L-肉碱的生理功能及应用

1、L肉咸（carnitine）又称肉碱、维生素BT，普遍存在在脊动物组织中，也存在于一些植物和微生物中。对L肉碱的研究始于20世纪初。1905年，俄国科学家Krinmberg和Guicuitslh在肌肉提取液中发现了L肉碱，自此以后，各国科学家对对其生物功能、分子结构性质、合成方法等进行了深入的研究，直到20世纪80年代，肉碱才被认为是机体必需的营养物质(Borum等，1981；Battzell等，1987)。并于1993年，获得美国食品、药品管理局(FDA)和世界卫生组织认可，厂家将其加到奶粉、茶叶等中作为保健品应用。1995年，欧共体批准在各种动物饲料中作用L肉碱，自此，L肉碱作为一种新型功

2、能添加剂在畜禽生产中应用越来越多。1   L肉碱的结构和性质L肉碱的化学结构与胆碱和甜菜碱相似，都具有三个甲基，且功能相似。国外许多研究表明，L肉碱不是维生素，也不是氨基酸，因为L肉碱并不含有氨基结构。L肉碱化学名为羟三甲胺丁酸（L羟Butyrobetaine）,含有一个可供脂肪酸酯化的羟基。其分子量为161.2，熔点为210212，在水中的溶解度为250g/L,在200以上仍稳定，其饱和键和极性官能因有良好的水深性和吸湿性（dle等，1996）。 2   L肉碱的营养生理功能 2.1 起着促进氧化（-Oxidation）的作用脂肪酸的氧化是在线粒的体基

3、质进行的，L-肉碱作载体，以酰基肉碱的形式将长链脂肪酸从线粒体膜转运到线粒体基质内，L-肉碱是脂肪酸转动到细胞线粒体的唯一载体。研究表明，线粒体内膜上的肉碱脂酰转移酶有两种：酶存在线粒体内膜的外侧，催化脂酰辅酶变成脂酰肉碱进入线粒体膜内，酶存在于线粒体内膜的内侧，使转入膜内的脂酰肉碱释放肉碱而变为脂酰辅酶进入氧化区，并将释放出的肉碱运输到膜外，使线粒体膜两侧肉碱的含量保持不变。Kempen（1995）报道，通过增加日粮肉碱的含量，能刺激-氧化，增加脂肪酸的断裂。Kempen等（1993）发现，当中等链长的脂肪酸（作为能源）含量超过初生仔猪代谢能量需要的50% 时，-肉碱使脂肪酸的氧化率提高20

4、。肉碱的这种作用在体内能量供应不足或特殊需要时显得更为重要。脂肪酸在肉碱的参与下，氧化进入三羧酸循环产生能量，以维持体温、肌肉作功、消化道蠕动等，心肌所需能量几乎全部来源于脂肪酸的分解。 22满足机体对L肉碱的需要，提高饲料蛋白质的利用效率 L肉碱在生物体内的合成需按1：3消耗赖氨酸和蛋氨酸，并需在酶及维生素C、铁、烟酰胺、吡多醇的参与下进行。合成lg的L肉碱需消耗蛋氨酸。所以，添加肉碱可以节约蛋氨酸、赖氨酸，提高了饲料蛋白的利用率，同时还可节约维生素C、维生素B，提高动物的生长性能和抗病力。 23调节线粒体内乙酰辅酶A辅酶A的政党比例 脂肪酸氧化过程中，L肉碱将长链脂肪酸转运到线粒体内膜后，

5、又以酰基肉碱为载体，在乙酰肉碱转移酶作用下，将线粒体基质中的乙酰基运送到膜外，调节了乙酰辅酶AL辅酶A的比例。如果线粒体基质内乙酰基不及时运出，乙酰辅酶A辅酶A比上升，高水平的乙酰辅酶A负反馈抑制丙酮酸脱氢活性(Feller和Rudmam,1998),结果使葡萄糖的降解受到抑制，影响机体的能量代谢。同时转运到膜外的乙酰基，促进能量进一步代谢。据报道，在赛马饲料中添加肉碱，可增强马的耐力，因为肉碱促进了能量代谢。 2.4排出体内过量的或非生理性酰基 Harpey（1990）认为，在体内将酰基转移给肉碱从而除去辅酶A可看作是脱毒效应。肌肉运动过程中产生的乙酰和其它短链酰基辅酶A化合物往往在肌肉细胞

6、中积累，破坏肌肉细胞膜，而酰基肉碱可移去这些些化合物，并间接保护肌肉细胞膜。肌肉运动过程中，肌肉和血液中乳酸盐含量升高，引起肌肉疲劳痉挛。L肉碱可减少乳酸盐生成，并防止体内酰基过量而产生毒性，从而起到生物抗氧化作用，提高机体的免疫力。 氨基酸的代谢 线粒体内的支链酰基是亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸的代谢产物，L肉碱作为载体把它们及时运出，利于这些氨基酸的政党代谢。肉碱可以促进支链的酰基辅酶A与肉碱结合，减少过量的支链酰基辅酶A对支链酮酸脱氢酶的抑制，有利于氧化利用。 2.6对公畜禽繁殖力的影响 Maarpuis和Fritz发现，附睾和精子中含丰富的L肉碱，并发现L肉碱对精子的成熟起重要的作用。有人

