【摘要】：甜菜堿,又叫三甲基甘氨酸,最初是從甜菜副產物中提取而來。甜菜堿具有三個活性甲基,是高效的甲基供體。在畜牧生產上,甜菜堿主要用于替代蛋氨酸和膽堿,節(jié)約成本。由于甜菜堿提供的甲基能促進脂肪代謝,甜菜堿也用于改良胴體脂肪含量,提高瘦肉率。然而,甜菜堿同時還具有兩極兩性的離子特性,也是一種優(yōu)良的有機滲透調節(jié)劑。由于腸道內容物的變化,尤其是在養(yǎng)分的消化吸收過程中,腸道細胞會遭受滲透壓的變化。而腸道上皮細胞調控著水、無機離子、養(yǎng)分和生物大分子等物質在腸道食糜和血液中的交換。因此,甜菜堿對腸道的滲透調節(jié)具有重要的生理意義和生產意義。本研究通過仔豬試驗,結合畜牧養(yǎng)殖實際生產,研究甜菜堿對仔豬生長性能、腸道消化酶活性、腸道形態(tài)、腸道屏障、腸道滲透調節(jié)和營養(yǎng)物質消化率的影響;通過體外消化酶活性和動力學試驗,探討甜菜堿對腸道消化酶活性的保護機制;通過腸道上皮細胞培養(yǎng)試驗,在體外研究高滲應激對腸道上皮細胞IPEC-J2的損傷及甜菜堿對IPEC-J2細胞的滲透保護作用和機制;通過模式動物SD大鼠試驗,進一步研究高滲應激條件下甜菜堿對腸道功能的影響。主要結果如下:試驗一,甜菜堿對仔豬生長和腸道功能的影響。試驗選取150頭健康的39日齡“杜×長×大”三元雜交仔豬(體重8.52±0.26kg,25日齡斷奶)。采用單因素試驗設計,隨機分成3組,每組設5個重復,每個重復10頭豬。在基礎日糧中分別添加0、1250和2500mg/kg甜菜堿,試驗期30d。結果發(fā)現,日糧中添加甜菜堿能夠增強仔豬腸道消化酶活性,改善腸道形態(tài),維持腸道屏障的完整性,緩解腸道應激,促進營養(yǎng)物質消化吸收;降低腹瀉率,提高仔豬的生長性能。試驗二,甜菜堿對體外消化酶活性和動力學參數的影響。試驗選用胰蛋白酶和α-淀粉酶,分別在體外模擬等滲(Tris-HCl緩沖液)和高滲(分別添加0.3mol/L、0.6mol/L和1 mol/LNaCl)環(huán)境,并在緩沖液和NaCl溶液中分別添加等濃度的甜菜堿。結果發(fā)現,甜菜堿在體外也能增強消化酶的活性。酶動力學研究發(fā)現,甜菜堿主要通過增強酶與底物的親和力來提高酶的催化效率。在高滲條件下,甜菜堿可以減輕NaCl對消化酶的抑制作用。試驗三,甜菜堿對腸道上皮細胞IPEC-J2的滲透保護作用。分別使用等滲培養(yǎng)基(300mOsm)、等滲培養(yǎng)基(300mOsm)+甜菜堿(10mmol/L)、高滲培養(yǎng)基(600mOsm)、高滲培養(yǎng)基(600mOsm)+甜菜堿(10 mmol/L)培養(yǎng)腸道上皮細胞IPEC-J2。結果發(fā)現,甜菜堿能夠增強腸道上皮細胞IPEC-J2的活力,節(jié)約鈉鉀泵的能量消耗,修復應激損傷細胞,減少細胞死亡,緩解高滲應激的不利影響。試驗四,甜菜堿對高滲應激SD大鼠腸道功能的影響。試驗選取32只4周齡雄性SD大鼠(Sprague Dawley)。采用單因素試驗設計,隨機分為4組,每組8只。對照組飼喂基礎日糧(0.4%NaCl);試驗組飼喂高鹽日糧(4.0%NaCl),并分別添加0.0%,0.5%和1.0%甜菜堿,試驗期28d。結果發(fā)現,甜菜堿能夠提高高滲應激SD大鼠腸道消化酶的活性,改善腸道形態(tài)結構,減少抗利尿激素和皮質醇的分泌,緩解高鹽飲食誘導的滲透應激。此外,甜菜堿還能改善高滲應激SD大鼠的腸道微生物區(qū)系,維持腸道微生態(tài)平衡。綜上所述,甜菜堿能夠增強仔豬腸道消化酶活性,改善腸道形態(tài),維護腸道屏障,緩解腸道應激,促進營養(yǎng)物質消化吸收,降低腹瀉率,改善仔豬的生長。進一步研究表明,在高滲應激條件下,甜菜堿可以增強消化酶與底物的親和力,進而增強酶活、提高催化效率,節(jié)約細胞鈉鉀泵的能量消耗,增強腸道上皮細胞活力,加強損傷細胞修復,改善腸道微生物區(qū)系,維持腸道微生態(tài)平衡。
【圖文】：

