左旋肉碱的营养作用及其应用.doc

左旋肉碱的营养作用及其应用左旋肉碱的营养作用及其应用左旋肉碱(L-carnitine)又称肉毒碱，于1905年由两位俄国科学家Gulewitsch和Krimberg在肌肉抽提物中发现。1927年，Tomita和Sendju确定了其分子结构。1948年，Fraenkel发现大黄粉虫的生长需要一种生长因子并将之命名为维生素Br。1952年Carter等人确证了维生素Br的索引栏目下。1958年，Fritz发现左旋肉碱能加速脂肪代谢率，确立了其对人体脂肪酸氧化的重要作用。在此以后，许多国家的研究人员对左旋肉碱的生理、生化及营养功能进行了深入的研究。对左旋肉碱的理化特性、生物合成、生理功能及其在食品工业中的应用作一综述。1、左旋肉碱的理化特性肉碱有L型和D型两种形式，只有L型具有生物活性，D型是其竞争性抑制剂。1L-肉碱的化学名称为L-羟基-三甲氨基丁酸(L-Hrdroxy-Brtyrobetaine)。L-肉碱的分子量为162，白色粉末，易吸潮，稳定性较好，可在pH36的溶液中放置1年以上，能耐200以上的高温，它的组合键和官能团具有较好的溶水性和吸水性2。目前，L-肉碱的分析检测方法有旋光法、高氯酸HC101滴定法和HPLC法。L-肉碱存在于自然界中，它是微生物、动物及植物的基本成分之一。大多数的动物具有合成L-肉碱的能力。L-肉碱在部分食物中的含量见表12，3。由表1可见，膳食中L-肉碱主要来源于动物，植物中的含量很少。2、左旋肉碱在体内的合成从20世纪20年代以来，科学家们开始研究L-肉碱的生物合成。大多数生物都能自身合成肉碱，动物体合成L-肉碱的部位主要是肝脏和肾脏。L-肉碱的生物合成起始于体内必需氨基酸-赖氨酸和蛋氨酸，首先是富含赖氨酸的蛋白质在蛋白质甲基化酶的催化下，由S-腺苷蛋氨酸供给甲基将多肽链中的赖氨酸转化为-三甲基赖氨酸，随后通过体内蛋白酶水解生成三甲基赖氨酸，三甲基赖氨酸再通过四步酶促反应合成L-肉碱2，4，见下图。在此过程中还需烟酸、维生素C、维生素B6、Fe2+的参与，其中维生素C对肉碱的合成速度影响最大。合成一分子肉碱需一分子赖氨酸和三3、左旋肉碱的生理功能3.1促进脂肪酸-氧化L-肉碱是一种具有多种生理功能的化合物，其主要的功能是作为载体以脂酰肉碱的形式将长链脂肪酸从线粒体膜外转运到膜内，在线粒体内进行-氧化，从而产生能量。整个过程由肉碱酰基转移酶和肉碱酰基转移酶两种同功酶催化完成6。近来通过实验证明L-肉碱对中链脂肪酸的氧化也具有一定的作用。3.2调节线粒体内酰基比率线粒体内酰基CoA/CoA比率的稳定对能量代谢有重要作用，若线粒体基质中的乙酰基不及时运出，乙酰CoA/CoA比率上升，对丙酮酸脱氢酶有抑制作用，从而影响能量代谢。同时，一些支链酰基是亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸的代谢产物，支链酰基的及时运出有利于这些氨基酸的正常代谢。肉碱可参加支链氨基酸代谢产物的运输，从而促进了支链氨基酸的正常代谢。此过程由肉碱酰基辅酶A催化完成7。3.3其它生理功能L-肉碱可排出体内过量的或非理性的酰基团，消除机体因酰基积累而造成的代谢毒性；还能促进乙酰乙酸的氧化，在酮体的消除和利用中起作用5；防止动物体内过量氨产生的毒性，可作为生物抗氧化剂清除自由基，维持膜的稳定，提高动物的免疫力以及抗病抗应激的能力8，9。佛罗里达大学的PeggyRBorum教授指出，L-肉碱还有储存能量和把能量从一个器官细胞传到另一个器官细胞的功能。近来有研究报道，L-肉碱还间接参与糖元异生和调节生酮过程；有效降低运动后血液中乳酸的浓度；参与精子的成熟过程等10，11，12。