甜菜碱的安全性及对生态环境的影响

wlei908

　　甜菜碱的安全性及对生态环境的影响
　　甜菜碱是一种广泛存在于动物、微生物、植物体内的代谢产物。甜菜碱(甘氨酸甜菜碱、三甲基甘氨酸)是一种季铵盐，在甘氨酸的氮原子上连接3个甲基而成。甜菜碱容易吸潮，能从空气中吸收水分。目前甜菜碱的来源有两种一种是从甜菜制糖后的糖蜜中提取，一种是以氯乙酸和三甲胺为原料化工合成。由于后者生产成本较低，并可以规模化生产因此得到了广泛应用。甜菜碱广泛存在于生物体内，也存在于人体内，在一些植物、微生物以及海洋无脊椎动物的体内大量存在。甜菜中甜菜碱的含量大约在1.9g/kg[1]，人类大量食用的一些甲壳类动物的新鲜肌肉内甜菜碱的含量可达1-9g/kg，而一些软体类动物的体内甜菜碱的含量可达6-14g/kg【2】。饲喂大马哈鱼添加了1.5%甜菜碱的试验日粮1-2个月，肌肉中甜菜碱的含量为0.7-0.9g/kg,而对照组甜菜碱含量为0.12-0.28g/kg【3】。
　　甜菜碱在体内的代谢我们已经很清楚了。在众多的生化反应过程中甜菜碱作为甲基供体提供活性甲基，如高半胱氨酸转变为蛋氨酸的过程。甜菜碱广泛分布于不同的组织和细胞内，而肾髓质内的含量最高，在那里甜菜碱起到调节渗透压的作用。在甲基化反应过程中，甜菜碱提供一个甲基转化为二甲基甘氨酸，然后进一步代谢转化为肌氨酸和甘氨酸。甜菜碱主要是从小肠被吸收进体内的，表观吸收率接近100%【5】。
　　甜菜碱的应用现状：
　　甜菜碱在猪、禽、反刍和鱼类的饲料中已得到了广泛应用，一般的添加量为0.2-15kg/吨饲料。在饲料中甜菜碱作为高效的甲基供体具有节约部分胆碱和蛋氨酸的作用，从而降低饲料成本。甜菜碱另一个重要的作用是作为渗透压调节剂缓解肠道遭受的各种应激。甜菜碱还可以增强酶和生物膜对温度和离子的耐受力，从而稳定了某些大分子的生物功能。在鱼类饲料中添加甜菜碱缓解淡、海水转换应激的做法已被广泛应用，长期的试验研究未发现有不良影响。
　　很多国家和地区也将甜菜碱大量应用于人类食品中，比如日本。甜菜碱还可应用于药剂中，比如用于治疗人的高半胱氨酸尿症和预防脂肪肝等，长期应用均未有不良反应【15】。食品中添加甜菜碱在日本、韩国均获得了许可，甜菜碱作为健康添加食品在美国也获得了FDA的批准。
　　甜菜碱在全球范围内被广泛应用于化妆品中，如护发、护肤产品。
　　甜菜碱还在发酵行业中大量应用，提高了发酵产品的产率，如维生素、抗生素、氨基酸等。这是因为甜菜碱能够保护微生物免受渗透压激变的影响提高了微生物的成活率，而且甜菜碱与很多催化酶具有很好的兼容性。
　　甜菜碱的安全性：
　　大鼠口服无水甜菜碱的半数致死量，LD50为11.179±0.725g/kgBW，因此是属于无急性毒性作用的物质【6】。
　　细菌的反向突变试验(对鼠伤寒沙门氏菌进行艾姆斯氏试验)证明一水甜菜碱无致突变作用【7】。
　　家鼠骨髓微核试验结果显示，口服2g/kg体重的一水甜菜碱不会引起家鼠骨髓微核数的增加【8】。
　　对人的淋巴细胞分裂中期相分析发现，一水甜菜碱不是淋巴细胞的断裂剂【9】。对豚鼠的敏感试验显示，一水甜菜碱不是豚鼠的敏化剂，甜菜碱属于非致敏性物质，引起豚鼠的过敏率为零【10】。用10%的一水甜菜碱水溶液(w/v)进行急性眼睛刺激试验显示，没有引起任何眼睛刺激，可以认定在此浓度下不是刺激性物质【11】。
　　皮肤刺激性试验显示，在浓度为5.15%-10.3%的十二烷基醚硫酸钠溶液中加入超过3.5%的一水甜菜碱时可以非常显著的降低刺激性。作用效果与甜菜碱之间存在剂量依赖性。另外，50%(w/v)的一水甜菜碱水溶液产生的刺激性看起来还要低于去离子水【12】。
　　含有一水甜菜碱的化妆品和含有安慰剂的化妆品对皮肤保水率的试验显示，在皮肤上使用含有甜菜碱的化妆品可以显著的增加皮肤的保水率，减少水分流失【13】。
　　一水甜菜碱对所选择的9种微生物的最低抑制浓度为10%以上(w/v)。在浓度低于10%的情况下一水甜菜碱不会对微生物的生长造成影响。
　　甜菜碱盐酸盐对小鼠雌、雄性经口LD50值为5.84g/kg，对雌性大鼠经口LD50值为6.81g/kg,对雄性大鼠经口LD50值为5.84 g/kg, 根据急性毒性分级标准，甜菜碱盐酸盐为实际无毒类物质【16】。
　　甜菜碱的生物降解性
　　自然界中甜菜碱广泛存在于动物、植物、微生物的体内。生物体在新陈代谢时或者死亡后，甜菜碱被释放到自然环境中，做为微生物生长所需要的基质而被利用。不论是厌氧的还是需氧的微生物都普遍具有降解甜菜碱的能力。实验室结果显示，在土壤中微生物的作用下甜菜碱在砂质粘土中2周内就可以完全被降解。经计算分析得知工业级无水甜菜碱(含量97%以上)的生物需氧量为1000mgO2/g甜菜碱;化学需氧量(COD)略高，为1300mg O/g甜菜碱;采用重铬酸钾(K2Cr2O7)作为氧化剂测定出的化学耗氧量(CODCr)为70-100mg O/g甜菜碱。
　　甜菜碱具有很高的水溶性，大约为160g/100g水，因此认为甜菜碱很容易被生物降解。
　　甜菜碱在水环境中的情况：
　　甜菜碱在很多海洋无脊椎动物体内大量存在，这些无脊椎动物被鱼类捕食，成为鱼类体内甜菜碱的重要来源。大马哈鱼的商业饲料中添加甜菜碱2-15g/kg，可以提高饲料的诱食性，促进生长并提高饲料转化率。假设每天的投饵量为体重的1%-8%，饲料中甜菜碱的含量为2-15g/kg，那么鱼类每天通过饵料摄入的甜菜碱为20-1200mg/kg体重，经过很多长期的实验研究并未发现不利影响。
　　饲喂含甜菜碱15g/kg的日粮与对照组日粮1-2个月，幼龄大马哈鱼肌肉中甜菜碱含量分别为0.12-0.28g/kg和0.7-0.9g/kg【3】。对比发现，人类经常食用的甲壳类动物的肌肉中甜菜碱的含量为1-9g/kg，而软体动物的含量为6-14g/kg【2】。
　　综上所述，甜菜碱对人类、动物以及生态环境是无害的，因此认为通过检测甜菜碱对水生动物的毒性来评估甜菜碱对环境的影响是没有必要的。
　　Literature
　　(1) Beiss, U., 1994. Betaine in sugar beets. Zuckerindustrie, 119 (2):112 - 117.
　　(2) Meyers, S., 1987. Aquaculture feeds and chemoattractants. Infofish Marketing Digest,No 1/87.
