細(xì)胞分裂中期相分析發(fā)現(xiàn)，一水甜菜堿不是淋巴細(xì)胞的斷裂劑。對(duì)豚鼠的敏感試驗(yàn)顯示，一水甜菜堿不是豚鼠的敏化劑，甜菜堿屬于非致敏性物質(zhì)，引起豚鼠的過(guò)敏率為零。用10%的一水甜菜堿水溶液(w/v)進(jìn)行急性眼睛刺激試驗(yàn)顯示，沒(méi)有引起任何眼睛刺激，可以認(rèn)定在此濃度下不是刺激性物質(zhì)。
　　皮膚刺激性試驗(yàn)顯示，在濃度為5.15%-10.3%的十二烷基醚硫酸鈉溶液中加入超過(guò)3.5%的一水甜菜堿時(shí)可以非常顯著的降低刺激性。作用效果與甜菜堿之間存在劑量依賴(lài)性。另外，50%(w/v)的一水甜菜堿水溶液產(chǎn)生的刺激性看起來(lái)還要低于去離子水。
　　含有一水甜菜堿的化妝品和含有安慰劑的化妝品對(duì)皮膚保水率的試驗(yàn)顯示，在皮膚上使用含有甜菜堿的化妝品可以顯著的增加皮膚的保水率，減少水分流失。
　　一水甜菜堿對(duì)所選擇的9種微生物的最低抑制濃度為10%以上(w/v)。在濃度低于10%的情況下一水甜菜堿不會(huì)對(duì)微生物的生長(zhǎng)造成影響。
　　甜菜堿鹽酸鹽對(duì)小鼠雌、雄性經(jīng)口LD50值為5.84g/kg，對(duì)雌性大鼠經(jīng)口LD50值為6.81g/kg,對(duì)雄性大鼠經(jīng)口LD50值為5.84 g/kg, 根據(jù)急性毒性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，甜菜堿鹽酸鹽為實(shí)際無(wú)毒類(lèi)物質(zhì)。
　　甜菜堿的生物降解性：
　　自然界中甜菜堿廣泛存在于動(dòng)物、植物、微生物的體內(nèi)。生物體在新陳代謝時(shí)或者死亡后，甜菜堿被釋放到自然環(huán)境中，做為微生物生長(zhǎng)所需要的基質(zhì)而被利用。不論是厭氧的還是需氧的微生物都普遍具有降解甜菜堿的能力。實(shí)驗(yàn)室結(jié)果顯示，在土壤中微生物的作用下甜菜堿在砂質(zhì)粘土中2周內(nèi)就可以完全被降解。經(jīng)計(jì)算分析得知工業(yè)級(jí)無(wú)水甜菜堿(含量97%以上)的生物需氧量為1000mgO2/g甜菜堿;化學(xué)需氧量(COD)略高，為1300mg O/g甜菜堿;采用重鉻酸鉀(K2Cr2O7)作為氧化劑測(cè)定出的化學(xué)耗氧量(CODCr)為70-100mg O/g甜菜堿。
　　甜菜堿在水環(huán)境中的情況：
　　甜菜堿在很多海洋無(wú)脊椎動(dòng)物體內(nèi)大量存在，這些無(wú)脊椎動(dòng)物被魚(yú)類(lèi)捕食，成為魚(yú)類(lèi)體內(nèi)甜菜堿的重要來(lái)源。大馬哈魚(yú)的商業(yè)飼料中添加甜菜堿2-15g/kg，可以提高飼料的誘食性，促進(jìn)生長(zhǎng)并提高飼料轉(zhuǎn)化率。假設(shè)每天的投餌量為體重的1%-8%，飼料中甜菜堿的含量為2-15g/kg，那么魚(yú)類(lèi)每天通過(guò)餌料攝入的甜菜堿為20-1200mg/kg體重，經(jīng)過(guò)很多長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)研究并未發(fā)現(xiàn)不利影響。
　　飼喂含甜菜堿15g/kg的日糧與對(duì)照組日糧1-2個(gè)月，幼齡大馬哈魚(yú)肌肉中甜菜堿含量分別為0.12-0.28g/kg和0.7-0.9g/kg。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，人類(lèi)經(jīng)常食用的甲殼類(lèi)動(dòng)物的肌肉中甜菜堿的含量為1-9g/kg，而軟體動(dòng)物的含量為6-14g/kg。
　　綜上所述，甜菜堿對(duì)人類(lèi)、動(dòng)物以及生態(tài)環(huán)境是無(wú)害的。