4、左旋肉碱在食品工业中的应用由于L-肉碱具有多种重要的生理功能，目前正成为人们研究的热点。1984年FDA确定L-肉碱是一种重要的食品营养强化剂。我国卫生部也于1994年将L-肉碱列入食品营养强化剂范畴。L-肉碱作为机能性食品添加剂已有广泛应用。4.1用于婴儿食品L-肉碱属婴儿的条件必需物质，由于婴儿合成L-肉碱的能力较弱，尤其是早产儿，必须补充外源肉碱，因此需要在婴儿配方食品中添加适量的L-肉碱以满足其生理需要13。L-肉碱不仅在能量产生和脂肪代谢过程中起重要作用，而且在维持婴儿生命及促进婴幼儿发育的某些生理过程，如生酮作用、氮代谢等方面均具有一定的功能14,15。4.2用于减肥食品20世纪70年代就有把DL-肉碱用于治疗肥胖症的报道。由于体内肉碱缺乏，脂肪代谢紊乱，一方面会造成肌肉供能不足产生机体疲劳及相关的心血管疾病；另一方面还会造成脂类物质在肌纤维和肝脏中积累产生肥胖、脂肪肝等。桑田有等16认为运动不足的肥胖型人常饮加入L-肉碱的饮品，并保持长期锻炼，能将体内积累的脂肪消耗，起到减肥作用。以L-肉碱为主要成分的减肥健身食品在欧美很受欢迎，国内也有这类食品面市。4.3用于运动员饮料据DecombazJ.等17报道，体育运动后人体肌肉组织中的游离肉碱浓度下降20%左右，可以通过补充外源L-肉碱而得到改善，从而促进体内脂肪氧化产能，提高运动成绩。柳本行雄用二十八烷醇与L-肉碱配伍发现有相乘作用，能使全身肌肉松弛，同时还提高爆发力和耐力18。目前，国内外均有以L-肉碱为生理活性成分的运动员饮料，一日摄取L-肉碱7.510g，有相当好的增强体力的效果。4.4用作营养补充剂2，3中老年人随着年龄的增长，体内的L-肉碱含量不断减少，导致心肌细胞活力减退，故需补充L-肉碱以利于心肌能力的增强。糖尿病人以及患有肾功能疾病的人尿液排泄过多，体内L-肉碱的消耗量大，靠自身的合成不能满足需要，易导致L-肉碱缺乏，需要长期补充L-肉碱以满足身体的需求。5、结语L-肉碱是人体需要的重要食品营养强化剂，由于其安全、稳定性好已得到广泛应用，不仅用于食品，而且在饲料和医疗方面也有应用，具有非常广阔的市场前景。目前L-肉碱只有瑞士、意大利、日本等少数国家能够生产，国内需求全靠进口，价格昂贵(3000元/kg)，亟待国内科研人员投入到L-肉碱的研究和开发工作中，以填补国内在这一领域的空白。参考文献1、CavazzaC,DE,3,123,975,19822、余强兵，叶青.左旋肉碱一类维生素的营养素.浙江大学学报(农业与生命科学版)，1999，? 25(4)：4304343、邱树毅，王广莉.一种新型食品营养强化剂-左旋肉碱.广州食品工业科技，1998，14(2)：51534、马立保，何瑞国.肉碱在动物营养中的应用.粮食与饲料工业，1999，(7)：325、杨能，张惟杰.L-肉碱的生理功能与生物学方法生产J.生物化学与生物物理进展，1992，19(2)：816、BremerJ.TrendsinBiochemJ.Sciences,1997，(2)：2077、Olde,Jack著.干小英，刘庆生摘译.甜菜碱和肉碱用于仔猪饲料效果的研究.国外畜牧科技，1997，(4)：58、刘武.肉碱的生物学新功能.生命的化学，1991，11(4)：179、郑九芳.人体必需营养素.L-肉碱.中国食品添加剂，1995，(1)：59ZK)10ZK(JFGalvez等著.李长忠译.L-肉碱对仔猪的促生长作用.国外畜牧科技，1997，(2)：7(6):12013周建鸿，刘冬生.肉碱与婴儿食品.国外医学卫生学分册，1994，21(4)：29029314孙志浩，王雷.L-肉碱制备和应用研究的概况.食品与发酵工业，1996，22(2)：646815周书凤，何志谦，刘建平等.左旋肉碱对肥胖青少年体重综合性控制的影响.