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甜菜碱在健康养猪业上的研究与应用概况

作者:佚名来源:赛尔畜牧网时间:2015-03-27 13:07点击:

  甜菜碱系一种季胺型生物碱,国内外饲喂试验发现甜菜碱具有促进畜禽生长,改善胴体品质的功效,因此作为畜禽饲料添加剂使用。甜菜碱在养猪业上的研究与应用引起了普遍关注和重视。

  1 甜菜碱的理化性质与安全性

  甜菜碱为白色或微棕色结晶的化合物,其味甘甜,常温下容易潮解,保湿性强。化学名称为三甲基甘氨酸,分子式为C5H12N2,分子量为117.15,分子结构式中有3个甲基。甜菜碱能溶于水和甲醇,微溶于乙醚,熔点293℃,能耐200℃以下的高温,具有很强的抗氧化性能。甜菜碱有生物提取和化学合成两种,两者性质相同,但风味和含量有一定差异。生物提取的甜菜碱是一种天然、无毒害、无污染、无残留的饲料添加剂。汪以真等(2002)试验表明,盐酸甜菜碱属实际无毒类物质,无明显蓄积作用,无致突变性,是一种安全的饲料添加剂。张萍等(2007)测定提示硫代甜菜碱毒性极低,在临床使用剂量下,作为饲料添加剂长期使用不会引起毒性反应。

  2甜菜碱的生物学作用

  2.1

  作为甲基供体

  目前饲料中普遍采用的甲基供体是胆碱和蛋氨酸。胆碱只有在线粒体内转化成甜菜碱才能提供甲基,该氧化过程需要VB12和核黄素的参与,同时受Ni、Co和Fe离子的抑制,使甲基的利用率降低。Virtanen(1995)认为,甜菜碱可用于替代部分胆碱,作为甲基供体的来源。Mudd等(1965)和Finkelstein等(1982)研究证实,甜菜碱在肝脏中发挥甲基供体的作用,并受高半胱氨基转移酶(BHMT)和对胱硫醚β-合成酶(β-CYST)调控,饲料中添加甜菜碱可使大鼠肝脏甜菜碱-高半胱氨酸甲基转移酶的胱硫醚β-合成酶活性产生变化,加速机体甲基代谢循环,导致甲基化产物合成增加。冯杰等(2001)以添加1000mg/kg和1500mg/kg甜菜碱的饲粮分别饲喂生长肥育猪,增加了猪肝脏甜菜碱高半胱氨酸甲基转移酶活力,生长期总活力与比活力1500mg/kg分别增加23.08%和18.18%,肥育期1000mg/kg组总活力与比活力分别提高16.33%和15.63%,认为甜菜碱在肝脏BHMT和β-CYST双重调控下,替代蛋氨酸为机体甲基化产物的合成提供甲基,从而产生节约蛋氨酸的效应。郑泽敦(2011)对生长猪和育肥猪采用低蛋白日粮分别添加甜菜碱饲喂,可获得与对照组相同的生长性能,用甜菜碱替代蛋氨酸对猪生长性能没有显著影响。甜菜碱分子结构中有3个活性甲基,其提供的甲基效率显著高于蛋氨酸和胆碱。因此饲料中添加一定量的甜菜碱,可以减少对胆碱和蛋氨酸的需要量,从而使饲料成本降低。

