在反刍动物育肥过程中，饲粮提供的能值、蛋白质高于饲养标准可导致反刍动物育肥后期营养物质过剩且转化成为脂质，出现反刍动物体内脂质沉积过高的问题，从而影响反刍动物的肉品质，降低饲粮转化效率，影响经济效益。我国176号公告《禁止在饲料和动物饮用水中使用的药物品种目录》，将盐酸克伦特罗、沙丁胺醇、莱克多巴胺等7种常见的β-受体激动剂都列入禁用目录[1]。因此，寻找新型的反刍动物营养调控剂成为我国亟待解决的问题。胍基乙酸（guanidine acetic acid，GAA）又称胍乙酸或N-脒基甘氨酸，分子式为C3H7N3O2。GAA存在于动物的肾脏以及肝脏中，最早分离自人和犬的尿液中[2]。目前，市面销售的GAA大部分是化工合成物，多数为白色或者微黄色的粉末或为片状结晶，无臭味，能够溶于水且极易溶于乙醇和乙醚，产品稳定，使用安全，无毒害物质，无需停药期。GAA产品制备简单易得，成本低廉，因此在单胃动物以及水产动物的生产中广泛应用。甜菜碱（betaine，BT）又称三甲基甘氨酸，分子式为C5H11NO2，是一种生物碱、季铵碱类物质。BT广泛存在于天然植物的根、茎、叶及果实中，甜菜的糖蜜是BT的主要来源[3]。BT为白色结晶粉末，无臭且有甜味，能够溶于水、甲醇、乙醇，微溶于乙醚。如今GAA、BT及衍生物已经进入批量化生产时代，作为新型的动物营养添加剂应用于动物生产实践中。本文简述了GAA和BT的生理功能、协同效应以及对反刍动物生产性能的影响，为GAA和BT在反刍动物生产中的联合添加提供参考。1GAA的作用机制、生理功能及其在反刍动物生产中的应用研究1.1GAA的作用机制GAA属于氨基酸类饲料添加剂，是农业农村部第2167号公告批准在我国境内生产使用的新型饲料添加剂。在脊椎动物机体内，GAA是肌酸（creatine，Cr）及其磷酸化衍生物磷酸肌酸（P-creatine，PCr）的直接前体，GAA在肾脏中由甘氨酸和L-精氨酸通过转氨反应生物合成，即在L-精氨酸甘氨酸咪基转移酶（AGAT）作用下，将L-精氨酸转变为L-鸟氨酸，将此过程中切下的基团转移到甘氨酸上，最终生成GAA[4]。此生物合成过程后且在甲基充足的情况下，GAA将通过血液运输至肝脏中，与S-腺嘌呤核苷蛋氨酸（SAMe）在S-腺嘌呤核苷蛋氨酸-GAA N-甲基转移酶（GAMT）催化反应下，通过甲基化反应生成肌酸和S-腺嘌呤核苷同型半胱氨酸（SAH）[5-7]。目前，GAA在单胃动物领域中研究充分。有研究表明，GAA能够提高肌酸的供应量，参与动物机体代谢，节约精氨酸，可以提高生长性能，改善肉品质，增强抗氧化能力，提高繁殖性能[8]。此外，动物自身合成的肌酸只占动物机体本身需求的三分之二，无法满足动物机体的需要，故需在饲粮中外源性添加GAA[9]。动物性饲料原料是肌酸的主要来源，但在反刍动物饲粮中禁止添加动物性饲料原料[10]。由于瘤胃的特殊性，GAA通过瘤胃时会被降解吸收，通过瘤胃的GAA约占总GAA的二分之一，而通过瘤胃的GAA被小肠代谢吸收，从而达到促进反刍动物机体生长的作用。另有研究表明，外源性补充GAA可能会消耗机体40%~75%的不稳定甲基，其甲基需要量甚至比其他甲基化反应总和多[7,11]。且GAA在生成肌酸的同时会伴随同型半胱氨（homocysteine，Hcy）的生成，同型半胱氨酸的过度堆积可引发高同型半胱氨酸血症，对动物机体健康造成危害。1.2GAA的生理功能在脊椎动物体内，GAA是肌酸的直接前体物，GAA参与能量代谢主要途径是：GAA在肝脏中通过甲基化反应生成肌酸，随后通过血液运输至能量需求高的组织器官处，在肌酸激酶（creatine kinase，CK）催化作用下形成磷酸肌酸[12]。