甜菜碱在生长肥育猪中的应用

甜菜碱是一种广泛存在于动植物中的天然化合物。它无毒无害。它最初是从甜菜中提取而得名。其基本功能是作为机体甲基化反应的供体和维持渗透压平衡的保护剂。在动物新陈代谢中起着非常重要的作用。甜菜碱的研究始于1960年代，但其在养猪生产中的应用却是近年才见。国外研究表明，甜菜碱能显着提高猪的生长性能、胴体质量和肉质。国内也做了很多研究，表明甜菜碱对养猪生产有很多有益作用。

1 甜菜碱的理化性质及种类1.1 理化性质甜菜碱又称甘氨酸三甲基内盐，是一种季铵盐型生物碱，是一种广泛存在于动植物体内的代谢中间体。化学名称为三甲基甘氨酸、甜菜碱，分子式为C5H11NO2，相对分子质量为117.15。为两性化合物，在水溶液中呈中性，白色棱柱状或叶状结晶，熔点293，能耐200以下高温，抗氧化能力强。其水合物溶于水、甲醇和乙醇，微溶于乙醚。常温下在空气中易吸潮潮解。它的味道是甜的。分子结构有两个特点：一是分子内电荷分布呈中性；另一个是它具有三个活性甲基。 1.2 种类甜菜碱按制备工艺不同可分为天然甜菜碱和合成甜菜碱两大类。 1.2.1 天然甜菜碱天然甜菜碱的提取以制糖过程中产生的废糖蜜（含甜菜碱3%-8%）为主要原料，采用离子排斥法提取工艺。在此过程中，将稀释后的废糖蜜引入装有聚苯乙烯-二乙烯基苯树脂的色谱柱分离柱，柱温约80，料液流速接近色谱系统的临界流速.色谱柱用水洗脱后，盐、糖、甜菜碱依次洗脱分离，收集甜菜碱洗脱液，经蒸发、结晶、分离，可得到纯度98%的无水或一水甜菜碱，回收率为70%-80%。 1.2.2 甜菜碱的合成甜菜碱的合成一般以氯乙酸钠和三甲胺为原料进行。用氯乙酸溶液和氢氧化钠溶液中和至pH 6.7，向氯乙酸钠溶液中缓慢加入等摩尔的30%三甲胺水溶液。室温反应30分钟后，水浴加热至50-55反应1小时。然后在水浴中加热至80-85保持1h，然后冷却。然后分离反应完成液中与甜菜碱等摩尔共存的氯化钠、三甲胺盐等盐溶液。其分离方法如前所述可得到纯品，但制备成本较高。

