论文部分内容阅读
长期以来人们就得知，来自甜菜的天然态甜菜碱能够给商业性动物生产者带来显著的经济效益（图1）。就猪而言，尤其是初生仔猪，该化合物能够作为猪体内的渗透调节剂和甲基供体。
中图分类号：S816.79 文献标识码：C 文章编号：1001-0769（2015）09-0013-03
甜菜碱最恰当的描述是甘氨酸的三甲基衍生物，其相对大量地天然存在于水生无脊椎动物和甜菜中。来自甜菜糖蜜和酒精糟液的天然态甜菜碱在动物生长的关键阶段如何发挥其特殊的功效？同时天然态甜菜碱是如何比合成甜菜碱产生更多的价值？
1 甜菜碱的双重功效
要理解甜菜碱如何提高饲料的营养价值，重要的是要了解其二个关键功效：
作为渗透调节物质——甜菜碱的双极两性离子结构和电荷中和特性使其很容易地与水结合形成氢键。因其容易被吸收，天然态甜菜碱能够有效地提高细胞内的渗透压。在不增加细胞内离子水平的情况下，动物只需动用较少的能量就能维持细胞内的水量。因此，细胞内的酶活性和蛋白结构因此得以维持，进而它们能够继续发挥其正常的功能而不会受到渗透压的影响。
作为甲基供体——甜菜碱能够提供多种物质合成所需的甲基基团，这些物质包括：
肌酸和肉碱——对能量的产生具有重要作用；
生物膜——对细胞膜的正常功能和神经健康极为重要；
合成嘌呤和嘧啶——用于DNA的合成；
肾上腺素——一种应激激素；
DNA的甲基化。
甲基对免疫系统发挥其基本功能方面也是必不可少的。甜菜碱在甲基转移循环中有望提供三个甲基，该循环是动物代谢中的一个重要过程：
甜菜碱是一种高效的甲基供体，能够直接将甲基基团转移给同型半胱氨酸以使其生成甲硫氨酸（这是甲硫氨酸再生的一个重要过程）。
膜磷脂和神经递质乙酰胆碱等化合物的合成需要胆碱。胆碱也可以作为甲基供体，但是其必须先转化为甜菜碱后才可以提供甲基。这种转化效率只有55 %左右。
蛋氨酸可用于蛋白质的合成，也可在转化为 S-腺苷甲硫氨酸（S-adenosyl-methionine，SAM）后作为甲基供体。
胆碱、氯化物和蛋氨酸常被添加到动物饲料中作为甲基供体，但是天然态甜菜碱在提供甲基方面具有最高的生物活性和成本效益。
2 添加甜菜碱是必然的选择
甜菜碱的双重功效在受孕、妊娠、哺乳和肥育的各个阶段都能提高动物的生产性能。在断奶期间，生理应激导致的仔猪脱水是养猪生产者面临的重要挑战。天然态甜菜碱作为一种渗透调节剂通过其作用模式，通过维持细胞内水和离子的平衡，从而能够增强水分的保持和吸收，并减少能量的消耗。
炎热的夏季会导致母猪的繁殖能力下降，甜菜碱作为一种渗透调节剂能够特别有效地增加母猪的能量供应，提高母猪繁殖能力。
研究表明，在饲料中添加天然态甜菜碱能够改善动物肠道张力（图2），而热应激等不利因素会导致动物肠道弹性变差。当环境温度升高时，血液会优先流向皮肤以利于散热。这会导致流向胃肠道的血液减少，这反过来又会影响消化以及降低营养的消化率。
应激会导致生长猪肠道结构改变，如果不加以控制的话，进而会降低肠道的收缩能力。天然态甜菜碱对动物的肠道结构和免疫系统会产生有益的作用。其对维持动物肠道完整性的有利作用能够保护动物免受与球虫病或肠道内其他不良微生物增殖引发的脱水环境，而脱水可能会损害动物的生产性能。
较高猪肠道韧性产生的另一个有利作用是，在屠宰加工摘除肠道过程中可以尽最大的可能减少肠道的破裂以及由破裂引发的肠道食糜污染胴体的可能性。
此外，甜菜碱对甲基化的贡献可以显著提高动物产值。母猪饲料中补充甜菜碱可以降低妊娠损失，改善母猪繁殖性能，增加后续胎次的窝产仔数（图3）。甜菜碱还可以使各年龄段的猪节省维持能，使更多的新陈代谢能量用于增加胴体瘦肉和提高动物的活力。这种功效在需要更多维持能量的仔猪断奶期至关重要。
天然态甜菜碱对动物生产性能的积极作用使得其在美国等市场上具有极其有用的价值，在美国，猪流行性腹泻（Porcine Epidemic Diarrhoea，PED）的暴發已影响了猪的存栏数，而且每头母猪的断奶仔猪价值超过了50美元。早期快速的生长经济上非常有意义——在断奶期间仔猪体重每增加1 kg，生产周期就会减少4 d～5 d。
