蛋氨酸、胆碱、甜菜碱三者之间的可“替代性”
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H A Worked等著陈勇摘译曹光辛审校胆碱,又称VB4,于1849年首次在牛胆汁中分离,1930年证实其营养作用。
现在,胆碱是动物及人类常见的添加剂。
氯化胆碱及胆碱柠檬酸盐无毒无害。
在美国,普遍认为氯化胆碱是安全的。
在欧共体,已允许氯化胆碱在婴儿食品中添加。
本文旨在对法国INRA、美国Illinois大学近期的研究及一些未发表的研究成果进行综述。
对蛋氨酸、胆碱和甜菜碱在营养作用及相互关系研究发现,胆碱的某些代谢功能是蛋氨酸和甜菜碱不能取代的。
这些功能包括:作为磷脂的组成成分,维持细胞的结构;确保软骨组织成熟,预防肉鸡骨短粗病。
参与肝脏脂肪代谢,向外运送脂肪,因此可防止脂肪在肝脏细胞中积累,预防脂肪肝。
是已酰胆碱合成的前体,并是交感神经系统的神经递质。
胆碱还具有一些非必需代谢功能,如作为甲基供体。
甜菜碱仅就该功能可取代胆碱。
在日粮中添加氯化胆碱既可满足动物必需和非必需功能的需要。
1肉鸡氯化胆碱的需要量氯化胆碱是家禽日粮中常用的不可缺少的添加剂。
然而,现在所用的氯化胆碱需要量是基于几十年前的研究得出来的,而且目前因这些建立的标准使饲料配方和家禽生产性能已显著变化。
因此,有必要对肉鸡氯化胆碱需要量进行重新确认。
Illinois大学(1997)研究表明,从10到20日龄,在缺乏胆碱的肉鸡基础日粮中添加氯化胆碱(0mg/kg~1115mg/kg),鸡的体增重与氯化胆碱的添加量呈线形增长。
增加氯化胆碱到2000mg/kg,体增重进一步提高,但增加量较低(见图1)。
图1添加不同剂量氯化胆碱对肉鸡增重的影响最近,法国INRA(1997)在典型的肉鸡玉米-豆粕型日粮中分别添加400mg/kg,800mg/kg 和1600mg/kg氯化胆碱后发现,800mg/kg组的饲料转化率最高,从1.71降低到1.66。
以这种添加水平,开食料和后期料中相当于有2100mg/kg和1900mg/kg氯化胆碱。
这种水平与Illinois大学及早期INRA(1987)的研究添加的500mg/kg~600mg/kg水平一致。
甜菜碱与蛋氨酸胆碱的功能比较及应用
刘隆基
【期刊名称】《天津粮油科技》
【年(卷),期】1998(000)001
【总页数】2页(P23-24)
【作者】刘隆基
【作者单位】天津市饲料公司
【正文语种】中文
【中图分类】S816.7
【相关文献】
1.蛋氨酸、胆碱、甜菜碱等营养素的作用机理及其相互关系 [J], 姚宝强;杨在宾
2.蛋氨酸、胆碱、甜菜碱三者之间的可“替代性” [J],
3.甜菜碱、胆碱和蛋氨酸的协同作用 [J], 王云霞;李文君;王润霞
4.日粮中添加瘤胃保护性蛋氨酸、甜菜碱和胆碱对泌乳早期荷斯坦奶牛生产性能的影响 [J], S.Davidson;张养东(摘译);卜登攀(校)
5.蛋氨酸、胆碱和甜菜碱在甲基供体中的相互关系 [J], 张涛;董宽虎
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胆碱是畜禽等动物机体内维持生理机能所必需的低分子有机化合物,是卵磷脂和乙酰胆碱等重要生理活性物质的组成部分。
胆碱是以氯化胆碱的形成作为饲料添加剂被广泛使用,并越来越受到重视。
胆碱是一种季胺碱,具有强碱性,氯化胆碱是胆碱的盐酸盐,水溶液呈弱酸性。
胆碱在畜禽代谢和生长中有三种功能作用:①转化为甜碱,提供为卵磷脂的重要组成部分,对禽的胫骨粗短病和猪肢体外张病菌的预防有重要作用;②以卵磷脂形式促进脂肪运输或通过提高肝脏脂肪代谢中起关键作用;③参与神经传导。