在动物机体内，自由形态的磷酸肌酸和肌酸组成的磷酸原系统，参与能量转运，提高动物机体能量代谢[13]。此外，源于GAA合成的肌酸在能量需求高的组织器官处对磷酸基团的存储和运输具有重要作用[14]。动物机体内能量充足时，肌酸合成磷酸肌酸的过程可以接收能量，并充当临时的能量储存场所。动物机体内能量不足时，肌酸激酶的含量升高可促进肌酸转变为磷酸肌酸，释放存储的ATP并提高其含量，从而快速提高机体能量。王子苑等[15]研究表明，与对照组比较，在西门塔尔牛饲粮中添加800 mg/kg GAA可使其血液肌酸激酶活性显著提高62.96%。邱明科[16]研究发现，放牧条件下在西门塔尔杂交牛的饲粮中添加GAA，血浆肌酸激酶活性显著增强。因此，GAA是细胞能量代谢的关键物质，在反刍动物饲粮中添加GAA可以提高能量代谢水平。除了参与能量代谢和肌酸合成之外，GAA还具有促进胰岛素分泌、提高动物机体的抗氧化能力、改善精氨酸代谢及调节神经的作用[17]。有研究表明，小鼠注射GAA及其衍生物，可以刺激胰岛素分泌，得出胍基团可能是刺激胰岛素分泌的一个重要原因[18]。OSTOJIC[19]研究表明，GAA分子极性结构可导致胰岛细胞膜去极化，并利用蛋白激酶A、C增强靶细胞膜表面胰岛素受体活性，从而增强胰岛素信号通路。胰岛素功能主要是调节血糖，故在饲粮中添加GAA可以促进胰岛素分泌，从而达到调节血糖的平衡。动物机体内产生的各种自由基可损害动物健康[20]，而超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）可以清除自由基。李秀丽[21]在饲粮中添加10 g/d的GAA，发现GAA可使肉羊血清SOD、GSH-Px活性显著升高，丙二醛（SOD）含量显著降低，总抗氧化能力（T-AOC）显著提高。因此，外源性添加GAA可使自由基水平降低，增强血清中清除自由基的相关酶活性，从而达到调节抗氧化性能的目标。1.3GAA在反刍动物生产中的应用研究反刍动物自身合成的肌酸无法满足其生长需求，而植物性饲粮不含有肌酸，会造成反刍家畜机体内肌酸匮乏，故需要外源性补充肌酸。作为肌酸前体物质的GAA是一种稳定补充肌酸的新型营养调控剂。1.3.1GAA对羊生产性能的影响刘笑梅等[22]在羔羊饲粮中添加900 mg/kg GAA，发现羔羊的平均日增重、胴体重、净肉重显著高于其他组，料重比显著低于其他组。晁雅琳等[23]在滩羊饲粮中添加0.08%和0.12%的GAA，发现滩羊的平均日增重显著增加，且料重比降低。孙志辉等[24]发现，在饲粮中添加1 000 g/t GAA，安徽白山羊的平均日增重显著高于对照组。任国栋等[25]研究指出，在小尾寒羊杂交羊饲粮中添加900 mg/kg GAA，其净肉重、眼肌面积、肌肉 pH24 h值均显著高于空白对照组，失水率显著低于空白对照组。杨昊[26]研究指出，在饲粮中添加1 500 mg/kg GAA可显著提高羔羊血液中肌酸和肌酐的浓度，同时羔羊的日增重显著提高，料重比降低。1.3.2GAA对牛生产性能的影响ARDALAN等[27]研究指出，在缺乏蛋氨酸的肉牛饲粮中额外添加15 g/d的GAA能够有效地促进肌酸合成，改善蛋白质沉积，从而缓解因蛋氨酸缺乏导致的生长速度缓慢问题。LI等[28]研究发现，在安格斯公牛饲粮中添加不同梯度的GAA显著提高了平均日增重与干物质采食量，说明GAA可改善公牛的生长性能。