营养学报，1997，19(2)14615016桑田有等.平3-259070，1991.17DecombazJ.,etal.J.Appl.Physiol,1992,72(2):42343718柳本行雄.平5-103629，1993.(收稿日期2002-05-27)?地? 址：北京海淀区清河清缘东里澳洲新星10号楼5-10? 邮? 编：100085电? 话服务热线)? 真? 址：E-MAIL：北京国人逸康科技有限公司左旋肉碱研究维生素BT(L-Carnitin即L-肉碱、左旋肉碱)被认为是类维生素的营养素。20世纪初，科学家在肌肉的提取物中发现了维生素BT(L-Carnitin即L-肉碱、左旋肉碱)，后来又确认它是一种广泛存在于人体内的一种氨基酸，参与人体的许多代谢过程，是体内脂肪氧化代谢的必须物质。红肉及动物产品是肉碱的主要食物来源，而一般人只能从膳食中吸收50毫克。为使身体达到理想的健康状态，每日膳食应含不少于250500毫克的肉碱。1985年在芝加哥召开的国际营养学术会议上，维生素BT(L-Carnitin即L-肉碱)被指定为多功能营养品，目前已被瑞士、法国、美国及世界卫生组织（WHO）规定为法定的多用途营养剂。 人体内，维生素BT(L-Carnitin即L-肉碱、左旋肉碱)最突出的生理功能是作为脂肪酸运输的载体，以乙酰基左旋肉碱的形式将中长链脂肪酸从细胞线粒体膜外转移到膜内，在线粒体基质中进行-氧化，变为人体所需要的能量，是优质的减肥活性物质。这一生理功能使维生素BT(L-Carnitin即L-肉碱、左旋肉碱)的补充具有许多重要作用： 减少脂肪，降低体重 在运动时帮助身体燃烧脂肪，提高运动时的能量、耐力和运动成绩 清除过多乳酸，提高做功能力，促进疲劳恢复 增强心肌细胞氧化脂肪的能力，降低高强度运动时心脏的负担 减慢人的衰老过程等等 ?在国内的运动界，许多人已开始注重补充维生素BT(L-Carnitin即L-肉碱、左旋肉碱)，主要用于减脂、增强耐力和抗疲劳。在大众市场，维生素BT(L-Carnitin即L-肉碱)也是许多减肥产品和抗疲劳产品的主要成份。 肉碱有三个光学异构体：左旋肉碱、右旋肉碱和左右旋肉碱。在这三种构型中，只有左旋肉碱有生物活性，通常所指的肉碱都是左旋肉碱。左旋肉碱的来源有两种：一是从膳食摄取，以肉类和乳制品最丰富，蔬菜、谷类和水果极微或无；二是内源性合成，在维生素C、烟酸、维生素B6和还原铁的参与下，由赖氨酸、甲硫氨酸经过五步反应合成左旋肉碱。由于赖氨酸对热敏感，因此我国人民的饮食习惯容易造成肉碱的缺乏。 补充维生素BT(L-Carnitin即L-肉碱、左旋肉碱)的必要性还在于许多个体处于缺乏或边缘性缺乏状态，其血液和组织中肉碱水平较低。肉碱缺乏状态见于：禁食、素食、剧烈运动、肥胖、吃未强化肉碱配方食品的婴儿等。? 1993年美国食品药品管理局（FDA）专家委员会认为维生素BT(L-Carnitin即L-肉碱、左旋肉碱)是公认安全无毒的。至于维生素BT(L-Carnitin即L-肉碱、左旋肉碱)的使用剂量和方法，目前还没有统一定论，国外实验显示每日补充肉碱0.54克（每天用量少于250毫克时效果不明显），分次在早、午餐前或运动前30分钟服用是安全而有效的。配合低脂、低碳水化合物饮食（不超过总热量的50），可获得理想的减肥效果。若想通过肉碱增加耐力，则应在在赛前数周就开始连续服用。不要在太晚的时间服用肉碱，以避免晚上精力太旺盛，影响睡眠。 