  2.2

  促进脂肪代谢

  甜菜碱从仔猪阶段就发挥其提高胴体瘦肉率,降低体脂的功效。余东游等(2000)在仔猪饲料中添加800mg/kg甜菜碱,使仔猪背膘厚和腹脂率分别降低13.98%和27.59%,背最长肌中RNA含量和RNA/DNA比值分别上升6.41%和9.57%,肝脏中游离肉碱和酸不溶肉碱含量分别增加8.98%和13.82%;反映了在仔猪阶段,甜菜碱主要是通过增加脂肪分解的途径,从而降低胴体脂肪。王敏奇等(2001)在生长猪饲料中添加1000mg/kg甜菜碱,背最长肌粗脂肪含量较对照组提高35.98%,肝脏粗脂肪含量降低17.63%;血清生化指标分析显示,甜菜碱使脂肪酶活性提高10.50%,游离脂肪酸含量提高20.16%,肌肉和肝脏中游离肉碱含量提高30.91%和20.68%;揭示甜菜碱可能通过加强猪体脂肪动员,促进脂肪酸向肌肉组织转运和β-氧化,在降低背膘厚的同时,适度增加肌肉脂肪含量,从而发挥在脂肪组织和肌肉组织之中重新分配体脂的作用。许梓荣等(1998)认为对肥育猪,甜菜碱似通过影响肌肉中的肉碱及酸不溶肉碱的含量,而调节肌细胞线粒体中的β-氧化作用,加强脂肪的分解作用,部分抑制脂肪合成,而达到降低胴体脂肪的功效,推测前者作用大于后者。汪以真等(2001)对生长猪和肥育猪分别饲喂含1000mg/kg和1500mg/kg甜菜碱的饲粮,分别降低生长猪和肥育猪背膘厚14.82%和14.93%、脂肪率5.76%和11.51%,分别提高背最长肌肌肉粗脂肪含量36.00%和17.66%;血清生化指标分析表明:甜菜碱分别提高生长猪和肥育猪脂肪酶活性10.49%和7.50%,分别提高血清游离脂肪酸含量20.16%和13.43%,显示甜菜碱加强了猪体脂动员。Fernandez-Fegares等(2002)通过甜菜碱对生长期限饲猪营养利用和营养分配的影响表明,甜菜碱改变营养分配,导致胴体蛋白沉积提高,而胴体脂肪和内脏组织沉积减少。崔波等(2011)在玉米-豆粕型日粮基础上,添加不同水平的蛋氨酸螯合铬和甜菜碱饲喂三江白猪生长育肥猪,均可降低肥育猪血清甘油三酯、总胆固醇和胰岛素含量及FAS基因mRNA的表达水平,提高生长激素水平,认为甜菜碱与蛋氨酸螯合铬均能减少脂肪沉积,以复合添加效果较好,并存在一定的交互效应。

  2.3

  调节渗透压,缓解应激反应

  Rudolph等(1986)研究证实,甜菜碱具有提高生物细胞抗高温、高盐和高渗透环境的耐受力,稳定酶活性及生物大分子功能的功效。甜菜碱有类似电解质的特征,在消化道受病原体侵入的状态下,对猪胃肠道上皮细胞具有渗透保护作用,且当仔猪因腹泻导致胃肠道失水和离子平衡失调时,甜菜碱能有效地防止水分损失,避免腹泻引起的高血钾症,以维持和稳定胃肠道环境的离子平衡(Gwyther等,1989;Hanson等,1994),从而使受断奶应激的仔猪胃肠内微生物区系中有益菌占主导地位,有害菌不会大量繁殖,保护消化道内源性消化酶的正常分泌及其活力的稳定,进而提高了饲料养分的消化利用。Linderman等(1986)试验表明,仔猪断奶后一周内各种消化酶水平显著下降,甜菜碱起到了保护胃肠道内环境的平衡,排除了幼龄动物在应激状态下消化酶分泌量减少或酶活性降低等弊端,利于内源性消化酶的分泌和胃肠内消化酶活性的稳定,改善十二指肠绒毛的生长发育,从而提高断奶仔猪对饲料养分的消化率,减少腹泻率,进而促进断奶仔猪快速生长。许梓荣等(1999,2000)在断奶仔猪饲粮中添加800mg/kg甜菜碱,干物质和粗蛋白表观消化率分别提高4.24%和6.45%,腹泻率较对照组降低33.80%;十二指肠内容物中总蛋白水解酶活力提高53.32%,脂肪酶和淀粉酶活力与对照组差异不显著;猪十二指肠微绒毛长度和密度均比对照组明显改善,其长度较对照组提高16.19%;结果提示饲粮中添加甜菜碱能明显改善断奶仔猪的消化机能,提高饲粮中养分消化与利用,其主要原因在于甜菜碱改善了断奶仔猪消化系的生长发育状况,进而影响了消化道内源性消化酶的分泌与活性。武志敏(2010)在断奶三江白猪玉米-豆粕型日粮基础上添加不同水平的甜菜碱(0、8000mg/kg、1000mg/kg)与苜蓿皂甙(0、15000mg/kg、2500mg/kg)饲养28d,对断奶仔猪日均采食量和日均增重有显著影响,肠道乳酸杆菌提高,大肠杆菌和沙门氏菌降低或显著降低,腹泻率均降低;血清中IgG提高,均可提高断奶仔猪外周血和免疫器官的T淋巴细胞数量。

