甜菜碱的营养功能及其在动物生产中的应用

杨德良，宋明鑫

（1.呼伦贝尔职业技术学院，内蒙古 呼伦贝尔 021000；2.东北农业大学动物科学技术学院，哈尔滨 150030）

甜菜碱又名三甲基甘氨酸，是一种季胺型生物碱，是从甜菜糖蜜中提取的一种天然营养物质，广泛存在于植物、动物和微生物中，被应用于食品、制药、化学试剂、化工原料、添加剂、水产养殖、畜禽养殖等领域[1]。

1 甜菜碱

天然的甜菜碱呈微棕色结晶粉末状，其味甘甜，具有流动性，耐高温，吸水性较强，易潮解，能释放出三甲胺，极易溶于水，易溶于甲醇，微溶于乙醇，具有较强的抗氧化能力不易破坏维生素的稳定性。甜菜碱含有甲基化的五价氨，可以提供高效的甲基供体，甲基是动物体内各种物质代谢所不可缺少的，且动物自身不能合成，必须由饲料供给。甜菜碱及其盐类无毒、无害、无污染，而且对动物无致畸、致癌、致突变作用。甜菜碱的化学结构与氨基酸和胆碱相似，因此在饲料中常用甜菜碱来替代氨基酸和胆碱，进而降低成本[2-3]。

2 营养功能

2.1 供甲基作用

动物都不能合成甲基，需要从外界食物中获得。而甲基又是体内各种物质代谢所不能缺少的物质（如肉碱、肌酸、肾上腺素的合成），DNA和RNA的甲基化也都需要甲基，这就意味着动物机体在维持正常的生理功能时必须提供外源性甲基，而甜菜碱、胆碱、蛋氨酸、VB12、叶酸都是动物机体的主要甲基供体物质[4]。但胆碱在动物体内不是最有效的甲基供体，因其必须被转运到线粒体中进一步转化成甜菜碱后才能起到供甲基的作用。由于酵母糖蜜中含有甜菜碱，而甜菜碱在动物体内代谢中可提供活性甲基，转移给高半胱氨酸用来合成蛋氨酸，蛋氨酸再转变为S-腺苷蛋氨酸，进一步为机体甲基化产物的合成提供甲基。蛋氨酸有一个非稳态甲基，而甜菜碱有3个非稳态甲基，机体代谢时，甜菜碱的一个甲基直接参与甲基转移，而另两个甲基进入一碳代谢池，间接参与甲基反应，因此甜菜碱是更有效、更直接的甲基供体。

2.2 渗透调节作用

甜菜碱是一种有效的渗透压激变缓冲物质，不仅能够提高生物体细胞抗干旱、高湿、高渗和高盐环境的耐受力，还能稳定酶活性和生物大分子功能。当外界渗透压发生变化时，细胞自身开始生产或吸收甜菜碱来维持正常的渗透压平衡，甜菜碱还可以调节肾细胞的水分渗出和体内的渗透压，同时防止细胞中水分流失和盐类的进入，提高了细胞膜Na+-K+泵的功能，进而调节细胞渗透压和离子平衡[5]。鲁海军等研究证明，甜菜碱能够有效改善细胞膜的通透性，缓解血液中Na+的急剧变化，保护畜禽体内酸碱平衡[6]。

2.3 抗应激作用

由于环境的不断变化以及高密度集约化畜牧生产的发展，外界环境的刺激对肉鸡的影响日益严重，特别是高温对肉鸡的危害尤为突出。高半胱氨酸是一种兴奋性氨基酸，又是脑内γ-氨基丁酸合成酶（GABA）和谷氨酸脱羧酶（GAD）的抑制剂。如果降低体内高半胱氨酸的含量，可减少其对GAD活性的抑制，有利于脑内GABA的合成，进而使中枢抑制作用加强。酵母糖蜜中含有的甜菜碱浓度决定了高半胱氨酸的浓度，有研究通过在日粮中添加甜菜碱研究其对热应激肉鸡生产性能的影响时发现，适量的甜菜碱可以降低热应激对肉鸡的不良影响，提高肉鸡的生长性能[7-8]。有试验研究证明，配合饲料中添加甜菜碱2 kg·t-1，能减少仔猪因断奶而造成的应激反应，提高断奶仔猪的采食量和生长速度。

2.4 对维生素的稳定作用

维生素是动物日粮中所必需的营养性添加剂，但大部分维生素性质不稳定，容易受光、热、湿的影响，从而降低了维生素的生物学效价。维生素也会随着时间的延长逐渐损耗，特别是在饲料生产加工、贮存和运输的过程中，维生素的生物学效价损失最大。饲料中的维生素很容易受pH、温度和含水量等因素的影响，此外，由于氯化胆碱吸水性大，往往是破坏维生素稳定性的最主要因素[9]。甜菜碱理化性质稳定，有很强的保湿性和抗氧化性，能增强维生素的稳定性，防止脂溶性维生素A、D、E、K和硫胺素（维生素B1）、毗哆素（维生素B6）的氧化，保护其效价[10]。

