L—肉碱在动物营养方面的研究进展及应用

第 2卷 第 2期 北华大学学报 (自然科学版 ) V0【2 No 2 ADr．2001 2001年 4月 jOURNAL OF BEIHUA VERS — ITY(Natur — a[Science) 文章编号 ：t009．4822(2001)02．0158 05 L一肉碱在动物营养方面的研究进展及应用 黄 权 ，王桂芹，周景祥 ，张东鸣 (吉秤农业土学 动物科技学院．吾杯 长春 t30t18) ● 摘要： L．内碱是一种类堆生素和娄氧基酸特盾．是动物体必需的营养特质 L一内碱的主要动能是作为栽体转 运长链脂肪酸到线拉体，促进 氧亿作用 L一内碱具有提高动特生产性能、改善内质和降低饲料系数等作用 L- 内碱作为添加荆补 充于动特饲料 中是十分必要 的 ．效果比较明显．其应用前景 十分广 阔 关键词：L一内碱；生理动能；动物营养 中国分类号 ：$816．15 文献标i只码：A 1905年 Gulewitsch和 K rimbeg在肌肉提取物中发现一种类维生素和类氨基酸物质成分．由此得名肉 碱(Carnitine)．1927年 Tomita和 Sen山u证实了其化学结构为 L一日羟基一r三甲基铵 丁酸．1935年 Strack 开始研究 L一肉碱的作用 1947～1952年，Fraenkel发现 L一肉碱是黄粉虫(Tenebrio motitor)幼虫生长所必 需的一种营养物质 ，并从动物肝脏提取物中分离出 L_肉碱 ，命名为维生索 BT 1952年 Carter确定维生素 BT即是 L 肉碱 1958年Fritx发现 L_肉碱在脂肪代谢中的作用 7O年代，世界各国研究人员开始对肉碱 进行深入研究 8O年代，L一肉碱开始商业运作 1985，在芝加哥召开的国际营养物质会议上把 L一肉碱正式 列为“特定条件下的必需营养物质”1991年，L一肉碱获得瑞士和美国专利 1993年，L一肉碱获得美国食 品、药品管理局(FDA)和世界卫生组织(WHO)认可 确认为安全、无毒物质_】，22,231目前．国外许多研究表 明_1，L一肉碱虽然在不同程度上具有维生素 B族的属性，同B族维生素中胆碱非常相似，但尚不能完全证 明其是维生素；L一肉碱也不是氨基酸，虽然有人称之为氨基酸，因 L一肉碱并不含有氨基结构 L一肉碱是一 种类维生索和类氨基酸，是一种能使食物转化为能量的营养物质，是一种新型的功能性营养添加剂． 1 L一肉碱的化学结构及特性 肉碱有 2种旋光异构体即 D 肉碱和 L 肉碱 D一肉碱及其消旋体为合成物 ，无生物活性并 能抑制 L 肉碱的利用 只有 L一肉碱具有生物活性，是一种存在于生物体组织中具有生理活性的物质。“一,22．23 Z 1)L一肉碱的化学结构式：(CH3) 一N 一c HC^H(OH)CH!一COo一 2)分子式： H No 3、物理化学特性．相对分子质量：161 20；熔点：210--212℃；水中溶解度：2 500 g／L 2 L一肉碱的生理功能 L 肉碱具有如下生理功能 t ～20,22 1)L一肉碱参与机体能量代谢．作为载体以脂酰肉碱的形式将长链脂肪酸从线粒体膜外运送到膜内， 起到促进脂肪酸 p一氧化作用 作为载体以脂酰基肉碱的形式将线粒体内短链脂酰基(乙酰、丙酰、支链酰 等)运遴到膜外，起到调节线粒体脂酰基 CoA／C。A比率的作用 2)L_肉碱可将体内过量的和非生理的酰基排除体外，以消除酰基积累导致的代谢毒性 肪止肌肉和 血液中含有过量的丙酮酸盐 从而导致肌肉疲劳和痛性痉挛等现象发生 ． 