　　(3) Virtanen, E., Junnila, M. and Soivio, A., 1989. Effects of food containing betaine/ amino acid additive on the osmotic adaptation of young Atlantic salmon, Salmo salar L.Aquaculture, 83: 109 - 122.
　　(4) Review of Physiological Chemistry ed. Harper, H.A., Rodwell, V.W. and Mayes, P.A.)Chapter 13. Water-Soluble Vitamins, Lange Medical Publications, 1979.
　　(5) Weigand, E. and Kirchgessner, M., 1981. Betain- und Glutaminssäureanteile an der Stickstoffverdauung und -bilanz bei Vinassefütterung an wachsende Schweine. Arch.Tiernährung, 31: 335 - 343.
　　(6) Life Science Research Ltd., 1990. Betaine anhydrous; Acute oral toxicity study in the rat, unpublished study report No: 90/CUT/001 made for Cultor Ltd. Finnsugar
　　Bioproducts.
　　(7) Toxicol Laboratories Ltd., 1989. Bacterial reverse mutation assay; betaine monohydrate,unpublished study report No: M/AMES/17027, made for Cultor Ltd. Finnsugar Bioproducts.
　　(8) Toxicol Laboratories Ltd., 1989. Mouse micronucleus test; betaine monohydrate,
　　unpublished study report No: M/MMN/17029, made for Cultor Ltd. Finnsugar
　　Bioproducts.
　　(9) Toxicol Laboratories Ltd., 1989. Metaphase analysis of human lymphocytes treated with betaine monohydrate, unpublished study report No: M/HL/17028, made for Cultor Ltd.Finnsugar Bioproducts.
　　(10) Toxicol Laboratories Ltd., 1989. Sensitisation test in the guinea pig; Magnusson and Kligman maximisation method; BETAFIN AP, unpublished study report No:
　　A/M/12407, made for Cultor Ltd. Finnsugar Bioproducts.
　　(11) Toxicol Laboratories Ltd., 1992. NATURAL EXTRACT AP (10% w/v in distilled water); acute eye irritation study, unpublished study report No: A/E/32701, made for Cultor Ltd. Finnsugar Bioproducts.
　　(12) Toxicol Laboratories Ltd., 1988. Human patch test for skin irritation to determine the effect of adding BETAFIN AP at various levels to solutions of Sodium Lauryl Eher Sulphate, unpublished study report No: V3-V10/8811, made for Cultor Ltd. Finnsugar Bioproducts.
　　(13) Toxicol Laboratories Ltd., 1989. Effect on transepidermal water loss of a cream
　　containing betaine, unpublished study report No: V1-V2/8903, made for Cultor Ltd.
　　Finnsugar Bioproducts.
　　(14) Toxicol Laboratories Ltd., 1988. Minimal inhibitory concentration (MIC), unpublished study report No: B/MISC/12481, made for Cultor Ltd. Finnsugar Bioproducts.
　　(15) Wilcken, D.E.L., Wilcken, B., Dudman, N.B.P. and Tyrrell, P.A.. 1983. Homocystinuria- The effects of betaine in the treatment of patients not responsive to pyridoxine. N.Engl. J. Med. 309: 448-453.
　　(16)汪以真 ，王友明，傅剑云。盐酸甜菜碱安全性的初步评价[J].中国兽医学报.2002，22(3)：309-310.

宁静的港湾

学习了，谢谢楼主

竹炭

感谢楼主分享。{:3_102:}

forcow

嗯，看到有报道说甜菜碱对犊牛和胎儿有毒害作用，检疫围产期奶牛不宜使用甜菜碱的.。？？

lijing521

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您是在哪里看到的报道呢，传上来看看吧

wlei908

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我们也想多了解一些甜菜碱负面效应的信息，欢迎给出出处，谢谢