胆碱是神经递补质乙酰胆碱的前体,是神经鞘磷脂的重要组成成分。
氯化胆碱对促进畜禽的生长发育、提高肉蛋质量、降低饲料消耗有显示著效果。
蛋氨酸是必需氨基酸,甜菜碱又名甘氨酸三甲基内盐,是一种高效的甲基供体。
胆碱、蛋氨酸、甜菜碱三者的关系是:①均能提供不稳态甲基甲基在许多代谢中起着重要作用;②甜菜碱将甲基转移给予高半胱按酸合成蛋氨酸;③胆碱、甜菜碱不能代替蛋氨酸用于蛋白质合成。
但在胆碱严重不足的日粮中,甜菜碱可使蛋氨酸不被用作甲基供体而节省蛋氨酸,从而提高生长速度。
研究表明,饲料原料中胆碱的生物利用率,因此,一般日粮中的胆碱是以氯化胆碱的形式添加到饲料中的。
由于氯化胆碱、甜菜碱替代部分蛋氨酸,可降低成本,在生产性能和经济效益方面都有获得较好的效果。
胆碱的甲基供体中间产物甜菜碱作为一种营养性的添加物和诱食剂,已被广泛使用在水产养殖业中。
研究表明,对促进鲤鱼生长、降低草鱼脂肪肝有显著作用并有明显的诱食反应,从而可以缩短采食时间,提高饲料转化率。
胆碱最早已于19世纪40年代末从猪的胆汁中分离出来,到本世纪30年代,已证实对猪的肢体外张有良好的预防作用。
研究表明,大部分动物可以体内合成胆碱,但合成数量、速度不能完全满足动物机体的需要,因而氯化胆碱需要用化学人工合成办法,添加到日粮中以弥补不足。
我国目前较常用的工业生产合成方法是环氧己烷法和氯乙醇法。
环氧己烷法就是将三甲胺盐酸盐与环氧己烷反应生成液体的氯化胆碱。
甜菜碱在猪营养上的作用核心提示:甜菜碱广泛存在于动植物体内。
植物中以甜菜的含量最多。
甜菜碱在动物体内作为一种高效活性甲基供体,在甲基代谢中起重要的营养调控作用,可取代部分蛋氨酸和胆碱,具有促进脂肪代谢,改善饲料的适口性,缓和热应激,甜菜碱广泛存在于动植物体内。
植物中以甜菜的含量最多。
甜菜碱在动物体内作为一种高效活性甲基供体,在甲基代谢中起重要的营养调控作用,可取代部分蛋氨酸和胆碱,具有促进脂肪代谢,改善饲料的适口性,缓和热应激,调节机体的渗透压,提高腹泻药的疗效,并可维护维生素预混料的稳定性,显著提高畜禽生长性能,降低胴体脂肪、增加瘦肉率和改善胴体品质等功能。
甜菜碱是一种无毒、无污染。
无残留的新型营养再分配剂,克服了β-肾上腺素能激动剂等营养再分配剂引起的应激大、残留严重、肉质下降等一系列弊端(王明远,1995)。
1 甜菜碱的理化特性甜菜碱(betaine)又名甘氨酸三甲基内盐,是一种无毒、无害的天然化合物一季胺型生物碱。
呈白色棱粒状或叶片状结晶,分子式5H12N2,分子量为118,熔点293℃。
其味甘甜,是一种类似于维生素的物质。
它具有很强的保湿性,室温下极易吸湿而潮解。
水合式溶于水,溶于甲醇和乙醇,微溶于乙醚。
甜菜碱化学结构牢固,可耐200℃高温,并具有很强的抗氧化性。
经毒性试验证明,甜菜碱属于无毒产品。
Du Vigneaud(1939)发现,甜菜碱在动物代谢中可部分代替蛋氨酸和胆碱提供活性甲基,并证实具有甲基供体功能的营养素还有胆碱和蛋氨酸。
2 甜菜碱的生理作用机制(图略)3 甜菜碱的营养作用国外学者认为,甜菜碱主要作为高效甲基供体加速动物机体细胞β-氧化及某些蛋白质基因的转录,从而降低动物机体脂肪和提高蛋白质的沉积。
甜菜碱可促进猪的生长、改善胴体品质。
甜菜碱通过对脂肪合成关键酶的抑制导致脂肪合成减少,脂肪沉积相对降低;同时通过提高肉碱含量,加速脂肪的β-氧化,增强脂肪的分解。
甜菜碱促进肌肉生长和蛋白质增加,主要是通过生长激素(GH)和胰岛素样生长因子-l(IGF-1)的调控间接完成的(怀明燕,1997;许梓荣等,1999)。
