甜菜碱

甜菜碱(Betaine)是广泛存在于动植物体内的一种生物碱，化学名称为N,N,N-三甲基甘氨酸，化学结构与甘氨酸类似，属于季铵碱类物质，分子式为C5H11NO2。最早在19世纪被发现于甜菜中，主要存在于甜菜糖的糖蜜中，由此得名。研究发现甜菜碱可以单独或者联合硼替佐米应用于多发性骨髓瘤(Multiple Myeloma,MM)的治疗。它对多发性骨髓瘤的进展具有抑制作用，对于多发性骨髓瘤的基础研究和临床治疗具有重要意义^[1]。

甜菜碱又称三甲胺乙内酯、甜菜素、三甲铵乙内盐，为甘氨酸的季铵衍生物，是氨基酸氨基上的氢被甲基取代后形成的一类氮甲基化合物或三甲基内盐。常见的有甘氨酰甜菜碱，β-丙氨酰甜菜碱和脯氨酰甜菜碱。由乙醇中得棱柱状晶体或叶片状晶体，具有甜味，易潮解。熔点293℃，300℃时分解，能溶于水、甲醇和乙醇，难溶于乙醚，在熔点时能异构为二甲氨基乙酸甲酯，从游离酸HO—N(CH3)3—CH2COOH的水溶液中得其一水合物的晶体，它在100℃时失水生成甜菜碱，在酸中稳定。与浓氢氧化钾水溶液作用得三甲胺。与糖产生美拉德反应(褐变反应)。存在于甜菜根和棉籽等植物中，有刺鲨鱼之肉和蟹精汁等动物质中也含有。可由甜菜制糖母液中回收。也可由氨基乙酸的甲基化或由氯乙酸与三甲胺作用而成。临床上将其与N-脒基甘氨酸共用，治疗重症肌无力，分析化学上也用作鉴定金的试剂。本品为甜菜碱型两性表面活性剂，用作还原染料染色用匀染剂。在干旱或盐逆境中，许多植物体内积累甜菜碱，成为渗透调节的主要有机溶质，对蛋白质和细胞膜有保护作用。

甜菜碱,属季铵型生物碱。无水甜菜碱是一种新型精细化学品，可广泛应用于食品、医药、日化、印染、化工等领域。无水甜菜碱是一种高效、优质的营养型添加剂。医药级甜菜碱可用于医药， 化妆品， 食品，果汁行业， 以及牙科材料，另外甜菜碱也可用于发酵行业。
无水甜菜碱具有明目、抗脂肪肝、保护肾脏，治疗动脉粥样硬化等心血管疾病等作用，用于保健食品。
无水甜菜碱在食品行业因其口味适中、无色在食品、饮料中有广泛用途。
无水甜菜碱用于减肥、美容食品。
甜菜碱用作日用化工产品的添加剂

甜菜碱是一种天然化合物，属季铵型生物碱，这种物质因最初从甜菜中提取而得名，它用作饲料添加剂已有50多年的历史。因其在动物的蛋白质与脂肪代谢等方面的重要作用而倍受关注,并得到了广泛的应用。在鸡饲料中添加，可以提高肉鸡胴体品质和胸肌量。提高饵料的适口和利用率。提高采食量，提高日增重，是水产饵料的主要诱食成分。提高仔猪的采食率，促进其生长。它的另外一个重要的功能是渗透压调节剂在各种应激条件下例如：冷，热，疾病，断奶等生活环境改变时候改善胃肠道压力提高幼苗尤其幼虾、鱼苗的成活率。无水甜菜碱对VA、VB的稳定性有保护作用，提高了使用效果。不具有甜菜碱盐酸盐的刺激性。甜菜碱广泛存在于动植物体内，植物中以在甜菜中的含量最高，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、调节机体渗透压的作用，并可维护维生素预混料的稳定性，提高养殖效率。
甜菜碱在动物体内提供甲基给半胱氨酸，生成蛋氨酸，后者经活化变成S—腺甘蛋氨酸，然后把甲基转移给DNA、RNA、蛋白质、肌酸、脂类和其他重要的含甲基成分。甲基很不稳定，动物体不能自行合成，只能依靠食物供给。甜菜碱提供甲基的效率是氯化胆碱的1.2倍，为蛋氨酸的3.8倍。胆碱本身不能作为甲基供体，必须先运输到线粒体，氧化生成甜菜碱，最后释放到细胞液，才能作为甲基供体。研究证明：在每吨猪饲料中添加本品1.25公斤，对生长发育和饲料效率并无影响，但背脂肪减少了15%，且可增加里脊肉的断面积，提高胴体肉质; 在鸡饲料中添加甜菜碱，可减少饲料中蛋氨酸的添加量，在肉鸡饲养前期每吨饲料中用750克的甜菜碱可代替1.5公斤的蛋氨酸，后期用450克甜菜碱可代替1公斤蛋氨酸。甜菜碱尚有防治猪、鸡和鱼类脂肪肝的作用。

[1]中南大学.一种甜菜碱的应用:202111006835.4[P].2021-10-22.

无色结晶或白色结晶性粉末，无臭，有甜味。熔点293℃（分解）。易潮解，1g本品能溶于0.63g水、1.8g甲醇、11.5g乙醇，微溶于乙醚。浓碱中会分解出三甲胺。雄大白鼠经口LD₅₀11.2g/kg，雌大白鼠经口LD₅₀11.15g/kg。饲料中加入甜菜碱具有保护饲料中维生素的作用，饲料能耐高温、存贮期长，能大大提高饲料的利用率，而且还可以降低成本。鸡饲料加入0.05%的甜菜碱，能代替0.1%的蛋氨酸；饵料中加入甜菜碱对鱼虾有诱食作用，可大量用于水产品的彭化剂；猪饲料中加入甜菜碱，猪爱吃，而且瘦肉率提高。1kg甜菜碱相当于3.5kg的蛋氨酸。甜菜碱提供甲基的能力为氯化胆碱的1.2倍，是蛋氨酸的3.8倍，饲效十分显著。为甜菜碱型两性表面活性剂，用作还原染料染色用匀染剂。饲料级无水甜菜碱可用作饲料添加剂，是天然高效甲基供体，能部分代替蛋氨酸和氯化胆碱，降低饲料成本，减少猪背膘，提高瘦肉率和胴体品质。降血脂，抗脂肪肝；抗衰老用作饲料添加剂，用于促进动物生长、提高抗病能力从甜菜制糖母液中回收，也可用合成法生产。（1） 提取法。甜菜制糖的母液中含有12%-15%的甜菜碱，可以直接回收。将300份母液加热至50℃，加入80份氯化钙，搅拌一定时间后趁热过滤。滤液用盐酸酸化后冷却至20-30℃结晶，经分离、干燥得甜菜碱约30份。
（2）合成法。由氯乙酸与三甲胺季铵化而得，
用16%的氢氧化钠溶液将195份48.6%的氯乙酸水溶液中和成氯乙酸钠溶液，然后与360份16.4%的三甲胺溶液混合，于50℃下通气1h，于80℃下再通气1h。反应物稀释后经离子树脂（Dowex-50-8）吸附，氨水洗脱得甜菜碱溶液。再经真空浓缩、结晶得成品。