甜菜堿如何折合成粗蛋白

文峰 · 發(fā)表于 2009-6-23 20:38:30

一個曾探討眾多的話題：配方中可將氨基酸折合成粗蛋白，那么更令人熟知的是甜菜堿在配方中在一定程度上可替代一定量的蛋氨酸，那么結(jié)合甜菜堿的分子結(jié)構(gòu)和氨基酸的類似性，殊不知甜菜堿可否在配方中折合成粗蛋白呢？請眾位專家高手探討。。

文峰 · 發(fā)表于 2009-6-23 20:39:55

另附一篇《甜菜堿的研究進(jìn)展》文章
甜菜堿（Betaine)是在歐洲被發(fā)現(xiàn)的,主要存在于甜菜糖的糖蜜中，其效應(yīng)直到七十年代才被發(fā)現(xiàn)。近年來甜菜堿作為飼料添加劑,在歐洲十分盛行，每年甜菜堿的需求量約達(dá)1萬噸以上。甜菜堿在動植物體內(nèi)普遍存在，并在物質(zhì)代謝中起重要作用，比如體內(nèi)必需物質(zhì)的合成，脂肪和氮的代謝，脂肪轉(zhuǎn)移運(yùn)輸?shù)确矫妗?br /> 1  甜菜堿的化學(xué)結(jié)構(gòu)及理化特性

甜菜堿的化學(xué)名稱為1-羧基-N,N,N-三甲基乙內(nèi)酯，分子式為（CH3）3N+CH2COO-,化學(xué)結(jié)構(gòu)上與氨基酸相似，屬于季胺堿類物質(zhì)，外觀為流動性，微棕色結(jié)晶性粉末，熔點(diǎn)293℃，極易溶于水，易溶于甲醇。
2  甜菜堿的功能

甜菜堿具有多種功能，作為甲基供體，具有促進(jìn)動物脂肪代謝，緩和應(yīng)激，調(diào)節(jié)滲透壓、增進(jìn)食欲、穩(wěn)定維生素、預(yù)防球蟲病、提高飼料利用率等功效。
2.1  甲基供體
生物體內(nèi)甲基轉(zhuǎn)移的概念越來越引人注意，所謂甲基轉(zhuǎn)移就是指甲基供體的去甲基反應(yīng)，未反應(yīng)甲基碳離子的轉(zhuǎn)移反應(yīng)及甲基受體的甲基吸附作用。一般認(rèn)為動物體內(nèi)自己不能合成甲基，需要食物中具有富含甲基物質(zhì)，這類物質(zhì)稱為“甲基供體”，最易參與此反應(yīng)的甲基群（即有效甲基），是與氮原子或硫原子連在一起的甲基，象甜菜堿、膽堿、蛋氨酸等。

Virtanen認(rèn)為，甜菜堿可用來替代部分膽堿，做為甲基供體的來源，氯化膽堿在體內(nèi)先轉(zhuǎn)化成甜菜堿，才能開始提供甲基；并且日糧中許多化合物，象離子載體，可以抑制膽堿在線粒體內(nèi)的氧化作用，使甲基的利用率降低，故此直接使用甜菜堿更有效。

   2.2 促進(jìn)脂肪代謝，抑制脂肪肝

   將甜菜堿和膽堿分別添加到成分相同的基礎(chǔ)日糧中，做對比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明使用甜菜堿的幼禽，體內(nèi)的脂肪量低于飼用膽堿的幼禽，而且肉質(zhì)疏松，味道更可口。芬蘭的CALTER公司在美國進(jìn)行了甜菜堿和蛋氨酸效果的對比實(shí)驗(yàn)（基礎(chǔ)日糧成分相同），結(jié)果表明飼用甜菜堿的幼禽，體內(nèi)脂肪的增量低于飼用蛋氨酸幼禽，而且肉量提高了3.7%。Saunderson等人的實(shí)驗(yàn)也得出了同樣的結(jié)論。

2.3  調(diào)節(jié)體內(nèi)滲透壓

Bangnasco等人認(rèn)為，哺乳類動物的腎臟延髓中，會自動積累甜菜堿，協(xié)助細(xì)胞緩解由于滲透壓加大而產(chǎn)生的高滲尿，Nakasishi，Yancey認(rèn)為腎臟中甜菜堿是由鈉泵運(yùn)輸?shù)摹?br />
膽堿在應(yīng)激狀態(tài)下不能大量合成甜菜堿，為適應(yīng)機(jī)體對甜菜堿的需要，在飼料中加入甜菜堿，以適應(yīng)應(yīng)激狀態(tài)下，甜菜堿所充當(dāng)?shù)臐B透壓保護(hù)體的功能，可能比節(jié)省一些蛋氨酸更重要。

2.4  甜菜堿與膽堿、蛋氨酸、維生素B12之間的代謝關(guān)系（見附圖）

甜菜堿和蛋氨酸、膽堿一樣，都是食物中甲基的主要供應(yīng)源。甜菜堿可為高半胱氨酸的甲基化反應(yīng)生成蛋氨酸提供甲基，因此，在動物飼料中添加甜菜堿，可以減少飼料中蛋氨酸的添加量。

飼料中的蛋氨酸的添加量達(dá)到0.1%-0.5%時，動物的食欲就會減弱，而如果使用甜菜堿代替部分蛋氨酸添加到飼料中，則可避免或減少過量蛋氨酸引起的不良反應(yīng)。在使用甜菜堿取代膽堿或蛋氨酸時需要了解注意以下幾點(diǎn)：（1）飼料原料中含有多少膽堿和蛋氨酸；（2）飼料原料中本身固有的膽堿和蛋氨酸作為甲基供體的物質(zhì)有多少究竟可用甜菜堿來置換。
3  甜菜堿做為甲基供體