2 甜菜碱的作用机制2.1 甜菜碱的转甲基作用动物吸收的外源性甜菜碱主要作为肝脏的甲基供体，受甜菜碱-同型半胱氨酸-S-甲基转移酶（BHMT）和-胱硫醚合酶（-CYST）双重调节.当机体供给甲基不足时，甜菜碱能显着提高动物肝脏中BHMT的总活性和比活性，使同型半胱氨酸接受甜菜碱的甲基，合成蛋氨酸；当甲基满足机体需要时，则通过增加-CYST的活性，大部分同型半胱氨酸可通过转硫途径形成胱硫醚，加速转硫途径，使机体的甲基代谢途径处于稳定状态动态平衡。动物体内甲基的来源主要是甜菜碱、蛋氨酸和胆碱。由于氯化胆碱在线粒体中转化为甜菜碱后只能提供甲基，因此甲硫氨酸只有一个不稳定的甲基，而甜菜碱具有三个不稳定的甲基，所以用甜菜碱提供甲基更为有效。在提供甲基方面，理论上，甜菜碱、胆碱和蛋氨酸的置换量为1:2.3:3.7。 2.2 甜菜碱与蛋白质和氨基酸代谢胱氨酸甲基化在蛋氨酸的再生循环中起重要作用，从而减少蛋氨酸对甲基的消耗，提高蛋氨酸的生物利用度。研究表明，甜菜碱能显着提高动物肝脏和肌肉中的粗蛋白含量、RNA含量和RNA/DNA比值，同时显着降低血清尿素氮含量，说明甜菜碱促进组织中蛋白质的沉积，提高胴体消瘦。主要机制是甜菜碱能显着增加体内的生长激素（GH）和胰岛素样生长因子-1（IGF-1）。此外，甜菜碱的添加增加了肝脏和垂体中环磷酸腺苷（CAMP）的含量，增加了第二信使的水平，并通过激活CAMP依赖性蛋白激酶来催化许多蛋白质的磷酸化，增加了这些蛋白酶能够满足蛋白质高合成状态下正氮平衡的需要。甜菜碱还参与甘氨酸和丝氨酸的代谢。它们既是甜菜碱的代谢产物，又是甜菜碱集体合成的前体。甜菜碱转甲基后形成二甲基甘氨酸，二甲基甘氨酸继续去甲基化形成甘氨酸和丝氨酸，再通过磷脂化途径形成甜菜碱。冯杰、怀明艳报道，甜菜碱可提高生长肥育猪血清中游离蛋氨酸、精氨酸、缬氨酸、亮氨酸、甘氨酸和丝氨酸的含量。 2.3 甜菜碱与脂肪代谢肉碱是一种具有多种生理功能的化合物，主要参与脂肪代谢，其最基本的功能是通过线粒体内膜携带长链脂肪酸。肉毒碱主要在肝脏合成，以赖氨酸为碳源，经甲基化产生。甜菜碱作为甲基供体，能有效地为机体提供甲基，加强肝脏中肉毒碱的合成，增强脂肪酸的携带，促进脂肪和肌肉细胞线粒体中脂肪酸的-氧化，从而减少或重新分配体内脂肪。研究还表明，甜菜碱还可以通过降低腹部脂肪或皮下脂肪生成酶的活性，提高脂肪分解酶的活性，促进脂肪分解代谢，抑制脂肪合成代谢。 2.4 甜菜碱对维生素的保护作用在饲料中，氯化胆碱吸水性大，酸性强，常破坏维生素。甜菜碱是一种两性化合物，在水溶液中呈中性，具有很强的抗氧化性，在饲料加工和贮藏过程中对维生素有保护作用。 #p# Page Title #e# 2.5 调节渗透压甜菜碱对渗透压的突然变化有缓冲作用。维持细胞渗透压平衡。当组织渗透压发生变化时，甜菜碱能被细胞吸收，阻止细胞水分流失和盐分进入，改善细胞Na-K泵功能，维持组织细胞正常渗透压，调节细胞渗透压平衡。从而提高生物体细胞对干旱、高温、高盐和高渗环境的耐受性，具有稳定酶活性和生物大分子功能的作用。

2.6 甜菜碱促进生长调节轴激素的分泌。推测甜菜碱能促进血清中GH的分泌，因为：1）盐酸甜菜碱能增加血清中精氨酸、蛋氨酸和甘氨酸的含量和血清中总氨基酸含量。量，以及血清中的这些氨基酸

