复合甜菜碱及其在养殖业中的应用甜菜碱一种存在于动植物体内的天然物质一般从甜菜糖蜜中提取其效能直到七十年代才发现,开始在饲料工业上应用。
甜菜碱作为鸡猪饲料的添加剂,在欧洲十分盛行水产饲料和宠物饲料的添加剂也很多随着养殖业的发展,甜菜碱独特的生理功能引起国内外营养与畜牧界的重视甜菜碱的结构化学名:三甲胺乙内脂,OR三甲基甘氨酸:
分子式,(CH3)3N+CH2COO-
分子量,117.15
CH3
|
CH3—— N+—— CH2—— COO-
|
CH3
甜菜碱的结构分子内带正电荷的氮原子和带负电荷的羧酸根离子,
所以是一个两性化合物它的双电荷结构和三个甲基的化学活性决定了在动物营养代谢上的独特功能。
可以提供甲基,参与脂肪代谢
调节细胞渗透压,缓和应激
给人们提供了制取与生产甜菜碱的设想和依据。
甜菜碱的性质甜菜碱纯品为白色晶体有甜味和特殊的蛋白质味纯品甜菜碱极易潮解,而盐酸盐不易潮解甜菜碱属无毒物,半数致死量为 18.14g/kg。
熔点高,293℃
极易溶于水,易溶于甲醇。
甜菜碱的作用机理甲基是动物体内各种物质代谢所不可缺少的重要物质动物本身不能合成甲基,必须由饲料中供给甜菜碱的主要功能是提供甲基,它是最有效的甲基供体。
是蛋氨酸的 3 倍,是胆碱的甜菜碱的作用机理甜菜碱的三个甲基基团都可作为有效的活性甲基。其中一个使高半胱氨酸甲基化,形成内源蛋氨酸和二甲基苷氨酸,内源蛋氨酸通过形成S-腺苷蛋氨酸释放甲基,而二甲基甘氨酸通过释放甲基形成5-甲基四氢叶酸,而5-甲基四氢叶酸又是高半胱氨酸合成蛋氨酸的甲基供体;甜菜碱的另两个甲基则通过5-甲基四氢叶酸-高半胱氨酸甲基转移反应而间接地参与高半胱氨酸甲基化为蛋氨酸的过程。上述的甲基化是蛋氨酸、肉碱、肌酸酐、磷脂、肾上腺素、RNA、
DNA等物质的合成所必需的甜菜碱就是通过甜菜碱
-高半胱氨酸甲基转移反应,参与蛋白质、脂肪等物质的代谢,在神经系统、免疫系统、泌尿系统和心血管系统中起重要作用。
甜菜碱、蛋氨酸、胆碱之间的相互关系共性:甲基供体区别
蛋氨酸 -蛋白质合成 …
胆 碱 -膜质结构、神经递质 …
甜菜碱 -脂肪代谢、渗透压,..