营养师应该检查供应设备的可用性，以确保能准确提供甜菜碱的数量和安全地取代价格昂贵的蛋氨酸和胆碱，以便既能省钱又可提高动物生产性能。
3 天然态甜菜碱与合成态甜菜碱的比较
企业宣称与天然态甜菜碱有相似生物活性的化学合成态甜菜碱产品，如盐酸甜菜碱（betaine hydrochloride），最近的研究已经被证明两者在提高动物生产性能方面存在着显著的差异。
在比较两者的渗透调节功能时，这种差异被发现是极其显著的。作为体内一种高效的渗透调节物，非常重要的是甜菜碱能够迅速并完全溶于水。对比试验表明，天然态甜菜碱的水溶性约是盐酸甜菜碱的三倍，其溶于水的速度是盐酸甜菜碱的两倍以上。盐酸甜菜碱较低的水溶性会减少细胞摄入的甜菜碱数量，降低其作为渗透调节剂和甲基供体的功效。盐酸甜菜碱的高氯含量也会破坏细胞水平衡，干扰甜菜碱重要的渗透调节功能，导致垫料潮湿以及动物生产性能变差。
利用体外肠道细胞模型进行的进一步研究表明，与天然态甜菜碱相比，盐酸甜菜碱会对肠道屏障产生消极的影响，会显著降低跨膜电阻值以及降低细胞ATP含量。肠上皮细胞间较差的紧密连接，会导致抗原突破肠道的屏障，引发强烈的破坏性炎症反应。与对照组和天然态甜菜碱组相比，盐酸甜菜碱也会显著增强细胞的炎症反应，这从IL-8产生显著增加上可以得到证明。
4 已被证明甜菜碱能提高经济效益
总之，有大量证据表明在猪饲料中添加甜菜碱具有重要的作用。研究还表明使用天然态甜菜碱产生的效益优于合成态甜菜碱。
改善胴体组成、提高瘦肉率、降低维持能需求量、增强抗热应激能力和支持肠道结构是天然态甜菜碱在试验中表现出的主要优点。这些功效已经在母猪、仔猪和生长肥育猪上得到证实的事实，表明可以在养猪生产中广泛应用天然态甜菜碱，以提高猪的生产性能，并降低生产成本。□□
原题名：Betaine supplementation for better pig productivity （英文）
原作者：Dave Hall [美国Danisco（丹尼斯克）动物营养大客服经理]
中图分类号：S816.79 文献标识码：C 文章编号：1001-0769（2015）09-0013-03
甜菜碱最恰当的描述是甘氨酸的三甲基衍生物，其相对大量地天然存在于水生无脊椎动物和甜菜中。来自甜菜糖蜜和酒精糟液的天然态甜菜碱在动物生长的关键阶段如何发挥其特殊的功效？同时天然态甜菜碱是如何比合成甜菜碱产生更多的价值？
1 甜菜碱的双重功效
要理解甜菜碱如何提高饲料的营养价值，重要的是要了解其二个关键功效：
作为渗透调节物质——甜菜碱的双极两性离子结构和电荷中和特性使其很容易地与水结合形成氢键。因其容易被吸收，天然态甜菜碱能够有效地提高细胞内的渗透压。在不增加细胞内离子水平的情况下，动物只需动用较少的能量就能维持细胞内的水量。因此，细胞内的酶活性和蛋白结构因此得以维持，进而它们能够继续发挥其正常的功能而不会受到渗透压的影响。
作为甲基供体——甜菜碱能够提供多种物质合成所需的甲基基团，这些物质包括：
肌酸和肉碱——对能量的产生具有重要作用；
生物膜——对细胞膜的正常功能和神经健康极为重要；
合成嘌呤和嘧啶——用于DNA的合成；
肾上腺素——一种应激激素；
DNA的甲基化。
甲基对免疫系统发挥其基本功能方面也是必不可少的。甜菜碱在甲基转移循环中有望提供三个甲基，该循环是动物代谢中的一个重要过程：
甜菜碱是一种高效的甲基供体，能够直接将甲基基团转移给同型半胱氨酸以使其生成甲硫氨酸（这是甲硫氨酸再生的一个重要过程）。
膜磷脂和神经递质乙酰胆碱等化合物的合成需要胆碱。胆碱也可以作为甲基供体，但是其必须先转化为甜菜碱后才可以提供甲基。这种转化效率只有55 %左右。
蛋氨酸可用于蛋白质的合成，也可在转化为 S-腺苷甲硫氨酸（S-adenosyl-methionine，SAM）后作为甲基供体。
胆碱、氯化物和蛋氨酸常被添加到动物饲料中作为甲基供体，但是天然态甜菜碱在提供甲基方面具有最高的生物活性和成本效益。
