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                甜菜碱(甘氨酸三甲胺内盐)


                CAS号:590-46-5

                英文名:Betaine
                2-(Trimethylammonio)ethanoic acid hydroxide inner salt
                (Carboxymethyl)trimethylammonium hydroxide inner salt;
                Glycine betaine;
                Methanaminium;
                Trimethylammonioacetate
                分子结构:甜菜碱, 甘氨酸三甲胺内盐, CAS #: 107-43-7
                分子式:C5H11NO2

                分子量:117.15
                CAS 登录号:107-43-7
                EINECS 登录号:203-490-6
                [物理化学性质]
                熔点:301  °C
                水溶性:160 g/100 mL
                [质量标准]
                性状:白色流动性晶粉
                含量:98%
                水分:≤0.5%
                重金属(以Pb计):≤20mg/kg
                砷盐:≤2mg/kg
                [包装] 25公斤/袋

                  甜菜碱(Betaine)是在欧洲被发现的,主要存在于甜菜糖的糖蜜中,其效应直到七十年代才被发现。近年来甜菜碱作为饲料添加剂,在欧洲十分盛行,每年甜菜碱的需求量约达1万吨以上。甜菜碱在动植物体内普遍存在,并在物质代谢中起重要作用,比如体内必需物质的合成,脂肪和氮的代谢,脂肪转移运输等方面。
                  1 甜菜碱的化学结构及理化特性

                   甜菜碱的化学名称为1-羧基-N,N,N-三甲基乙内酯,分子式为(CH33N+CH2COO-,化学结构上与氨基酸相似,属于季胺碱类物质,外观为流动性,微棕色结晶性粉末,熔点293°C,极易溶于水,易溶于甲醇。
                  2 甜菜碱的功能

                  甜菜碱具有多种功能,作为甲基供体,具有促进动物脂肪代谢,缓和应激,调节渗透压、增进食欲、稳定维生素、预防球虫病、提高饲料利用率等功效。
                  2.1 甲基供体

                  生物体内甲基转移的概念越来越引人注意,所谓甲基转移就是指甲基供体的去甲基反应,未反应甲基碳离子的转移反应及甲基受体的甲基吸附作用。一般认为动物体内自己不能合成甲基,需要食物中具有富含甲基物质,这类物质称为"甲基供体",最易参与此反应的甲基群(即有效甲基),是与氮原子或硫原子连在一起的甲基,象甜菜碱、胆碱、蛋氨酸等。

                  Virtanen认为,甜菜碱可用来替代部分胆碱,做为甲基供体的来源,氯化胆碱在体内先转化成甜菜碱,才能开始提供甲基;并且日粮中许多化合物,象离子载体,可以抑制胆碱在线粒体内的氧化作用,使甲基的利用率降低,故此直接使用甜菜碱更有效。

                  2.2 促进脂肪代谢,抑制脂肪肝

                  将甜菜碱和胆碱分别添加到成分相同的基础日粮中,做对比实验,结果表明使用甜菜碱的幼禽,体内的脂肪量低于饲用胆碱的幼禽,而且肉质疏松,味道更可口。芬兰的CALTER公司在美国进行了甜菜碱和蛋氨酸效果的对比实验(基础日粮成分相同),结果表明饲用甜菜碱的幼禽,体内脂肪的增量低于饲用蛋氨酸幼禽,而且肉量提高了3.7%。Saunderson等人的实验也得出了同样的结论。

                  2.3 调节体内渗透压

                  Bangnasco等人认为,哺乳类动物的肾脏延髓中,会自动积累甜菜碱,协助细胞缓解由于渗透压加大而产生的高渗尿,Nakasishi,Yancey认为肾脏中甜菜碱是由钠泵运输的。

                  胆碱在应激状态下不能大量合成甜菜碱,为适应机体对甜菜碱的需要,在饲料中加入甜菜碱,以适应应激状态下,甜菜碱所充当的渗透压保护体的功能,可能比节省一些蛋氨酸更重要。

                  2.4 甜菜碱与胆碱、蛋氨酸、维生素B12之间的代谢关系(见附图)

                  甜菜碱和蛋氨酸、胆碱一样,都是食物中甲基的主要供应源。甜菜碱可为高半胱氨酸的甲基化反应生成蛋氨酸提供甲基,因此,在动物饲料中添加甜菜碱,可以减少饲料中蛋氨酸的添加量。
                  饲料中的蛋氨酸的添加量达到0.1%-0.5%时,动物的食欲就会减弱,而如果使用甜菜碱代替部分蛋氨酸添加到饲料中,则可避免或减少过量蛋氨酸引起的不良反应。在使用甜菜碱取代胆碱或蛋氨酸时需要了解注意以下几点:(1)饲料原料中含有多少胆碱和蛋氨酸;(2)饲料原料中本身固有的胆碱和蛋氨酸作为甲基供体的物质有多少究竟可用甜菜碱来置换。
                  3  甜菜碱做为甲基供体