Sketal（1952）等人采用放射性同位素 14C對膽堿、甜菜堿和蛋氨酸化合物中的甲基作了標(biāo)記，對這些化合物中甲基提供的相對效價進(jìn)行了研究。在雛雞的結(jié)果研究發(fā)現(xiàn)，蛋氨酸的甲基轉(zhuǎn)移相對效價比甜菜堿高一倍，甜菜堿相對效價比膽堿高12-15倍，此試驗(yàn)說明，膽堿只得到很低的甲基轉(zhuǎn)移效價，因而膽堿作為甲基供體價值并不高。飼料中添加膽堿價值主要還是在磷脂的合成上（Sketal 1953),甜菜堿能補(bǔ)充蛋氨酸的甲基供體的功能，使蛋氨酸可以作為甲基供體以外的用途。

4  甜菜堿對維生素穩(wěn)定性的影響

眾所周知，氯化膽堿是破壞飼料中維生素的主要因素之一，由于膽堿本身吸水性大，而且其氯化物酸性強(qiáng)，會使飼料中維生素很不穩(wěn)定，使用甜菜堿可以避免這種情況，飼料缺乏維生素B12，甜菜堿的甲基能參加甲基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，而氯化膽堿的甲基則不能。

   5 甜菜堿的毒性

過量進(jìn)食甜菜堿，動物會出現(xiàn)昏迷，運(yùn)動失調(diào)，呼吸異常和外觀不整齊等，口服半數(shù)致死量平均為1.18g/kgBW；一般來講，甜菜堿對人體和環(huán)境無害，大部分甜菜堿在人體內(nèi)被代謝，分解時產(chǎn)生的氮對環(huán)境負(fù)荷極其微小。

   6 甜菜堿在養(yǎng)殖業(yè)上的應(yīng)用
甜菜堿作為水產(chǎn)飼料添加劑最為廣泛，甜菜堿味甜，添加后魚蝦喜食，同時提高魚蝦生長速度。

薛永瑞（1995）報道，以魚粉10%，豆餅20%，菜籽餅10%，次粉35%，玉米16%，酵母8%，無機(jī)鹽多維素1%作基礎(chǔ)日糧飼喂鯉魚，分別添加甜菜堿0.1%，0.2%，0.3%和0.1%的甜菜堿復(fù)合劑，經(jīng)6周飼喂后，不添加的對照組僅增重44.2%，而以上各組增重分別為51.5%，51.9%，53.7%，59.5%。簡福全介紹，澳大利亞科研人員將40頭青年母豬分成兩組，喂給5MJDE/kg（0.54g可利用賴氨酸/MJDE）的飼料自由采食，試驗(yàn)組日糧中加0.125%的甜菜堿，對照組不添加，結(jié)果表明試驗(yàn)組屠宰時背膘厚度比對照組低15%，同時發(fā)現(xiàn)補(bǔ)飼甜菜堿的豬兩周后脂肪層幾乎不增加。此外，添加甜菜堿的豬生長加快，脂肪均勻。甜菜堿在蠶業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用也很廣泛，遼寧蠶科所在飼料中添加甜菜堿對天柞、桑蠶均有增絲效果。

甜菜堿在肉雞生產(chǎn)上以不同劑量取代蛋氨酸，無論在生產(chǎn)效能還是經(jīng)濟(jì)效益方面都取得了較好的效果，但在蛋種雞方面上的應(yīng)用目前報道較少。
7  甜菜堿在今后研究中需進(jìn)一步探討的問題

7.1 一般而言，甜菜堿可取代蛋氨酸總需要量的20-25%


也就是說，在玉米—豆粕型飼糧中，只需添加適量的甜菜堿，而無須再補(bǔ)充蛋氨酸，就可滿足動物的需要，理論上二者的替換比例是1：3.7。盡管如此，仍然有人提出異議，Jacksons認(rèn)為，甜菜堿提供不穩(wěn)定甲基促使同型胱氨酸向蛋氨酸轉(zhuǎn)化這一作用沒有實(shí)際意義，因?yàn)樘烊伙暳现型碗装彼岷枯^低。
7.2  促使蛋白質(zhì)的合成

甜菜堿促使蛋白合成表現(xiàn)在肉雞胸肌量增加上，關(guān)于這以不同一點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果不盡相同，Virtanen和Rosi(1995)報道，甜菜堿比氨基酸更有效提高胸肌量。但Schutte(1997)試驗(yàn)卻表明甜菜堿沒有蛋氨酸對胸肌量的影響大，而Koufides（1994）又得到甜菜堿代替蛋氨酸對胸肌量無影響的結(jié)論。
   7.3  提高抗球蟲藥的療效

   甜菜堿對滲透壓激變具有緩沖作用，同時也能提高細(xì)胞膜Na-K泵的功能，從而很好的保持腸道上皮功能，保證抗球蟲要的療效。Willian認(rèn)為甜菜堿的增強(qiáng)抗球蟲藥效力方面的作用可能是甜菜堿真正具有的價值的領(lǐng)域，但研究此方面進(jìn)展的并不多。

綜上所述，就目前的研究情況來看，甜菜堿的主要功效有誘食作用，提供活性甲基參與機(jī)體代謝，對滲透壓激變起緩沖作用，維持維生素的穩(wěn)定性等。