2.5 诱食作用

甜菜碱最早是在水产饲料中得到应用的，20世纪70年代芬兰科学家发现甜菜碱对水产动物具有特殊的诱食作用之后，甜菜碱作为一种水产养殖业的诱食剂被人们普遍的认识和应用[11]。鱼类摄食除依靠视觉和触觉外，还与味觉和嗅觉有很大关系。诱食作用可以促进鱼虾的快速进食、快速生长、增强了免疫力和抗病能力、加强生理性脱壳、这对于幼鱼幼虾的生长相当重要。甜菜碱是动物味觉最大的刺激物之一，具有甜味和鱼虾敏感的鲜味，能刺激水产动物的味觉和嗅觉，从而促进摄食、缩短采食时间、加快鱼虾的生长，是理想的诱食剂。甜菜碱0.0001 mol·L-1就能够引起鱼类的味觉反应[12]。

2.6 对动物肠道的作用

在动物生产中，消化道疾病特别是寄生虫病对动物肠道的健康影响十分严重，有些药物如离子载体类的抗球虫药可破坏寄生虫的结构，增加肠道细胞膜的通透性，达到驱虫的效果，但这类药物在杀害寄生虫的同时也破坏了动物肠道上皮细胞。对此，有研究同时用添加甜菜碱和常规量的抗球虫药饲料喂美国肉鸡，结果发现肉鸡肠道的球虫病减轻了，营养成分的消化吸收率也有所提高。Hamidi等在日粮中分别添加甜菜碱0.6和1.2mg·kg-1，研究对肉鸡的影响时发现，饲喂甜菜碱1.2mg·kg-1肉鸡肠道球虫数量减少，肠道损伤程度下降；饲喂甜菜碱0.6和1.2mg·kg-1肉鸡都能够增加其消化道上皮内淋巴细胞的数量和固有层厚度，但对十二指肠隐窝深度和绒毛高度影响不显著（P＞0.05）[13]。

3 在动物生产中的应用

3.1 在猪生产中的应用

早在20世纪90年代就有报道，饲料中添加甜菜碱可以提高猪的生产性能和饲料转化率。郭建凤研究证明，日粮中添加甜菜碱能够促进商品瘦肉猪的生长，并且显著提高商品瘦肉猪的生长速度和饲料利用率（P＜0.05），其中日粮中添加甜菜碱1000 g·t-1效果较佳，瘦肉猪的平均日增重提高7.44%，同时料重比降低7.47%[14]。汪以真等研究表明，在猪日粮中添加甜菜碱1000、1500 g·kg-1，肥育猪和生长猪的背膘厚分别降低了14.93%（P＜0.05）、14.82%（P＜0.05）、脂肪率分别降低了11.51%（P＜0.05）、5.76%（P＜0.05）；背最长肌肌内粗脂肪含量分别提高了17.66%（P＜0.05）、36.00%（P＜0.05）[15]。张冬梅研究表明，日粮中添加甜菜碱能显著提高育肥猪的日增重和日采食量，对背膘厚影响显著，且能显著提高肉色评分、肌肉总色素含量，同时显著降低尿素氮含量，其中甜菜碱添加量为 1500mg·kg-1效果最好（P＜0.05）[16]。崔波研究发现，日粮中添加甜菜碱与未添加甜菜碱的对照组相比，屠宰率、瘦肉率、眼肌面积显著提高，背膘厚度显著降低（P＜0.05）；血清中总胆固醇、甘油三酯含量和皮下FASmRNA丰度均低于对照组，血清总蛋白、谷丙转氨酶含量高于对照组，同时还对在日粮中添加甜菜碱的断奶仔猪进行研究，结果发现，与未添加甜菜碱的对照组相比，断奶仔猪血清总胆固醇、甘油三酯含量显著降低，总蛋白、白蛋白含量显著提高（P＜0.05）[17]。可见，甜菜碱不仅能促进猪生长，而且也有改善猪肉品质的作用。