2 添加甜菜碱是必然的选择
甜菜碱的双重功效在受孕、妊娠、哺乳和肥育的各个阶段都能提高动物的生产性能。在断奶期间，生理应激导致的仔猪脱水是养猪生产者面临的重要挑战。天然态甜菜碱作为一种渗透调节剂通过其作用模式，通过维持细胞内水和离子的平衡，从而能够增强水分的保持和吸收，并减少能量的消耗。
炎热的夏季会导致母猪的繁殖能力下降，甜菜碱作为一种渗透调节剂能够特别有效地增加母猪的能量供应，提高母猪繁殖能力。
研究表明，在饲料中添加天然态甜菜碱能够改善动物肠道张力（图2），而热应激等不利因素会导致动物肠道弹性变差。当环境温度升高时，血液会优先流向皮肤以利于散热。这会导致流向胃肠道的血液减少，这反过来又会影响消化以及降低营养的消化率。
应激会导致生长猪肠道结构改变，如果不加以控制的话，进而会降低肠道的收缩能力。天然态甜菜碱对动物的肠道结构和免疫系统会产生有益的作用。其对维持动物肠道完整性的有利作用能够保护动物免受与球虫病或肠道内其他不良微生物增殖引发的脱水环境，而脱水可能会损害动物的生产性能。
较高猪肠道韧性产生的另一个有利作用是，在屠宰加工摘除肠道过程中可以尽最大的可能减少肠道的破裂以及由破裂引发的肠道食糜污染胴体的可能性。
此外，甜菜碱对甲基化的贡献可以显著提高动物产值。母猪饲料中补充甜菜碱可以降低妊娠损失，改善母猪繁殖性能，增加后续胎次的窝产仔数（图3）。甜菜碱还可以使各年龄段的猪节省维持能，使更多的新陈代谢能量用于增加胴体瘦肉和提高动物的活力。这种功效在需要更多维持能量的仔猪断奶期至关重要。
天然态甜菜碱对动物生产性能的积极作用使得其在美国等市场上具有极其有用的价值，在美国，猪流行性腹泻（Porcine Epidemic Diarrhoea，PED）的暴發已影响了猪的存栏数，而且每头母猪的断奶仔猪价值超过了50美元。早期快速的生长经济上非常有意义——在断奶期间仔猪体重每增加1 kg，生产周期就会减少4 d～5 d。
营养师应该检查供应设备的可用性，以确保能准确提供甜菜碱的数量和安全地取代价格昂贵的蛋氨酸和胆碱，以便既能省钱又可提高动物生产性能。
3 天然态甜菜碱与合成态甜菜碱的比较
企业宣称与天然态甜菜碱有相似生物活性的化学合成态甜菜碱产品，如盐酸甜菜碱（betaine hydrochloride），最近的研究已经被证明两者在提高动物生产性能方面存在着显著的差异。
在比较两者的渗透调节功能时，这种差异被发现是极其显著的。作为体内一种高效的渗透调节物，非常重要的是甜菜碱能够迅速并完全溶于水。对比试验表明，天然态甜菜碱的水溶性约是盐酸甜菜碱的三倍，其溶于水的速度是盐酸甜菜碱的两倍以上。盐酸甜菜碱较低的水溶性会减少细胞摄入的甜菜碱数量，降低其作为渗透调节剂和甲基供体的功效。盐酸甜菜碱的高氯含量也会破坏细胞水平衡，干扰甜菜碱重要的渗透调节功能，导致垫料潮湿以及动物生产性能变差。
利用体外肠道细胞模型进行的进一步研究表明，与天然态甜菜碱相比，盐酸甜菜碱会对肠道屏障产生消极的影响，会显著降低跨膜电阻值以及降低细胞ATP含量。肠上皮细胞间较差的紧密连接，会导致抗原突破肠道的屏障，引发强烈的破坏性炎症反应。与对照组和天然态甜菜碱组相比，盐酸甜菜碱也会显著增强细胞的炎症反应，这从IL-8产生显著增加上可以得到证明。
4 已被证明甜菜碱能提高经济效益
总之，有大量证据表明在猪饲料中添加甜菜碱具有重要的作用。研究还表明使用天然态甜菜碱产生的效益优于合成态甜菜碱。
改善胴体组成、提高瘦肉率、降低维持能需求量、增强抗热应激能力和支持肠道结构是天然态甜菜碱在试验中表现出的主要优点。这些功效已经在母猪、仔猪和生长肥育猪上得到证实的事实，表明可以在养猪生产中广泛应用天然态甜菜碱，以提高猪的生产性能，并降低生产成本。□□
原题名：Betaine supplementation for better pig productivity （英文）
原作者：Dave Hall [美国Danisco（丹尼斯克）动物营养大客服经理]