甜菜碱、蛋氨酸、胆碱之间的相互关系提供甲基效率
蛋氨酸 -一个甲基、活化 3倍
胆 碱 -活性甲基 (1)、活化 (+)、线粒体穿梭 (转运、
能耗 )
甜菜碱 -活性甲基 (3)、活化 (-)、线粒体穿梭 (自由 ),
20X
(甜 )菜根气味甘、平、无毒,能通经脉、下气、
开胸膜:草药手册载甜菜能解风热毒、止血生肌、开胃通心厢、补中下气、理脾气、去头风、
利五脏,主治热寿痢甜菜碱的功能(一)
甜菜碱是一种高效的甲基供体,能替代蛋氨酸和胆碱的供甲基功能甜菜碱可保证参与动物体内各种生化反应的甲基需要,
以确保核酸、蛋白质的正常合成代谢甜菜碱能促进脂肪代谢,提高瘦肉率,防止脂肪肝,
增强免疫功能甜菜碱能调节细胞渗透压,减少应激反应,确保动物甜菜碱的功能(二)
甜菜碱能刺激动物的嗅觉和味觉,是一种很好的诱食剂,特别是对水产动物具有提高摄食量及成活率、降低饵料系数、促进生长等功效对猪的诱食作用机理在预混合饲料中甜菜碱与维生素配伍,较胆碱能保持替代蛋氨酸在饲料单靠原料中的蛋氨酸,一般很难满足动物对必需氨基酸 -蛋氨酸的需要往往需要另外添加合成蛋氨酸利用甜菜碱在甲基循环反应中能使高半胱氨酸转变成蛋氨酸这条途经,可以减少饲料中用于转变成 S-腺苷蛋氨酸的蛋氨酸量与蛋氨酸的协同应用甜菜碱节约蛋氨酸甜菜碱是通过二个途径节约蛋氨酸一是作为甲基供体,替代蛋氨酸的供甲基作用二是通过甲基化反应合成内源性蛋氨酸,减少日粮中蛋氨酸的供应。
替代蛋氨酸甜菜碱的独特作用(一)
是渗透压激变的缓冲物质
当细胞外界渗透压发生激变时,细胞可以自己生产或从外界吸收甜菜碱,以维持正常的渗透压平衡,
同时防止细胞中水分流出和盐类的侵入
甜菜碱能提高细胞膜的钾、钠泵功能
甜菜碱的这种对渗透压激变的缓冲作用对维持应激状态(如腹泻、水产动物换水、蜕壳等)下正常的生理功能有重要作用。
通过甜菜碱-高半胱氨酸甲基转移反应,参与蛋白质、
脂肪等物质的代谢,在神经系统、免疫系统、泌尿系统和心血管系统中起重要作用甜菜碱的独特作用(二)
促进脂肪代谢,降低腹脂率,提高瘦肉率甜菜碱还可以为机体内一些与脂肪代谢有关的物质提供甲基,直接参予甲基化反应,促进肝脂迁移,影响血液脂蛋白浓度以及为肉毒碱的合成提供甲基,从而改善细胞线粒体中游离脂肪酸氧化过程甜菜碱还通过降低腹脂或皮下脂肪生成酶的活力、提高脂肪分解酶的活性来促进脂肪的分解代谢,抑制脂肪的合成代谢。这为甜菜碱能提高猪的胴体瘦肉率、
降低胴体脂肪率和背膘厚、同时提高肌肉脂肪含量提供一定的理论依据
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试验(李秀波,1995)结果表明,饲用甜菜碱的幼禽,体内的脂肪量低于饲用胆碱的幼禽。而且体内脂肪分布均匀,肉质更佳。
芬兰糖业公司在美国做的甜菜碱和蛋氨酸效果的对比试验(基础日粮成分相同)结果表明,饲用甜菜碱的肉仔鸡体内脂肪的增量低于饲用蛋氨酸的肉仔鸡,而且增重提高了 3.7%。
甜菜碱的独特作用(三)
提高抗球虫药的疗效
甜菜碱对体内渗透压激变有缓冲作用,和离子载体类抗球虫药一起使用,能够保护肠道细胞,确保细胞膜的正常功能和营养吸收,提高离子载体类抗球虫药的疗效,
保持粪便较低的含水率,对改善鸡舍卫生也有好处。
这些特性对提高肉仔鸡的成活率,提高日增重都有良好的促进作用。
甜菜碱的独特作用(四)
能提高仔猪采食量,促进生长