  3甜菜碱在养猪业上的应用

  3.1

  断奶仔猪

  甜菜碱对断奶仔猪具有诱食功效,可以缓解断奶应激反应,改善消化机能,增加采食量,提高日增重和饲料利用率,降低腹泻。1995年美国两次试验表明,在早期断奶仔猪饲粮中添加甜菜碱,可提高断奶后第一周日增重75%和122%,第二周增重提高14%和28%,采食量提高了20%左右。许梓荣等(1999、2000)添加不同剂量甜菜碱均提高了断奶仔猪采食量、日增重和饲料报酬,以添加600、800mg/kg组效果最为明显,采食量分别增加9.39%和8.71%,日增重分别提高11.73%和11.82%,料重比分别降低2.19%和2.79%,腹泻率分别降低23.94%和33.80%,且显著降低了血清氮含量,有效地改善断奶仔猪对饲料中养分的表观消化率和十二指肠内容物中总蛋白水解酶的活力;显著提高了血清中生长激素(GH)、类胰岛素生长因子-I(IGF-I)水平和血清总铁结合力,推测血清中IGF-I水平的提高可能是甜菜碱促进断奶仔猪生长的主要原因。余东游等(2000)在仔猪饲料中添加800mg/kg甜菜碱,使仔猪瘦肉率提高4.08%,背最长肌面积提高6.58%,背膘厚和腹脂率分别降低13.98%和27.59%。张怀东等(2002)在饲粮中添加1000mg/kg甜菜碱饲喂仔猪,日增重提高12.7%,料重比下降8.98%,血清中总蛋白和白蛋白含量分别提高8.58%和9.86%,尿素氮含量下降16.22%。董冠(2012)在断奶后1周仔猪基础饲粮中添加6000mg/kg、9000mg/kg、1200mg/kg甜菜碱饲喂28d,能够显著提高仔猪的日均采食量和日均增重,显著增加血清生长激素和胰岛素样生长因子Ⅰ的含量;600mg/kg甜菜碱显著降低了血清尿素氮和低密度脂蛋白含量,可见饲粮中添加甜菜碱可以提高断奶仔猪的生长性能,促进蛋白质的沉积和脂肪代谢,其中以添加量600mg/kg效果最好。

  3.2

  生长猪

  甜菜碱能够促进生长猪生长,提高瘦肉率。许梓荣等(1999)在生长猪饲料中添加1000mg/kg甜菜碱饲喂62d,日均采食量增加7.30%,日增重提高13.20%,料重比降低7.93%,胴体瘦肉率提高7.15%,眼肌面积提高19.12%,背膘厚和板油重分别下降14.81%和25.31%。郑黎等(2001)在玉米-豆粕型日粮中添加0.1g/kg甜菜碱,有提高生长猪日增重和饲料转化率的趋势,对采食量无显著影响,不影响血清钙、镁、钾、钠、氯、尿素氮浓度。Fernandez-Fegares等(2002)给生长期限饲猪日粮中添加0.5%甜菜碱,胴体脂肪沉积、P3脂肪高度和内脏重均下降,而胴体总蛋白、蛋白沉积率、瘦肉率均提高。武英等(2006)在25kg左右的杜烟猪基础日粮中同时添加VE 200mg/kg和甜菜碱1500mg/kg饲喂至100kg,日增重增加13.09%,料重比降低0.65%,背膘厚降低29.76%;背最长肌剪切力降低10.37%,肌内脂肪含量增加30.67%,对其它胴体、肉质性状、背最长肌氨基酸组成、鲜味氨基酸含量和必需氨基酸含量影响不大。郭建风等(2007)在每100kg生长猪基础日粮中分别添加100g甜菜碱和45gVB,日增重分别提高72g和43.7g,料重比分别降低6.14%和5.42%,眼肌面积分别提高22.54%和17.29%,瘦肉率分别提高7.42%和4.62%,肌内脂肪分别提高10.71%和23.93%,背膘厚甜菜碱组降低14.18% 。Fernandez-Figares等(2008)在饲粮中添加甜菜碱和共轭亚油酸能增加伊比利亚生长猪平均日增重、屠体蛋白(+19.8%)、水分(+24.2%)和瘦肉沉积(+23.4%);甜菜碱和共轭亚油酸同时使用,具有协同效应。