收稿日期：2000—10 12 基金项目：吉林省教委资助项目(9801)；吉林省科委资助项目I吉科台字 990226号) 作者简介：黄权t1964一)，男，硕士，副教授 主要从事水产养殖研究 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 2期 黄 权．等：L-肉碱在动物营养方面的研究进展及应用 3)参与精细胞成熟过程 4)促进脂溶性维生索和钙磷的吸收 3 L．肉碱的来源及作用 3 1 L一肉碱采 源 L肉碱在自然界广泛存在，是微生物、动物和植物的基本成分之一 哺乳动物的骨骼肌、心肌、附睾中 含有大量的 L一肉碱 成年哺乳动物肝畦和肾脏中均能合成 L一肉碱，而幼龄动物由于发育不完善而无合成 L一肉碱的能力 动物体内 L一肉碱来自2个方面，一是来自动物性饲料，经肠直接吸收；二是动物体内肝 肾 和脑组织中生物合成 L肉碱在各种动植物饲料原料中含量不一，但 动物性原料中含量较高(见表 1) 作为添加剂的 L一肉碱一般为工业产品，主要生产方法有提取法、生物合成法 生物酶法和微生物 表 1 天然饲料原料中 L一由碱 质量分数 Tab 1 Mass of Irsction of L—c8miti Fie in raw feed malerial 3 2 L．肉碱的作用 综合 国内外学者的研究结果【 ，L一肉碱在动物营养上具有 提高饲养动物的生产性能(增长、增重 、 产奶、产蛋、产肉、产毛等)；减少机体内脂肪沉积，提高瘦肉率，改善肉质；节约蛋白质，提高动物对饲料利 用率，降低饲料系数；提高种用动物繁殖力；有利于动物正常新陈代谢，减少疾病等作用 L一肉碱是人和动物不可缺少的营养物质，多数情况下，生物体内合成及从食物和饲料中摄到的 L一肉 碱足够维持正常需要．但由于先天性或代谢性疾病及饲养环境等多种因素可导致体内 L一肉碱缺乏 ．主 要因素有新生或幼龄动物，体内合成功能尚未发育完善，合成数量有限；食人或摄人过量脂肪；激烈运动状 态下，消耗能量多，脂肪分解代谢加强；寒冷环境条件：疾病；其它应激状态 由于 L一肉碱具有重要的生理 功能和作用 ，如果体 内 L一肉碱缺乏易导致生长阻滞、脂肪肝 、酮病、糖尿病、心肌缺血等疾病 4 L．肉碱 的应用 4 1对动物的营养作用 4 1 l 对猪的营养作用 在仔猪阶段，肉碱可促进生长，改善饲料转化率，提高断奶仔猪的抗病抗应激能力_6。 ；在育肥猪阶 段，肉碱可减少脂肪沉积，提高脶体瘦肉率，改善猪肉品质 一 ，” ；对于种猪，可提高生殖力【”】 1)新生仔猪 新生仔猪由在母猪子宫内生活转变为体外生话的过程经历了重大的生理变化、代谢变化 及环境变化而带来一系列应激．新生仔猪必须迅速地从经胎盘获取碳水化台物的营养方式转变为获取高 脂肪乳为基础 日粮的营养方式 ．冈此 ，新生仔猪 日粮中必须含有足量的肉碱|l ’ Kempen和 Odle，Cof． fey等 研究了肉碱在新生仔猪营养中的作用．揭示了肉碱对新生仔猪的重要性．结果表明，仔猪喂以高 肉碱日粮时，其血浆和心脏中的肉碱水平高于或等于由母乳喂养的仔猪，但喂以高肉碱日粮时仔猪的生长 性能低于母乳喂养的仔猪 而仔猪喂以高肉碱日粮至 21日龄时的生长率高于饲喂低肉碱 日粮的仔猪 Ke— n er等和BaLtzell 研究表明，仔猪出生时已从母体内获得相当量的肉碱贮备，且母猪的初乳和常乳中也 会含有丰富的肉碱，可以满足仔猪的需要 母猪初乳和常乳中总酸溶性肉碱为 ．368 9 nmol 和 269．5 维普资讯 http://www.cqvip.com 160 北华大学掌报(自然科学版) 第 2卷 n。