甜菜堿也是許多食物的重要組成成分，甜菜堿含量較高的食物有小麥（１邋３３９逡逑ｍｇ／１００ｇ），疲菜（６４５ｍｇ／１００ｇ），甜菜（２９７ｍｇ／１００ｇ），蟲下（２１９ｍｇ／１００ｇ）等逡逑（ＺｅｉｓｅｌｅｔａＬ，邋２００３；邋Ｃｒａｉｇ，邋２００４）。從化學結構上看（圖１．１），甜菜堿是甘氨逡逑酸的甲基衍生物，由甘氨酸的Ｎ原子連接三個甲基形成。在生理ｐＨ范圍內，甜逡逑菜堿是一種兩性分子，氨基端帶正電荷，羧基端帶負電荷。因此，甜菜堿具有很逡逑高的水溶性，室溫下高達１６０ｇ／１００ｇ水。甜菜堿的其他理化性質參見表１．１。逡逑Ｈ？：？逡逑？Ｉ？？邋產逡逑瞞一⑧一⑥一⑥、逡逑？丨？、⑥逡逑？⑩？逡逑？逡逑圖１．１甜菜堿的化學結構式逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．１邋Ｃｈｅｍｉｃａｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｂｅｔａｉｎｅ逡逑機體內的甜菜堿主要有兩個來源：一是來自于日糧的供應，二是在機體肝臟逡逑細胞的線粒體中由膽堿通過兩步氧化反應從頭合成甜菜堿。首先，，膽堿在膽堿脫逡逑氫酶（ｃｈｏｌｉｎｅｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅ，ＣＤＨ）的作用下生成甜菜醛，然后在甜菜酸脫氧酶逡逑（ｂｅｔａｉｎｅａｌｄｅｈｙｄｅ邋ｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅ，ＢＡＤＨ）的作用下生成甜菜堿（Ｃｒａｉｇ，２００４）邋0逡逑然而日糧中的膽堿只有很少的部分用于合成甜菜堿（Ｓｉｌｊａｎｄｅｒ－Ｒａｓｉ邋ｅｔ邋ａｌ．

位阻的排斥力。差異掃描側熱儀顯示甜菜堿和水分子能夠達到共晶體狀態(tài)，水分逡逑子的流動性受到甜菜堿的約束（Ｒｉｇａｎｏｅｔａｌ．，邋２０００）。甜菜堿分子內部的正負電逡逑荷相互吸引，使結合的水分子排列在Ｎ原子和羧基之間（圖１．３）。同時由于Ｎ逡逑原子上三個甲基的空間位阻效應，甜菜堿與水分子的結合很不穩(wěn)定，很容易被周逡逑圍其他的水分子替換。甜菜堿的水合常數為負數（ｈ邋＝邋－０．７９７），說明結合在水化逡逑６逡逑
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S828.5

【參考文獻】

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1 許梓榮,余東游;甜菜堿對斷奶仔豬消化機能的影響[J];中國獸醫(yī)學報;2000年02期

本文編號：2690530