顺利渡过断奶期 猪场的重要课题。因营养来源
(食物)的变化往往给仔猪不少压力,出现降低采食量,腹泻等应激反应,造成生长的缓慢,带来不少经济损失。
芬兰制糖的几项试验证明,甜菜碱 2KG/吨能提高断奶期仔猪的采食量和生长速度。
用添加甜菜碱( 2KG/吨)的乳猪料喂饲 28日龄断奶的乳猪。
甜菜碱的独特作用(五)
作水产诱食剂
甜菜碱具有甜味和鱼虾敏感的鲜味,以及适合鱼类嗅觉和味觉感受器的化学结构,是理想的诱食剂。
美国波士顿大学学者测定大螯虾腿部化学感受器的协调性表明,甜菜碱是最大的刺激物。在饲料中拌入 0.1%-0.3%的甜菜碱,对所有的鱼类及虾等甲壳类动物的嗅觉和味觉均有强烈的刺激作用;张阳军
( 1990)用添加甜菜碱的饲料喂罗氏沼虾,结果也表明甜菜碱对嗅觉和味觉都有较好的诱惑力。甜菜碱的诱食作用还表现在它与一些氨基酸具协同作用。
水产诱食
甜菜碱的诱食作用不仅能够提高饲料适口性,
增加鱼类摄食量,
大大缩短了摄食时间。
这样既节省饲料、提高饲料利用率,又避免了因未吃完的饲料沉底腐败造成的水体污染。
在集约化养殖条件下,若想取得最理想的养殖效果,必须提高饵料的进食率。改变饵料进食率的因素有环境 (包括水温,PH值、
流速和光线等 );生理 (包括体长、神经和激素等 );饵料等诸多方面。在饵料这一影响因素上,人们已充分认识到饵料中添加化学引诱物质,可改善人工饵料的味道,对鱼类摄食量增加,提高饵甜菜碱系季铵型生物碱,它能刺激动物嗅觉和味觉,促进摄食,
是水产饵料的主要诱食成份。对鱼、虾、蟹、贝、甲鱼、牛蛙等在芬兰进行试验证实:用添加甜菜碱为主的诱食剂和商品饲料
(蛋白 54%,脂肪 15 5%),饲喂虹鳟、鲑鱼,增重和饲料报酬提高 20%。从北京市朝阳区水产局高安屯 24亩养鱼塘用挑战牌甜菜碱进行试验的结果也说明:饲料中添加甜菜碱,可显著增加甜菜碱的独特作用(六)
甜菜碱与维生素的复配稳定性好氯化胆碱对维生素稳定性影响最大下面的试验 20-25度常温下进行的试验,高温下差距更明显预混料中维生素存留率维生素种类贮存期 ( 天 )
+ 胆碱 + 甜菜碱维生素 A 0 1 0 0 1 0 0
1 4 6 7 7 9
2 8 2 7 7 7
7 0 5 6 7
维生素 81 0 1 0 0 1 0 0
1 0 7 3 1 0 0
2 1 6 9 9 1
2 5 5 6 7 1
7 0 4 7 7 1
维生素 B6 0 1 0 0 1 0 0
1 4 3 0 7 3
2 8 1 5 4 1
7 0 1 5 3 9
维生素 K 0 1 0 0 1 0 0
2 1 8,2 1 0 0
4 2 1 5,5 9 7
甜菜碱与胆碱对维生素的稳定性的影响甜菜碱与胆碱对维生素的稳定性的影响 2
甜菜碱在养殖业和饲料工业中的应用减少蛋氨酸的添加量,降低饲料成本
在甜菜碱对蛋氨酸的替代方面,Virtanen等
( 1995)(芬兰糖业)比较了甜菜碱和蛋氨酸对肉鸡的影响。所用的日粮为玉米豆粕型,仔鸡和大鸡的营养水平相应为:代谢能 13.5和 3.71MJ/kg,
粗蛋白 21%和 19%,蛋氨酸 0.37%和 0.31%。试验组分别添加 0,0.5,1.0,1.5g/kg甜菜碱和蛋氨酸。结果表明,添加甜菜碱组的增重显著高于添加蛋氨酸组。
减少蛋氨酸的添加量,降低饲料成本日本丸红株式会社( 1995)在美国所做的试验则表明,
如果肉仔鸡开食料和育成料的蛋氨酸含量分别确保在