l 因此仔猪断奶前，虽然体内的肉碱合成有限，从饲料中获得的肉碱也很少，但因为初乳和常乳中的 肉碱含量丰富，一般不会缺乏，甚至有多余的肉碱可储存在肌肉中 Honegfieid和 Fmseth¨ 通过对新生仔 猪实验表明，L一肉碱并非仔猪能量代谢的限制因子 并强调指出了母猪日粮中添加脂肪以及仔猪 日粮中 含足量的赖氨酸对于仔猪能量剌用率的重要作用 2)断奶仔猪 如前所述，多数动物产物，包括母猪的初乳和常乳，都是肉碱的良好来源，而植物产物中 肉碱的含量低或不舍肉碱 由于早期断奶仔猪的肉碱台成能力很低，不能满足生长发育的需要，会造成 缺乏 随着年龄增大，仔猪合成肉碱能力才会逐步增强 仔猪断奶后生长迟缓和高死亡卒一直是养殖业的 一 个严重问题，而能量不足是造成死亡的主要原因之一1] ．因此，肉碱对提高断奶仔猪的能量利用率具有 重大作用 M~han和 Tokach等 “研究表明，断奶仔猪很难利用高养分浓度日粮中的脂肪，而利用肉碱就 有可能改善断奶仔猪对脂肪的利用 多数研究表明 添加 L一肉碱可 降低断奶仔猪脂肪沉积，改善饲料利 用率 ，减弱断奶应激反应、改善断奶仔猪生长性能 ，提高断奶仔褚增重 ，但 Ho{{n,an等l1：未观察到添加肉 碱后对断奶仔猪的生长性能有所改善．彭祥伟等一 研究表明，在28日龄断奶的长自和约克仔猪饲料中，添 加5×10。和 lO 的 L一肉碱可明显提高仔猪日增重，改善饲料转化率． 3)生长育肥猪 L一肉碱主要影响生长育肥猪的嗣体状况 由于肉碱可加速脂肪的分解 提高脂肪能量 的利用，减少糖元的分解 ，因而生产上添加肉碱可 提高胴体瘦肉率【 4)种猪 Harmeyer[ 研究表明 ，饲料中补充 L一肉碱，可使母猪发情时间缩短，促进乳汁分泌；同时 L 肉碱能增强公猪体质，促进精子的成熟，提高精子的活力 4．1 2 对鸡的营养作用 1)肉鸡 I ettner等L 22j研究结果表明，在肉鸡 日粮中添加一定量的肉碱，可提高肉鸡对饲料的利用率， 并可降低死亡率 2)蛋鸡 L 肉碱在蛋鸡营养上研究较少+蔡辉益等 在海兰褐壳蛋鸡 日粮中添加 L一肉碱(25，50， 1001×L0 可显著提 高产蛋率(3 89％～5 03％)和产蛋量(5 49％～7 73％)，并且有改善蛋料 比的趋 势，但对蛋鸡体重、耗料量无显著影响(见表 2)． 表 2 肉碱对爱鸡生产 性能的影响 1at}2 Effect ol L—carniline o prodUclion of hen 3)种鸡 在种鸡饲料中分别添加(20，5O，100)×10 的 j|肉碱，与对照组相比，L一肉碱在蛋黄中的质 量分数分别提高20 96．47％和 40％．种鸡孵化率分别比对照组提高 3 0％，1 9％和 1 8％[2 4 l 3 对鱼、虾等水产动物的营养作用 许多研究表明 。 ”。 ，L．肉碱对水产动物营养作用主要有以下几个万面：提高增重率；降低体脂和 改善肌肉品质；节约饲料蛋白质和提高蛋白质利用雍；降低饲料系数和死亡率；提高繁殖率 刘万涵等 研究丁 L一肉碱对不同种类鱼虾生长的影响 结明表明．在鱼虾坷料中添加 l0一 的 L一肉碱，鱼类(鳗 虹鳟 鲤j平均增重提高27 38％，平均节约饲料 19 00％：虾娄(罗氏沼虾、中国对虾)平均增重提高 30． 48％，平 均节约饲料 20 87％ 对鲤鱼向质影响表现：肌肉_埘【蛋白质提高 3 02％，含脂率下降 5 ． 42％，试验组中肌 肉必需氮基酸比例、必需氨基酸指数 蛋白价等指标高 y-x~tN_eR，差异极显著(P<0 01) ，并且可宙部分比 例提高4-／％ 许民强等 。 