LIU等[29]试验结果表明，在安格斯公牛饲粮中添加0.6 g/kg GAA，平均日增重显著高于对照组。邱明科[16]发现，在西门塔尔杂交牛的饲粮中添加400 g/t GAA显著改善了平均日增重、日采食量，显著降低了料重比，提高了肉牛机体的抗氧化能力，增加了肉牛的养殖经济效益。辛均平[30]试验表明，在饲粮中添加0.2%的GAA锦江黄牛背最长肌的红度值比对照组提高了12.6%，黄度值提高了31.6%，滴水损失降低了36.4%。因此，在反刍动物饲粮中添加GAA可以提高生长性能，改善肉品质，提高抗氧化能力，从而间接地增加养殖经济效益。2BT的作用机制、生理功能及其在反刍动物生产中的应用研究2.1BT的作用机制BT是一种存在于动植物体内的天然产物，是甘氨酸的三甲基衍生物，来自胆碱氧化，可用作动物中重要的渗透剂和甲基供体。BT在动物体内主要以转甲基供体的形式调节机体营养物质的代谢及吸收[31]，BT在BT-同型半胱氨酸甲基转移酶催化下，传递给同型半胱氨酸一个甲基，转化为二甲基甘氨酸，在此生物合成过程之后脱甲基形成N-甲基甘氨酸，N-甲基甘氨酸再次脱甲基然后形成甘氨酸。因此，BT可解决在饲粮中添加GAA生成肌酸的同时产生的同型半胱氨酸，后者过度积累导致高同型半胱氨酸血症。BT还具有调节渗透压、维持细胞形态、促进脂肪及蛋白质代谢、抗应激和抗氧化等作用[26]。2.2BT的生理功能富含甲基（—CH3）的物质称为供甲基物质，或称甲基供体、甲基源。常见的甲基供体有胆碱、BT、蛋氨酸等。甲基供体直接参与脂质代谢、氨基酸的利用转化；嘌呤、嘧啶、肌酸、肉碱、去甲肾上腺素等活性物质的生物合成以及利用[32]。BT提供甲基效率较高，它可将甲基直接转移给同型半胱氨酸生成蛋氨酸[33]。因此，在饲粮中添加适宜的BT可部分替代蛋氨酸的供甲基作用，增强蛋白质转化效率。BT还可调节细胞渗透压，平衡动物体细胞内环境，从而改善动物机体抵抗热应激的能力[34]。贾亚伟[35]研究表明，在高温条件下，西门塔尔牛饲粮中添加0.8 mg/kg酵母铬和21.0 g/kg BT，显著提高了西门塔尔牛的采食量和日增重，显著降低了料重比。LIU等[36]试验表明，在处于热应激状态的动物饲粮中添加BT，可增加肠道微生物的酶活性，减少热应激带来的副作用。热应激阻碍了动物机体对饲粮养分的利用，外源性添加BT可以减轻热应激对动物的不利影响，并提高动物的生产性能。2.3BT在反刍动物生产中的应用研究反刍动物饲粮中外源性添加BT可以提高饲料转化效率、生长性能及抗热应激能力，从而间接达到节约蛋氨酸、增加蛋白质利用效率的目的。2.3.1BT对羊生产性能的影响刘运辉等[37]在湖羊饲粮中添加BT与酿酒酵母，发现湖羊生长速度显著提高，平均日增重均显著高于对照组，料重比显著低于对照组。DONG等[38]研究BT对生长羔羊的肉品质及脂肪和氨基酸组成的影响时，发现补充BT可减少羔羊胴体的皮下脂肪和肌内脂质含量，显著提高了羔羊肉中多不饱和脂肪酸和氨基酸的含量，改善了肉羊的生长性能和肉品质。TSIPLAKOU等[39]研究饲粮中单独使用过瘤胃蛋氨酸或联合使用过瘤胃胆碱和BT对围产期母羊产奶量的影响，发现联合使用过瘤胃胆碱和BT可使母羊的乳脂含量显著增加，且羔羊的生长速度提高了20%。2.3.2BT对牛生产性能的影响WANG等[40]研究表明，在饲粮中添加0.6 g/kg BT后，瘤胃液中总挥发性脂肪酸含量及细菌总数显著提高，血液同型半胱氨酸的含量显著降低，表明BT能够增强瘤胃液中微生物功能，提高了公牛的生长和饲料转化率。