蛋氨酸、胆碱、甜菜碱三者之间的可“替代性”
蛋氨酸、胆碱、甜菜碱是三种不同的化学物质,它们之间具有共性,又具有各自的特殊性。
就其共性,它们之间有可替代的一面;就其个性,则是不可替代的。
1 三种物质的特殊性(个性)
1.1 化学结构不同
1.2 对动物的生理作用不同蛋氨酸:它是构成蛋白质的基本单位之一,是必需氨基酸中唯一含有硫的氨基酸,它参与体内甲基的转移及磷的代谢和肾上腺素、胆碱和肌酸的合成;是合成蛋白质和胱氨酸的原料,是甲基供体。
在动物体内有百种以上的甲基化过程都需要蛋氨酸参与。
胆碱:是体内合成磷脂、卵磷脂的重要物质,乙酰胆碱的前体。
它在调整体内脂肪代谢,防止脂肪肝。
保证体细胞的正常生命活动,促进软骨正常发育,以及神经系统的正常运行等方面起着重要作用。
特别是在胆碱氧化酶的作用下,经二次氧化作用,转化为甜菜碱,参与蛋氨酸-高半胱氨酸的循环传递甲基活动,即胆碱(氧化)-甜菜碱,这个过程是不可逆的。
所以,胆碱是动物体内不可缺少的营养物质,虽然大部分动物可以自身合成,但常不能满足自身需要,尤其是幼龄动物,因此,应注意外源补加。
甜菜碱:属维生素类似物,有其特殊的生理功能,主要靠体内胆碱转化,不足部分可以外源添加。
它可以调节肾细胞的水分渗出,提高钠、钾泵的功能,调节体内渗透压。
在水产养殖方面可做诱食剂。
特别在动物体内,它是胆碱经二次氧化作用的产物,是胆碱参与甲基代谢的中介。
值得特别提出的是:甜菜碱分子结构虽有三个甲基,但在甲基化反应过程中,只能提供一个甲基,其它部分则经过氧化,最终转化为甘氨酸。
所以,这一过程只是循环传递甲基的过程,而不是蛋氨酸的合成途径。
2 三种物质的共性它们都参与动物内的甲基代谢活动,是甲基的直接或间接供体。
3 讨论
a.甜菜碱与蛋氨酸的甲基代谢过程不是以甲基数量为基数的数学计算关系。
因为,动物体内的生化过程仍有许多未知因素,尚待研究。
b.甜菜碱在甲基传递过程中,只是蛋氨酸-高半胱氨酸循环甲基的供体,只有在蛋氨酸满足动物基本需要后,才具有节约蛋氨酸的功效。
c.胆碱-甜菜碱的转化过程是不可逆的,因此,当胆碱不能满足动物体内的代谢需要时,甜菜碱对胆碱量的不足是无济于事的。
d.作为添加剂族的新成员-甜菜碱的应用,无疑为畜牧业的发展增加了新的血液,特别是一些从生产实践和科学试验所得的数据,在养殖及饲料生产中都有着极为宝贵的参考价值。
但是,由于试验条件、设计、方法的不同,其结论也不尽相同,甚至大相径庭。
因此,尚需进
一步探索。
综上所述,蛋氨酸、胆碱、甜菜碱是具有三种不同的化学结构的物质,它们有不同的生理功能,又有相同的生理作用。
就它们的个性方面,即各自的生理功能是不可替代的;而共性方面,即均为甲基的直接或间接供体。
所以,它们之间的可“替代”性,与其说是“替代”不如说是补充更为确切。
甜菜碱
化学名称:
本品为甜菜碱盐酸盐、化学名称为甘氨酸三甲胺内盐,无水甜菜碱的分子式为C5H12O2N,通常有一分子结晶水
含量:
含甜碱盐酸盐98%以上
性状:
白色结晶体、无臭,不易潮解,溶于水,水溶液呈中性。
功效:
1、鱼类、甲壳类动物的理想诱食剂,对鱼虾类的嗅觉有极强的诱惑力,大大增加进
食量,促进生长。
2、高效率的甲基供体,可取代氯化胆碱,减少蛋氨酸的使用。
3、维护饲料中维生素的稳定性。
4、缓冲渗透压激变。
5、制药工业原料,预防肝病。
用法与用量:
蛋鸡、肉鸡、猪料分别保留原蛋氨酸用量的70%、60%、50%,剩余蛋氨酸分别用15%、20%、25%甜菜碱替代,鱼虾料内每吨添加1-1.5公斤甜菜碱。