  3.3

  肥育猪

  甜菜碱可以提高肥育猪生产性能,降低背膘厚度,提高瘦肉率,改善肉品质量。许梓荣等(1998)在饲料中添加1750mg/kg甜菜碱,肥育猪日增重提高13.32%,眼肌面积增加11.99%;添加1000mg/kg甜菜碱,提高肥育猪胴体瘦肉率3.52%,分别降低胴体脂肪率和背膘厚18.27%和15.67%。汪以真等(2000)在饲料中添加1000mg/kg甜菜碱,使肥育猪胴体脂肪率降低18.27%,胴体瘦肉率提高5.71%,猪背最长肌中肌红蛋白、肌肉脂肪和肌苷酸含量分别提高14.88%、17.66%和21.79%;猪肝脏中游离肉碱的含量提高16.5%,肌肉中酸不溶肉碱的含量以及酸不溶肉碱与游离肉碱比例分别提高35.21%和29.41%;显示甜菜碱在提高猪胴体瘦肉率的同时,还提高了猪肉的色、香和味,从而有效地改善了肌肉品质。德国使用600多头生长-肥育猪进行2次添加甜菜碱试验,猪发育水平提高,瘦肉率增加,背膘厚度降低,猪肉的滴水损失减少,平均每头供试猪增加收入2.0德国马克(程伶编译,2004)。王昕陟等(2006)在肥育猪饲粮中添加0.125%甜菜碱,日增重比对照组提高11.7%,料重比降低0.23,背膘厚减少0.5cm,眼肌面积和大理石纹评分均无显著差异。边连全等(2009)在育肥猪日粮中添加甜菜碱和胆碱,屠宰率和熟肉率增加,屠宰24h后的pH值和大理石纹评分稍有增加,背膘厚有所降低,同时添加甜菜碱1500mg/kg和胆碱500mg/kg总体效果最好,甜菜碱和胆碱对胴体品质和肉品质无互作效应。董冠(2012)在基础日粮中添加10000mg/kg、15000mg/kg和2000mg/kg甜菜碱饲喂育肥猪30d,可以提高采食量,促进育肥猪的生长;对育肥猪脂肪代谢和蛋白沉积有促进作用,能够有效提高育肥猪胴体品质,其中1500mg/kg组效果最好。刘洋等(2014)在育肥猪宰前日粮中添加胍基乙酸和胍基乙酸+甜菜碱饲喂15d,能够提高猪的平均日增重及平均日采食量,降低背膘厚度;同时宰前日粮中添加胍基乙酸和甜菜碱能够通过影响能量代谢来调节宰后糖酵解,进而改善猪肉品质。

  3.4

  母猪

  饲料中添加甜菜碱,能提高母猪增重,改善繁殖性能。汪以真等(1999)饲喂添加1500mg/kg甜菜碱的饲粮,使母猪日增重提高15.63%,提高瘦肉率8.20%,提高母猪眼肌面积39.21%;母猪背膘厚降低10.83%,提高母猪GH和IGF-I含量70.97%和44.98%。钱利纯等(2000)在玉米-豆粕型饲粮中添加5000mg/kg、10000mg/kg和1500mg/kg盐酸甜菜碱饲喂妊娠母猪,繁殖性能有不同程度的改善,窝产活仔数分别提高2.4头、2.0头和2.2头,仔猪初生窝重分别提高11.11%、32.24%和30.95%,对仔猪初生重无明显影响;采食甜菜碱后母猪生理状态正常,分娩时无弱死胎。母猪受热应激影响,采食量减少,致使下一次的繁殖成绩下降,这时在饲料中添加甜菜碱,就能弥补采食量减少,增加下一次仔猪的能量供给(程伶编译,2004)。赵茹茜等(2014)在母猪正常日粮添加添加0.3%甜菜碱饲喂,可以显著增加新生仔猪血清中的蛋氨酸和肝脏中甜菜碱、胆固醇的含量,显著上调肝脏中GNMT基因表达水平,提出母体妊娠期日粮中甜菜碱的添加可以通过表遗传机制调节新生仔猪肝脏中的胆固醇代谢基因的表达。李茜等(2014)给母猪日粮中添加3g/kg甜菜碱,增强了雄性新生仔猪海马内的甜菜碱蛋氨酸代谢,并且可通过改变胰岛素生长因子2的差异甲基化区域甲基化状态来影响海马神经元的增殖。

  综上所述,甜菜碱在养猪业上具有积极作用,应当加强研究,探索最佳添加剂量和影响因素,尽快推广应用,促进养猪业的健康迅速发展,为人们提供绿色安全的肉品。

责任编辑:陈娟  

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