对日本鳗饲料中添加 10 L肉碱的试验结果表明，其绝埘增重分别提高丁 68．0％，32 1％和23．0％，饲料系数分别降低了8 0％．8 5％和8 0％ 4 2 应用外源 L-肉碱应注意的问题及适用动物 在一般情况下，动物体对外源的 L肉碱没有特殊需要，但有些因素可影响体内 L．肉碱的代谢 ，使动 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 2期 黄 权，等：L肉碱在动物营养方面的研究进展及应用 161 物体对 L-肉碱需要量增加，此时需补充外源 L-肉碱 满足正常代谢的需要【 ’ ．因此应注意动物品 种、性别 、生理阶段(时期)，机体状态，体内吸收率，体内反馈抑制作用程度，日粮中氨基酸消化、吸收及平 衡情况．其它营养水平状况，环境条件 根据上述研究结果．考虑到代谢和生产2个方面因素．建议在 L一肉碱合成能力有限的幼龄动物、处于 应激状态动物：具有高产潜力动物、饲喂低 L肉碱饲料或高脂饲料的动物日粮中添加 L一肉碱 4 3 推荐 L．肉碱适宜添加量 1)鸡 雏鸡为 1 5×10 ；肉仔鸡 、产蛋鸡 、种母鸡为 5 10。；火鸡为 6×10～． 2)猪 早期断奶仔猪(<28 d J为 5×10 ；正常断奶仔猪(>28 d)为(3～5)×10 ；育肥猪为(5～15) ×10 ；母猪(产前 10 d到仔猪断乳)为4×10一． 3)鲤 、鳊 、罗非鱼为(1～4)×l0 ；鲑 、鳟为(3～l0)一l0 ；鲇为 3×10一；日本鳗 、欧洲鳗 、美洲鳗为 l0 ；罗氏沼虾、中国对虾为 l0 4 4 L．肉碱的检测方法 肉碱的检测方法在国外研究较多 国内少见 国外对肉碱检测方法有以下几种l20t“j： 1)生物法 此法是检测 L 肉碱的一种最为古老的方法，特异性 、灵敏度和精确性都不够理想 ，因此应 用受到了限制 2)化学法 此法是利用肉碱与浪酚蓝反应后会生成有色物质，对反应产物进行比色从而测定肉碱的含 量．该法最大缺陷是它的特异性较差．对于纯度高的样品，重复性好，但不适于低肉碱纯度样品的测定 3)酶法．此法是由肉碱乙酰转移酶(CAT 参与的检测系统 又分 5，5 二硫代双一2 硝基苯甲酸 (DTNB)法 ，OGDH法，酶一荧光法，CDH法 ，荧光法，酶鞋高压液相色谱法，衍生高压液相色谱法，NMR法， 放射酶分析法． 5 结 语 L一肉碱既不是真正的维生素，也不是氮基酸，是一种安全的动物体必需的营养物质，参与重要的生理 作用．它在自然界广泛存在，是微生物、动物和植物的基本成分之一 它的主要功能是作为载体转运长链脂 肪酸，促进 口一氧化．动物体内L肉碱来源于内源合成和外源摄人2条途径 L肉碱参与动物体内某些生 理生化的代谢过程的机制，有待深入研究和阐明 有关 L肉碱的低成本和高安全性的合成方法需深入研 究和筛选．以便促进 L一肉碱产业化进程 L肉碱作为新型添加剂补充于动物饲料中是十分必要的，其应用 前景十分广阔 参考文献 [1 简焕珍 神奇的肉碱[M：香港：瑞士龙沙公司，1999 Jian Huanzhen Magical Carnitine[M．t4ong Kong：LONZA Lrd 1999 [2]扬能 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)：81～85 Yang Neng、Zhang Weijie Biophysics Function and Bio[ogy 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