3.2 在禽类生产中的应用

甜菜碱可以替代部分蛋氨酸而被广泛应用于禽类生产中，能够节约蛋氨酸，降低饲料成本。郭义等研究日粮中添加硫代甜菜碱对肉仔鸡生长性能、胴体品质和脂肪代谢的影响时发现，与未添加甜菜碱的对照组相比，显著提高肉仔鸡平均日增重（P＜0.05），同时显著降低了料重比（P＜0.05）；显著增加肉仔鸡屠体重，腹脂率、肌间脂宽和皮脂厚显著降低（P＜0.05）；极显著提高肉仔鸡胸肌和腿肌肌内脂肪含量（P＜0.01）；血清中胆固醇、甘油三酯含量显著降低，而游离脂肪酸含量、血清脂肪酶和腹脂激素敏感脂肪酶活性显著升高（P＜0.05）[18]。孙华研究表明，用甜菜碱代替不同水平蛋氨酸能显著提高肉鸡血清中总蛋白、球蛋白含量，同时显著降低尿酸含量（P＜0.05）；血清中HDL-C、ALP含量显著升高，TG、TC、LDL-C和CK含量显著降低（P＜0.05）；甜菜碱还有提高胸肌、肝脏中粗蛋白质含量，降低肝脏粗脂肪的趋势；此外甜菜碱替代25%总蛋氨酸使能量、蛋白质和脂肪表观代谢分别提高了0.44%、4.03%和1.45%[19]。张艳梅试验结果证明，在海兰褐蛋鸡产蛋高峰前期，用甜菜碱分别以0.75∶1和1∶1的比例替代50%蛋氨酸，甘油三酯分别降低24.9%、34.4%，总胆固醇分别降低19.9%、14.4%[20]。王德萍研究证明，在日粮中添加甜菜碱1500mg·kg-1能极显著提高蛋鸡的产蛋率（P＜0.01），显著提高料蛋比（P＜0.05），蛋品质无显著影响（P＞0.05）[21]。陈正冬研究证明，甜菜碱可以通过增强甲基代谢加强肉碱的合成，从而促进了长链脂肪酸的β-氧化，达到促进生长，改善胴体的组成[22]。

3.3 在水产动物中的应用

甜菜碱最早是在水产饲料中得到应用的，甜菜碱作为一种水产养殖业的诱食剂被人们普遍的认识和应用。常志州等研究表明，在河蟹的饵料中添加甜菜碱0.15%，与未添加甜菜碱的对照组相比，河蟹成活率提高了38%[23]。研究表明，甜菜碱对龙虾、淡水虾、大鳌虾、罗氏沼虾、对虾、鲤鱼、鳃鱼、虹鳟、大菱鲆、蛙鱼、鳗鲡等水产动物的诱引率＞50%；在自然水域中，甜菜碱对龟、蟹、鳗、蛙、鳝等水产动物的诱食效果更加突出。陆清儿等研究表明，在短盖巨脂鲤的饲料中添加盐酸甜菜碱，能够提高肌肉和肝脏中肉碱含量，提高肠系膜脂肪酶活力，从而改变体脂和鱼肉脂肪酸组成，促进体脂重新分配，提高肉质[24]。龚宏伟研究证明，甜菜碱还有增强抗病力和免疫力，对应激状态下鱼虾采食量下降有一定的缓解作用，甜菜碱还可以掩盖饲料的不良味道，促进鱼虾摄取更多的营养成分，减少饲料浪费，进而提高饲料利用率[25]。

3.4 在反刍动物生产中的应用

Bock等研究表明，在肉牛日粮中每头每天添加甜菜碱20 g时，能够增加肉牛脂肪厚度，但对最长肌面积和大理石纹无显著影响（P＞0.05）；而在肉牛日粮中添加甜菜碱40 g·头-1·d-1时，对脂肪厚度和大理石纹均无显著影响（P＞0.05）[26]。Loest等研究表明，日粮中添加甜菜碱对犊牛生长性能无影响，但能显著改善胴体大理石花纹品质（P＜0.05）[27]。赵永亮研究证明，在奶牛日粮中添加甜菜碱与未添加甜菜碱的对照组相比，泌乳早期日单产提高4.1%（P＜0.05），干物质采食量提高3.7%（P＜0.05），乳脂率提高1.4%（P＜0.05）；泌乳中期日单产提高2.7%（P＜0.05），干物质采食量提高2.2%（P＜0.05），乳脂率提高 2.5%（P＜0.01）[28]。但 Parker等研究发现，饲喂保护性甜菜碱对长途运输的牛血液中葡萄糖含量无显著影响（P＜0.05），甜菜碱不能降低运输过程中因应激造成的蛋白质损失[29]。因此，甜菜碱在反刍动物上的应用还有待于进一步研究。

4 小结

甜菜碱作为一种新型饲料添加剂，在养殖业上具有广阔的应用前景，应进一步加强研究，更深入地探讨甜菜碱的作用机理和最适添加量，降低饲料成本，增加养殖效益，促进畜牧业健康迅速的发展。

[1]姜谓同,田河,刘胜男,等.甜菜碱的营养功能及其影响因素[J].养殖与饲料,2010（1）:42-44.

[2]贾亚伟.甜菜碱和酵母铬对牛抗热应激效应的研究[D].重庆:西南大学,2011.