　　3甜菜碱对机体的影响　　3.1甜菜碱对猪生长性能的影响生长期是猪沉积蛋白质和器官发育的重要阶段，此时猪可以充分而高效利用甜菜碱中的活性甲基，节约蛋氨酸和胆碱，以保证蛋白质和神经递质的合成，促进猪生长。Huang等证实，甜菜碱是通过加强生长激素的分泌来提高生长性能的。Diane Wray Cahen等试验发现，在猪的日粮中添加甜菜碱，可以提高猪的生长性能。许梓荣等研究结果表明：饲粮中添加甜菜碱显著提高了试验猪血清中GH和IGF-1水平，试验猪生长速度、饲料利用率及胴体瘦肉率亦均显著提高。郭建凤等研究表明：商品瘦肉猪日粮中添加甜菜碱对促进生长效果良好，3个高效活性甲基节约了蛋氨酸，保证蛋白质的合成，可显著提高生长速度和饲料报酬。尤以100kg日粮添加100g甜菜碱效果较好，日增质量提高7.44%，料重比降低7.47%。3.2甜菜碱对猪胴体组成的影响　　甜菜碱的添加效果与日粮营养水平、甜菜碱剂量和使用时间长短及试验猪的性别、生长阶段和饲养管理等都有关。近年来，国内外研究结果表明：甜菜碱可显著提高肥育猪的胴体瘦肉率，降低脂肪率和背膘厚。郭建凤等经试验屠宰测定结果显示，与对照组相比，日粮中添加甜菜碱可使眼肌面积增大9.56%，背膘厚降低17.56%，瘦肉率提高4.75%。Qi Chun Huang等，经过对48只55kg的肥育猪2d甜菜碱的试验，结果显示，饲喂甜菜碱的猪最长肌的肌间脂肪含量比对照组高23.6%（P<0.55）。Webel等的研究显示，甜菜碱能明显降低肥育猪背膘厚和胴体脂肪率。Matthews等试验发现，在低能量或低蛋白的肥育猪日粮中添加0.125%的甜菜碱可以显著提高日增质量、胴体长度和血清中总氮的质量浓度，而在基础日粮中添加0.125%甜菜碱差异不显著。Haydon等研究表明：在高赖氨酸能量比的饲粮中添加1000mg/kg甜菜碱能降低肥育猪的背膘厚，提高眼肌面积。Campbell等研究了甜菜碱与不同蛋氨酸水平对阉公猪背膘厚的影响，结果显示，与高蛋氨酸水平相比，低蛋氨酸水平有增加65-90kg阉公猪背膘厚的趋势，但在低水平的蛋氨酸饲粮中添加1250mg/kg甜菜碱则在降低阉公猪背膘厚方面能取得与高蛋氨酸水平饲粮的同样效果。Lawrence报道，甜菜碱对20-65kg生长猪胴体组成的影响上存在着性别差异，在降低背膘厚方面，阉公猪优于母猪；在提高眼肌面积和胴体瘦肉率方面，母猪优于阉公猪。　　3.3甜菜碱对猪肉品质和风味的影响　　肉的色、香和味是评定肉质的3个重要指标，猪肉的颜色主要取决于肌肉中肌红蛋白的含量，香味主要与肌肉中肌肉脂肪含量有关，鲜味来源于肌肉中鲜味物质，主要是肌酐酸，它是味精鲜度的50多倍。肌酸和肌酐酸是肉类食品风味的前体物质，提高肌肉中肌酸和肌酐酸含量，可改善肉的风味。甜菜碱通过增强肌肉中脂肪酸的β-氧化，促进了肌肉中腺嘌呤核苷三磷酸（ATP）的生成，ATP分解供能后生成腺嘌呤核糖核苷酸（AMP），而肌肉中肌酐酸（IMP）是由AMP脱氨分解而来。从而间接促进了肌酐酸的生成，改善了猪肉的风味。郭建凤等在100kg猪日粮中添加100g和150g甜菜碱的试验中，得出结果与对照组比，肉色鲜红和肌内脂肪分布均匀丰富，肉色评分分别提高14.55%和27.27%，大理石纹评分分别提高9.09%和18.18%，肌内脂肪含量分别提高63.16%和21.05%，失水率分别降低32.98%和68.01%。Q C Huang等研究结果表明：饲粮中添加甜菜碱不仅是肥育猪血浆中GH和胰岛素样生长因子显著提高，而且使脂肪合成酶的活性降低，从而提高了瘦肉率并改善了胴体品质。边连全等经试验研究得出结论与其一致，且1500mg/kg甜菜碱和500mg/kg胆碱对胴体品质和肉品质添加效果最为理想。　　3.4甜菜碱的其他作用　　甜菜碱对渗透压激变具有缓冲作用，同时也能提高细胞膜Na-K泵的功能，从而很好的保持肠道上皮功能，保证抗球虫药的疗效，但研究此方面进展的并不多。甜菜碱不仅作为甜味剂，同时也是水产动物诱食剂的主要成分，而且对于水产动物的增质量和提高饲料转化率等方面也有显著的作用。刘瑞生等试验表明：甜菜碱可以作为鱼的诱食剂，效果显著。在鱼饲料中添加甜菜碱可以提高鱼的成活率。#p#分页标题#e#

　　4甜菜碱的发展前景　　随着对甜菜碱各种生理功能研究的深入，研究人员发现，甜菜碱具有良好的理化性状、较好的稳定性及抗氧化能力，在饲料中的效用能保持较长时间。甜菜碱作为甲基供体，在动物的生长发育过程中，具有重要的生理调节作用。在养殖业中应用可明显降低饲料成本，提高饲养的经济效益。因此，甜菜碱作为一种营养添加剂越来越受到人们的重视，其在养殖业中的应用显示出广阔的前景。