维生素BT(L-Carnitin即L-肉碱、左旋肉碱)的发展历程 1905年：俄国科学家从肌肉中提取并分离出L-Carnitine; 1940年：Frankle发现L-Carnitine是人体必需物质，并将其命名为维生素BT 1959年：Fritz确认L-Carnitine是脂肪氧化过程中必需载体，为机体提供能量来源，从而确认其为人体必需物质； 1980年：美国食品、药品管理局（FDA）管理手册登载L-Carnitine为天然物质； 1990年：美国药典第二十二版收载L-Carnitine； 1991年：获得瑞士和美国专利号（USA Patent number 5,0730,373 日期：Dec.17.1991）； 1993年：获得美国食品、药品管理局（FDA）世界卫生组织（WHO）认可，美国专家委员会确认L-Carnitine的安全性； 1994年：美国药典第二十三版收载L-Carnitine原料外，又增载片剂和口服液； 1996年：我国卫生部将其批准为食品添加剂，列入营养强化剂类。 肉碱的生理作用 作为长链脂肪酰基的载体，将长链脂肪酸从线粒体膜外运到膜内，完成b-氧化，从而为机体提供能量，是脂肪生理氧化所必须的关键物质。 作为短链脂肪酰基的载体，将短链脂肪酰基（乙酰、丙酰、支链酰）从线粒体膜内运到膜外、调节线粒体内酰基比例，维持机体生理平衡。 网罗过量的和非生理性的酰基团，将其排出体外，消除其造成的毒性作用；促进乙酰、乙酸的氧化，消除酮体的毒性作用，促进其再利用，促进三羧酸循环，尿素循环及必需氨基酸花生四烯酸的合成，参与机体重要的生化过程。 肉碱的作用机理 动物体组织细胞需要的能量形式为ATP，合成ATP的主要能量来源是脂肪酸、葡萄酸、蛋白质等。脂肪是动物体内主要的能量储备物质，肉碱对于脂肪酸的氧化起着不可替代的作用。肉碱在功能食品及医药领域的应用? 1、减肥 L-肉碱作为脂肪酸b-氧化的关键物质，能够在机体内除去多余的脂肪及其他脂肪酸的 残留物，使细胞内的能量得到平衡。肉碱在减肥过程中真正达到了世界卫生组织（WHO）所规定的健康减肥三大标准：不厌食、不腹泻、不乏力。? 2、消除脂肪肝 肝脏是脂类和脂肪的重要代谢器官，脂肪的分解、合成及蛋白代谢等均在肝脏内进行，除食用过多脂肪和脂肪运员增加可导致脂肪肝外，更重要的是当体内缺乏肉碱或甲基供应不足时，长链脂肪酸氧化发生障碍，导致脂肪在肝中过量存积而发生脂肪肝。增加或补给肉碱的摄入量，可调节脂肪代谢，促进脂肪的b-氧化，从根本上消除体内或脏器内多余的或存积的脂肪，目前瑞士、美国及日本等国家都用肉碱来防止脂肪肝的发生，也可以通过添加肉碱来消除肝脏中存积过多的脂肪而获得康复。? 3、心脏保健 心脏不停的泵出血液，不断运动的心脏细胞其能量来源至少有三分之二是来自脂肪的氧化，肉碱是脂肪氧化不可或缺的关键物质，如果缺乏肉碱，首先影响的就是心脏。肉碱对于心肌细胞的健康极为重要，补充足够的肉碱有利于预防及治疗心脏的多种状况。另外，肉碱还能提高血液中的高密度脂蛋白水平，他是一种胆固醇的保护成分，有利于帮助冠状动脉清洁，使高的甘油三脂下降，同时也可降低高血压患者的血压。? 4、抗衰老 能量是最大的抗衰老力量，细胞有足够的能量就会充满活力，在人体衰老过程中细胞能量的减弱是其加速衰老的原因之一，肉碱在整个衰老过程中起延缓过程的作用，另外，能量在细胞内起着一个修复的作用，机体衰老时不可能如前般保护自己，但肉碱能保持免疫系统的强壮，从而避免一些疾病的侵袭。? 5、有利于婴儿健康 肉碱在婴儿利用脂肪作为能量来源的代谢中起着重要作用。用于新生婴儿产热主要靠棕色脂肪，而体内肉碱的合成能力不足（仅相当成人的12%），因此婴儿必须摄取外源性肉碱。我国对婴儿食品的L-肉碱添加量为7090mg/kg。? 6、其他方面 肉碱由于能够促进脂肪的氧化供能，同时改变呼吸酶的活性进而促进机体的有氧氧化供能作用，从而提高运动表现。适当补充肉碱对于疲劳综合症也有较明显的效果，此外，研究证实肉碱对男性生殖能力有明显的改善作用。 