7、证明，体外成熟精子的配合力依赖于葡萄粮、果糖、丙酮酸、乳酸的氯化，而精子中高浓度L肉碱、乙酰肉碱能够将丙酮酸转化为乙酰辅酶A，并通过三羧酸循环氧化供能以维持精子活力。有报道认为，禽类种蛋的L肉碱与孵化率呈正相关。 2.7其他功能 L肉碱还有以下功能：促进脂溶性维生素及钙、磷的吸收；褐脂组织的生热作用Hahm,1975);存储被激活的乙酰基(Bieber,1998);促进ATP转运到线粒体内膜（Gavez,1986）；促进动物胃液、胰液的分泌，增强消化与吸收，提高氨基酸的利用率，改善动物机体的新陈代谢功能，促进动物生长，增强动物抗病能力。 3 L肉碱在畜牧业上的应用 3.1促进生长，提高饲料利用

8、率 大量的试验表明，L肉碱可促进动物生长，提高饲料转化率。一般成年动物均可通过赖氨酸和蛋氨酸合成L肉碱以满足机体的正常生理需要，但幼龄期体内肉碱合成机制尚未成熟，易造成肉碱缺乏，在日粮中添加适量肉碱有利于促进动物生长性能的发挥。对成年动物添加肉碱可减少体内合成，平衡饲料中的氨基酸，提高饲料蛋白质的利用率，改善其生长性能及饲料利用。据报道，在生长育肥饲料中添加3060mg/kg的L肉碱，可使猪日增重提高0.8%12.%。Newton(1998)等报道，给仔猪饲喂6000mg/kgL-肉碱能增加断奶后020重量。Hoffmam等(1993)在3日龄仔猪转化率。Owen等(19960认为，造成以上差

9、异的原因可能是日粮组成和营养水平不同。Newton等报道，在平均体重为肥育猪基础日粮中添加5mg/kgL-肉碱饲喂35天肚，试验组平均增重比对照组提高3.61%,料重比下降4.62%,效果明显。蔡辉益等（1998)报道，仔猪日粮中添加50hg/kg肉碱可显著提高仔猪试验组结束体重、饲料转化率。L肉碱能有效促进鱼是虾的快速生长，提高增重率。许民强（1997）和张为民（1998）等人分别在日本鳗鱼和美洲鳗鲡饲料中添加L肉碱200mg/kg，经32天和70天饲养，其增重分别比对照组提高了28%和23.06%促生长效果明显并有效提高了饵料利用率。刘万涵等比(1998）发现，在罗氏沼虾和中国对虾饲料中添

10、加L肉碱100mg/kg,其平均增重率分别达100、19.3。        改善产品质量，降低胴体脂肪含量 试验表明，在肉鸡饲料中添加L肉碱可使肉鸡腹脂下降10%20%,且对因脂肪代谢异常而的脂肪肝有明显抑制作用（宫下雅彦，1989）。据Owen等（1994b）报道，在饲料中分别添加0、25、75、100、125mg/kg.Snith等（19940也报道了相似效果。Weeden等（1990，1991）和Glavez等（1996）研究认为，添加肉碱能降低猪胴体脂肪。在鱼饵料中添加L肉碱，会促进鱼体生长，减少鱼体脂肪沉积(Gariing

11、,1997)。北京水产研究所在网箱养种鲤鱼和成鱼饲料中添加L肉碱，结果鲤鱼肉中粗蛋白提高3.02%,含脂量下降了5.42%，可食部分比例提高了4.7%.        提高繁殖性能 L肉碱对精子的成熟起重要的作用，在政党情况下，精子中肉碱的含量同精子的存活率、活力、及密度呈正相关性。蔡辉益等（1998）在海兰褐壳蛋鸡日粮中添加肉碱2550mg/kg,显著提高产蛋率（3.89%5.03%）和产蛋量（5.4%7.73%）Leibeiseder等（1992）也发现，在种鸡日粮中添加L肉碱可提高蛋的孵化率3.16.4个百分点。Fremaut(1995)的研究表明，肉碱使断奶到母猪产后的第一次发情之间的间隔缩短了11%，仔猪死亡率减少18，断奶窝重增加8.4%。Musser等（1997a）在母猪妊娠期间添加50mg/kg的L肉碱，结果产仔数和仔猪断奶重增加。        提高动物的抗应激能力 现代水产养殖业养殖密度大、养殖环境恶劣、养殖水体溶氧水平较低，容易造成水产动物缺氧死亡。长链脂肪酸是动物心肌的主要能量底物，饲料中适量补充肉碱可以提高动物对长链脂肪酸的利用率，增加能量供应，有效提高心肌活力，促进动物体内氧的摄取和运输，提高动