                  Sketal(1952)等人采用放射性同位素 14C对胆碱、甜菜碱和蛋氨酸化合物中的甲基作了标记,对这些化合物中甲基提供的相对效价进行了研究。在雏鸡的结果研究发现,蛋氨酸的甲基转移相对效价比甜菜碱高一倍,甜菜碱相对效价比胆碱高12-15倍,此试验说明,胆碱只得到很低的甲基转移效价,因而胆碱作为甲基供体价值并不高。饲料中添加胆碱价值主要还是在磷脂的合成上(Sketal 1953),甜菜碱能补充蛋氨酸的甲基供体的功能,使蛋氨酸可以作为甲基供体以外的用途。

                  4 甜菜碱对维生素稳定 性的影响

                  众所周知,氯化胆碱是破坏饲料中维生素的主要因素之一,由于胆碱本身吸水性大,而且其氯化物酸性强,会使饲料中维生素很不稳定,使用甜菜碱可以避免这种情况,饲料缺乏维生素B12,甜菜碱的甲基能参加甲基转移反应,而氯化胆碱的甲基则不能。
                  5 甜菜碱的毒性

                  过量进食甜菜碱,动物会出现昏迷,运动失调,呼吸异常和外观不整齐等,口服半数致死量平均为1.18g/kgBW;一般来讲,甜菜碱对人体和环境无害,大部分甜菜碱在人体内被代谢,分解时产生的氮对环境负荷极其微小。

                  6 甜菜碱在养殖业上的应用

                  甜菜碱作为水产饲料添加剂最为广泛,甜菜碱味甜,添加后鱼虾喜食,同时提高鱼虾生长速度。

                  薛永瑞(1995)报道,以鱼粉10%,豆饼20%,菜籽饼10%,次粉35%,玉米16%,酵母8%,无机盐多维素1%作基础日粮饲喂鲤鱼,分别添加甜菜碱0.1%,0.2%,0.3%和0.1%的甜菜碱复合剂,经6周饲喂后,不添加的对照组仅增重44.2%,而以上各组增重分别为51.5%,51.9%,53.7%,59.5%。简福全介绍,澳大利亚科研人员将40头青年母猪分成两组,喂给5MJDE/kg(0.54g可利用赖氨酸/MJDE)的饲料自由采食,试验组日粮中加0.125%的甜菜碱,对照组不添加,结果表明试验组屠宰时背膘厚度比对照组低15%,同时发现补饲甜菜碱的猪两周后脂肪层几乎不增加。此外,添加甜菜碱的猪生长加快,脂肪均匀。甜菜碱在蚕业生产上的应用也很广泛,辽宁蚕科所在饲料中添加甜菜碱对天柞、桑蚕均有增丝效果。

                  甜菜碱在肉鸡生产上以不同剂量取代蛋氨酸,无论在生产效能还是经济效益方面都取得了较好的效果,但在蛋种鸡方面上的应用目前报道较少。
                  7 甜菜碱在今后研究中需进一步探讨的问题

                  7.1 一般而言,甜菜碱可取代蛋氨酸总需要量的20-25%

                  也就是说,在玉米—豆粕型饲粮中,只需添加适量的甜菜碱,而无须再补充蛋氨酸,就可满足动物的需要,理论上二者的替换比例是1:3.7。尽管如此,仍然有人提出异议,Jacksons认为,甜菜碱提供不稳定甲基促使同型胱氨酸向蛋氨酸转化这一作用没有实际意义,因为天然饲料中同型胱氨酸含量较低。
                  7.2 促使蛋白质的合成

                  甜菜碱促使蛋白合成表现在肉鸡胸肌量增加上,关于这以不同一点试验结果不尽相同,Virtanen和Rosi(1995)报道,甜菜碱比氨基酸更有效提高胸肌量。但Schutte(1997)试验却表明甜菜碱没有蛋氨酸对胸肌量的影响大,而Koufides(1994)又得到甜菜碱代替蛋氨酸对胸肌量无影响的结论。
                  7.3 提高抗球虫药的疗效

                  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,保证抗球虫要的疗效。Willian认为甜菜碱的增强抗球虫药效力方面的作用可能是甜菜碱真正具有的价值的领域,但研究此方面进展的并不多。

                  综上所述,就目前的研究情况来看,甜菜碱的主要功效有诱食作用,提供活性甲基参与机体代谢,对渗透压激变起缓冲作用,维持维生素的稳定性等。

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