0.4%和 0.35%以上,就增重和饲料转化率而言,0.5公斤甜菜碱相当于 1公斤蛋氨酸。
甜菜碱与甘氨酸、丝氨酸的代谢甜菜碱与甘氨酸、丝氨酸的代谢亦有关。它们是甜菜碱的代谢产物,又可以成为机体合成甜菜碱的前体物。甜菜碱转甲基后形成二甲基甘氨酸,继续脱甲基生成甘氨酸和丝氨酸,经过磷脂化途径又可以形成甜菜碱。 Puhals等
(1995)在安哥拉羊饲喂甜菜碱时,发现血清中甘氨酸、丝氨酸明显升高。
甜菜碱对生长调控轴激素的影响甜菜碱对生长调控轴激素的影响 许梓荣,等 (1998),
汪以真,等 (1999)报道在玉米豆粕型饲粮中添加甜菜碱明显提高了猪血清中生长激素 (GH)的含量。
甜菜碱促 GH的分泌可能是因为:
(1) 甜菜碱可以增加血清中 Arg,Met,Leu,Gly等氨基酸及血清中氨基酸总量,而血清中这几种氨基酸的增加,均作用于腹内侧核,与该区域 α-受体结合,从而刺激生长激素的分泌,
(2) 国外最新研究发现,天冬氨酸是一种重要中枢神经递质,
其甲基化产物 N (NMA)可以明显刺激垂体前叶分泌生长激素,从而促进猪的生长,改善胴体品质(Estienne等,1996)[ 15]。
本研究中,甜菜碱是否也是通过加强脑中甲基化代谢而产生同一效应,或者甜菜碱本身是否作为一种生理活性物质促进
GH分泌,还有待于进一步研究证实在水产养殖业中的应用抗脂肪肝作用甜菜碱在肝脏中进行甲基化反应,为磷脂酰胆碱的合成提供甲基,促进肝脏脂肪运转,防止肝中脂肪蓄积。
具江西赣江地区水产研究所报道,甜菜碱对降低草鱼肝脏脂肪含量有显著作用,在草鱼长期投喂配合饲料、
无青饲料补充的情况下,添加甜菜碱能很好地预防营养缺乏导致的脂肪肝病。
甜菜碱替代蛋氨酸的在肉鸡中的试验结果在中国农业大学试验鸡场选用 1日龄艾维因商品代肉仔鸡 840只,随机分成 3组,分别为对照组和 2个以不同水平甜菜碱(纯品)替代部分蛋氨酸的处理组,试验期为 42天,分前期( 0-3周)、后期( 3-6周)两个阶段,在基础日粮相同情况下,处理组用甜菜碱分别替代 1/2,2/3蛋氨酸。结果如下:
肉鸡的日增重、体重和料肉比日增重 克 体重公斤 料肉比
0 - 3 周 3 - 6 周 0 - 3 周 3 - 6 周 0 - 3 周 3 - 6 周对照组 30,1 0? 0,69
a
64,7 0? 2,29
a
0,67 2? 0,01
a
2,03? 0,06
a
1,62? 0,08
a
2,01? 0,01
a
处理组 1 30,7 0? 1,82
a
64,2 0? 1,25
a
0,69 2? 0,02
a
2,04? 0,04
a
1,35? 0,05
c
2,1 1? 0,09
a
处理组 2 29,7 3? 1,50
a
63,9 0? 1,05
a
0,66 5? 0,03
a
2,0 1? 0,03
a
1,44? 0,0
bc
2,03? 0,06
a
注:表中数据为平均值?标准误,表注字母相同者差异不显著,不同者差异显著( P<0.5)
试验期肉鸡只成活率 %
0 - 3 周成活率 % 3 - 6 周成活率 %
对照组 9 4,4 9 6,4
处理组 1 9 8,8 9 8,8
处理组 2 9 8,2 9 9,4
试验期内鸡只成活率 %试验结果说明,
用甜菜碱可以替代部分蛋氨酸,在日增重、期末体重差异不显著,
饲料转化率提高了 11-16%,