肉碱在动物养殖业中的应用 肉碱由于其特殊的生理作用，使得它在动物饲养方面发挥着重要的作用，研究证明，饲养中通过添加适量的肉碱可以明显促进动物的生长，提高增重效果，同时改善饲养动物的肉质，降低饵料系数，另外，肉碱可以提高幼仔的成活率，减少异常现象的发生。对畜禽而言，还可以提升成体的繁殖能力。维生素BT(L-Carnitin即L-肉碱、左旋肉碱)说明：肉碱有三个光学异构体：左旋肉碱、右旋肉碱和左右旋肉碱。在这三种构型中，只有左旋肉碱有生物活性，通常所指的肉碱都是左旋肉碱。十大理由服用左旋肉碱?单独左旋肉碱一种营养素不能使你健康，也不能使你战胜疾病，但如果把肉碱放在最佳营养的方案中，那未肉碱是一种强有力的作用物，故作为讨论的结束，总结最重要的十大理由来考虑使用两种形式的肉碱：1左旋肉碱能使人体的衰老过程减慢!体内的各类细胞，诸如脑细胞，免疫细胞，心脏细胞都会因为能量的充足供给而运作得好些。通过提供充足的能量，肉碱使细胞的寿命长些，故它是一种能使人健康长寿的营养素。2左旋肉碱可以降低血内的甘油三酯水平而又能提高高密度脂蛋白胆固醇的水平，从而预防心脏病。3左旋肉碱也有助于预防心脏病，因为它有利于加强心脏的总体健康，预防心率不整，减少三分之一因心力衰竭昕引起的死亡数量。4左旋肉碱有助于减低超重者的体重，尤以使用低炭水化物膳食配合使用更为明显。5左旋肉碱自然地增加能量的水平，对机体无害，也无副作用，没有像高浓度麻黄制剂那样的耗尽组织能量。肉碱增加机体运动的能力，也帮助在组织供氧不足的情况下免被破坏或伤害。6，左旋肉碱可以提高体育运动的成绩，耐受力，并在运动程中减少可能发生的损害。7，左旋肉碱与乙酰L肉碱二者都可提高人体的免疫功能。8 乙酰L-肉碱保护神经细胞于应激及退化，也可能预防大脑退化病(AIheimers disease亦称老年性痴呆)。9左旋肉碱自然地增加精神的活力，并且缓解精神压抑或忧郁症。瘦身减肥增强性欲绝佳产品左旋肉碱是瘦身减肥增强性欲绝佳产品L-carnitine?左旋肉碱是运送长链脂肪酸通过细胞膜进入粒腺体代谢，以产生能量的运输工具左旋肉碱:是一种营养补充品(Nutritional additives),是由人体内的两种胺基酸：离胺酸(lysine)和蛋胺酸(methionine)之前趋物所合成，人体内亦可以在自己肝脏合成制造。左旋肉碱早期的名字是维他命Bt，属于水溶性维他命，有人译名为(左旋肉酸,卡尼丁)，营养学家多称它为(肉碱),目前国内将肉酸视为营养保健类食品,主要功能在于使肝脏、骨骼肌和心肌的脂肪酸氧化，产生能量。左旋肉碱为脂肪和能量代谢所必须的物质,长链脂肪酸只能自细胞运送至粒线体外，待其与左旋肉碱 结合后，方能进入粒线体中进行能量代谢循环。因此左旋肉碱能促进并加速脂肪酸产生能量之作用。当左旋肉碱缺乏时，脂肪酸会堆积在细胞内，其代谢物会累积在粒线体中而产生毒性，身体所需的能量因而匮乏，出现疲劳、肌肉无力、肥胖、血脂升高。左旋肉碱的食物来源红肉和乳类红肉和牛奶皆富含有carnitine，只是牛奶在加工过程中，其内之carnitine通常已遭破坏,长期吃全素的人(vegetarians)也很容易会缺乏肉碱导致能量缺乏无力。长期洗肾的病人，最容易发生肉酸缺乏症候群，原因在于这些患者有蛋白质的限制，肉酸的摄取自然减少；而且透析洗肾过程中，会造成属于水溶性维他命的肉酸严重流失出去。更高活力的洗肾生活-洗肾最新三合一疗法-洪永祥医师母乳是carnitine的丰富来源，哺乳的第一周时，母乳内carnitine的浓度会依婴儿的需要而增加，此外，足月生产的母亲其乳汁内carnitine的浓度会比早产的母亲来得高，现在坊间的婴儿配方制品添加了carnitine，也是以模拟母乳的成份为目的。婴幼儿对脂肪的消化吸收利用功能，尚未发育完全，因此较优良的婴幼儿营养品中会添