[3]朱曲波.甜菜碱及其营养功能[J].江西饲料,2002（4）:11-13.

[4]张涛,董宽虎.蛋氨酸、胆碱和甜菜碱在甲基供体中的相互关系[J].中国家禽,2003,25（12）:39-41.

[5]单冬丽.甜菜碱及其在肉鸡养殖业上的研究与应用进展[J].中国动物保健,2007（5）:78-81.

[6]鲁海军,许丽.蛋氨酸轻基类似物及甜菜碱在急性热应激下对肉鸡血清酶指标的影响[J].中国畜牧杂志,2006,42（21）:23-26.

[7]Kharbanda K K,Rogers D D,Mailliard M E,et al.A comparison of the effects of betaine and S-adenosylmethionine on ethanol-in⁃duced changes in methionine metabolism and steatosis in rat hep⁃atoeytes[J].The Journal of Nutrituion,2005,135（3）:519-524.

[8]黄志毅,安立龙,郑枢,等.甜菜碱对热应激肉鸡生产性能的影响[J].家畜生态,2004,25（1）:25-29.

[9]张宇金,高世勇,何立巍.甜菜碱的生物活性研究[J].哈尔滨商业大学学报（自然科学版）,2006,22（1）:13-16.

[10]田允波,葛长荣.甜菜碱在畜牧生产中的应用[J].内蒙古畜牧科学,1998（2）:111-114.

[11]黄晶,郑云林.甜菜碱的生理功能及其在生长肥育猪中的应用[J].广东饲料,2010,19（3）:25-27.

[12]刘峰.甜菜碱在水产养殖中的应用及发展趋势[J].山东畜牧兽医,2006（4）:42-43.

[13]Hamidi H,Pourreza J,Rahimi H.Dietary betaine affect duodenal histology of broilers challenged with a mixed coccidial infection[J].Pak J Biol Sci,2009,12（3）:291-295.

[14]郭建凤,武英,呼红梅,等.甜菜碱对育肥猪生长性能及胴体肉品质影响[J].家畜生态学报,2007（2）:155-158.

[15]汪以真,许梓荣.甜菜碱对生长肥育猪体脂重分配的作用及机理研究[J].畜牧兽医学报,2001,32（2）:122-128.

[16]张冬梅.肉碱和甜菜碱对育肥猪生长性能、胴体品质和血清指标的影响[D].沈阳:沈阳农业大学,2009.

[17]崔波.甜菜碱与蛋氨酸螯合铬对猪生产性能及FAS基因表达的影响[D].大庆:黑龙江八一农业大学,2009.

[18]郭义,王述柏,单虎,等.硫代甜菜碱对肉仔鸡生长性能、胴体品质和脂肪代谢的影响[J].动物营养学报,2008,20（3）:288-292.

[19]孙华.甜菜碱代替不同水平蛋氨酸对肉鸡生长发育及养分利用的影响[D].泰安:山东农业大学,2009.

[20]张艳梅.蛋鸡日粮中添加甜菜碱对产蛋前期生产性能的研究[J].饲料研究,2006（1）:4-7.

[21]王德萍,王叶红,夏志远,等.甜菜碱对蛋鸡产蛋后期产蛋性能及蛋品质的影响[J].甘肃畜牧兽医,2009,204（1）:6-8.

[22]陈正冬.甜菜碱促进肉鸭生长的作用机理[J].中国农学通报,2005,21（7）:20-23,90.

[23]常志州,金邦荃,史阿宝.甜菜碱及螺旋藻在成蟹饵料中的应用[J].中国饲料,1998（24）:19.

[24]陆清儿,李忠全,李行先,等.盐酸甜菜碱对短盖巨脂鲤脂肪代谢的影响[J].海洋与湖沼,2003,34（3）:306-312.

[25]龚宏伟,陈葵.甜菜碱溶液对黄颡鱼趋向行为引诱作用的初步研究[J].淡水渔业,2003,33（2）:13-15.

[26]Bock B J,Brethour J R,Harmoney K R,et al.Influence of betaine on finishing,and carcass performance in steers[J].P Anim Sci,2004,20（1）:53-57.

[27]Loest C A,Titgemeyer E C,Drouillard J S,et al.Supplemental be⁃taine and peroxide-treated feather meal for finishing cattle[J].J Anim Sci,2002,80（9）:2234-2240.

[28]赵永亮.新型复合甜菜粕在奶牛饲养中的应用研究[D].甘肃:兰州大学,2009.

[29]Parker A J,Dobson G P,Fitzpatrick L A.Physiological and meta⁃bolic effects of prophylactic treatment with the osmolytes glycerol and betaine on Bos indicus steers during long duration transporta⁃tion[J].J Anim Sci,2007,85（11）:2916-2923.