添加效果在 0-3周替代 1/2最佳,4-6周替代 2/3最佳 。
蛋鸡试验方法山东莘县饲料厂在 1995年 9月 -11月以不同比例替代蛋氨酸,选用 190日龄的产蛋高峰期海兰褐蛋鸡(饲养条件一致),分成 3组。
试验结果如下:
蛋鸡试验结果对照组 0.1% 蛋氨酸 试验组 0.05 % m et + 0.05 % bet 试验组 0.1 % 甜菜碱试验前平均蛋重(克) 57.14 58.67 57.97
试验前平均产蛋率 94.62% 95.27% 95.37%
试验期平均蛋重(克) 60.80 62.08 61.50
试验期平均产蛋率 94.7 4%,95.54% 95.96%
料蛋 比 2.50 2.43 2.17
鲤鱼试验方法北京市朝阳区水产局 1994年 8月 -9月高安屯渔场 --24亩混养鱼塘中进行基础饲料配方相同的情况下加入 0.1%,0.2%,0.3%
的甜菜碱和 0.1%的复合甜菜碱,试验 Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ
组结果如下:
鲤鱼试验结果编号重复数投入数量 尾投入重量 g
平均尾重 g
出塘数量出塘重量 g
平均尾重 g
增肉率
%
比对照组增重 ( % )
投饲量
g
平均饵料系数
Ⅰ 3 60 1700 28,3 3 60 2880 48,0 0 51,5 16,5 2550 2,16
Ⅱ 3 60 1740 29,0 0 60 2934 49,3 3 51,9 17,4 2630 2,16
Ⅲ 3 60 1660 27,6 7 60 2880 48,0 0 53,7 21,5 2620 2,15
Ⅳ 3 60 1700 28,3 3 60 3140 52,3 3 59,5 34,6 2920 2,03
对照 3 60 1780 29,6 7 60 2780 46,5 44,2 2380 2,36
试验结果甜菜碱在猪饲料中的应用甜菜碱在水产饲料中的应用甜菜碱在实验数据提取法:
甜菜是甜菜碱含量最多的植物之一,20年代国外就有从糖蜜制取甜菜碱的报道。提取法制甜菜碱的关键是经济有效的分离手段,60- 70年代美国采用离子交换提取法,80年代法国采用色谱分离法。
1.离子交换提取法:
甜菜碱是水溶性极好的两性化合物,通过离子交换剂使其从糖蜜中分离出,是最初生产甜菜碱的方法。
具体操作是将稀释的糖蜜流经阳离子交换树脂柱。留下其中的甜菜碱,氨基酸及金属盐与其他成分分离。
然后用稀氨水洗脱甜菜碱,洗脱液再流经阴离子交换树脂,一些有机酸及无氮物留在柱内,甜菜碱被纯化从柱中流出,流出液经蒸发、脱色、结晶、过滤制得甜菜碱。离子交换树脂需要再生,消耗大量的洗脱液,
耗费能源,废水还待治理。
2.色谱分离法:
用色谱分离程序有效地从糖蜜中同时回收甜菜碱和糖,是当前国际上先进的生产方法,芬兰糖业公司的专利合成法:
从甜菜碱的化学结构来看,(CH3)3N+CH2COO-是由 (CH3)3N-与-
CH2COOH结合的产物,人们不难设想出,通过卤代酸的氨解来合成甜菜碱
1.氯乙酸与三甲胺的合成:
①一步法:氯乙酸与三甲胺溶液经一步反应生成甜菜碱,再进一步用盐酸酸化,即生产出甜菜碱盐酸盐。在合成反应后,采用浓缩分离法析出产品,不需纯化,纯度达 97%以上。此方法操作简便,生产稳定。