LAKHANI等[41]试验发现，饲粮中添加BT可使母牛的干物质采食量、饲料转化率、血浆生长激素、总胰岛素样生长因子的水平显著增加，表明BT能够保护肠道的完整性，提高热应激期间营养物质转化效率，改善母牛的生长性能。DUNSHEA等[42]研究表明，饲粮中外源性添加BT显著增加了放牧奶牛夏季的产奶量和乳品质。综上所述，在反刍动物饲粮中添加BT可增强小肠中BT的吸收利用率，改善脂肪分布及肉品质，可减少应激带来的副作用，提高营养物质消化利用率。3GAA和BT的协同作用及其在反刍动物生产中的应用研究3.1GAA和BT的协同作用GAA是肌酸的直接前体物质，可促进肌酸合成，补充动物机体自身合成不足。GAA在生成肌酸的同时会伴随同型半胱氨酸的生成，后者过度积累可引发“高同型半胱氨酸血症”，对动物机体的健康造成危害[19]。在BT-同型半胱氨酸甲基转移酶（BHMT）催化下，BT的甲基与同型半胱氨酸转化为蛋氨酸（Met）和二甲基甘氨酸，从而降低血液中的同型半胱氨酸的含量。LIU等[43]研究发现，在小鼠饲粮中添加BT能够降低高同型半胱氨酸血症的发生。目前联合添加GAA和BT对动物生产协同作用和剂量尚不明确。3.2GAA和BT联用在反刍动物生产中的应用研究GAA作为一种新型的营养调控剂，在提高反刍动物的生产性能、调节能量代谢和抗氧化能力等方面具有显著作用。BT具有提供甲基的作用，在提高反刍动物的生长性能、泌乳性能、调节脂肪代谢、提高能量利用率和改善瘤胃发酵功能以及抗热应激等方面发挥显著作用。有研究表明，在甲基供体充足的饲粮中外源性添加GAA可以促进肉牛蛋白质的沉积[44]。但GRANT等[45]研究表明，在饲粮中补充GAA对蛋白质的沉积没有效果，添加BT能够改善动物机体的蛋白质沉积，导致这种结果的原因可能是饲粮中甲基供体缺乏。张堂田等[46]研究表明，与GAA单独使用相比，GAA与BT的联合使用能够更高效地改善饲料转化效率，提高胴体的屠宰率和瘦肉率。任国栋等[47]研究表明，在饲粮中添加GAA和BT对羔羊平均日增重具有一定的影响，但影响不显著；对羔羊瘤胃发酵指标无显著影响，但对果胶酶活性影响极显著；对羔羊瘤胃微生物菌群无显著影响；添加GAA和BT显著增加羔羊血清中肌酸含量，显著降低同型半胱氨酸浓度。刘辰[48]研究表明，在安格斯公牛的饲粮中添加GAA和BT对肉牛的日增重和粪能互作效应显著，可下调与脂质合成的有关基因表达，上调与脂肪降解及氨基酸合成的有关基因表达。刘森[49]研究指出，在绵羊饲粮中联合添加GAA和BT可以降低瘤胃液pH值，提高总挥发性脂肪酸浓度，降低氨态氮浓度；提高饲粮干物质、粗蛋白、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的瘤胃有效降解率；还可以提高消化能和总能量的表观消化率。试验结果表明，GAA和BT的联合添加对改善反刍动物瘤胃内环境、营养物质消化代谢具有一定的协同效应。邱明科[16]在放牧条件下的西门塔尔杂交肉牛饲粮中联合添加500 g/t GAA和400 g/t BT，结果显示，与单独添加1 000 g/t GAA相比，两组肉牛平均日增重、日采食量、料重比差异不显著，进一步证明了BT对GAA具有正向积极的作用。4展望GAA和BT在畜禽生产实践中的应用研究较为充足，但二者在反刍动物生产中的应用仍处于起步阶段，尤其是针对不同的动物品种、不同的生理状态和不同的生产应用中，GAA和BT的联合添加对反刍动物生产性能的影响及作用机制还有待进一步研究。