②催化法:在上述的一步反应中,三甲胺与氯乙酸需在碱性环境和一定的温度下,三甲胺才逐渐地置换下氯离子。如果反应中加入了强碱或弱碱性阴离子交换树脂作催化剂,树脂中的碱性功能基促使三甲胺在常温下与氯乙酸进行反应,加速了反应过程达到平衡的速度。
此生产方法比一步法的优点是不需加热,缩短反应时间,节省能源,
减少三甲胺用量,降低成本,是当前国内最新技术,未见国外报道。
2.氯化胆碱氧化法:
在动物体内胆碱、甜菜碱、蛋氨酸遵循着一定的生化反应进行代谢。其步骤是如果胆碱 甜菜碱 转移甲基 蛋氨酸 蛋白质合成。如果将胆碱氧化为甜菜碱的生化反应原理引伸到化学合成反应中,即醇氧化成酸的反应原理,从而设计出了氯化胆碱氧化生成甜菜碱的合成路线。
一,甜菜碱的测定方法分光光度法( AOAC,1984)
高效液相色谱法( RAJAKYLA,1983)
一般认为分光光度法操作复杂,分析时间较长,且准确性差。而高效液相色谱法,只需采用适当色谱柱,
如氨基柱( VIALLE,1981),钠型阳离子交换树脂柱,
以示差折光检测器或紫外可变波长检测器( 190NM)
检测。该方法准确,快速,再现性高。
资料上两种方法
甜菜碱与甜菜碱盐酸盐的区别合成工艺分子结构、
测定方法应用效果在肉鸡饲料中的应用复合甜菜的独特之处深加工 第二代产品试纸 PH
对维生素的稳定性效价强化某些成份 ---增效市面上的甜菜碱的含量??
检测手段与方法
结果复合的成份甜菜碱产品剂型纯品甜菜碱 801
猪用复合甜菜碱 803
禽用复合甜菜碱 Ⅰ 型 805
禽用复合甜菜碱 Ⅱ 型 806
水产用复合甜菜碱 804
特种水产用复合甜菜碱 807
吸附型甜菜碱 808
使用方法、贮存和保质期:
使用方法与蛋氨酸同:在预混料、浓缩料和全价料中充分混合。
应置于干燥、阴凉处,密封保存开封后应尽快使用或密封,不要长期暴露在空气中,
注意防潮;本品若有结块现象,粉碎后使用不影响任何效果保质期:二年。
使用注意事项应采取过度法逐渐提高替代蛋氨酸的比例。
最佳替代比例要考虑到日粮营养水平采食量天气推荐添加量( kg/吨全价料)
动物品种 使用剂型 推荐用量猪用 0.5-2.0
禽用 Ⅰ 型 0.5-1.5
肉 鸡 Ⅱ 型 1.0-2.0
蛋 鸡 Ⅱ 型 1.0-2.0
肉 鸭 Ⅱ 型 0.5-2.0
蛋 鸭 Ⅱ 型 0.5-2.0
犊 牛 Ⅰ 型 1.0-2.5
水 产 动物 特种,水产 1.0-3.0
挑战牌复合甜菜碱
97年被北京市科学技术委员会北京市科学技术协会北京市新技术产业开发试验区评为第三届科技之光优秀科技产品挑战技术快讯中有 11期文章总第 06期 200106 甜菜碱的营养与功用总第 08期 200202 甜菜碱蛋成鸡配方比较试验结果总第 13期 200207 甜菜碱 --水产诱食剂总第 33期 200227 甜菜碱在猪营养的应用总第 34期 200301 甜菜碱可提高日粮能量的能量供应总第 35期 200302 甜菜碱对水产动物的营养作用总第 50期 200317 甜菜碱在猪营养上的作用及其机理总第 54期 200321 纯甜菜碱与盐酸盐甜菜碱效果对比总第 55期 200322 甜菜碱测定方法总第 58期 200325 甜菜碱促仔猪生长的内分泌机制总第 62期 200329 复合甜菜碱在家禽日粮中的应用希望把你想到的闪光点告诉我把我知道的告诉你把你想知道的告诉我谢谢大家!
欢迎大家多联系刘建平的 EMAIL,JPLIU@163.COM