肉毒碱在动物营养学上的研究及应用

1、肉毒碱在动物营养学上的研究及应用肉毒碱(Carnitine，CN)又称为肉碱，L肉碱，是存在于动物组织，植物和微生物中的一种类维生素营养物质。1905年，Guleuitsch和Kriberg在肌肉提取物中发现了肉毒碱成分；1927年，Tomita和Sendju发现了其化学结构：3羟三甲基铵丁酸，分子量为161.2；1948年，Fraenkel发现了大黄粉虫幼虫的生长有一种必需营养素，属于维生素B族，称为VBt；1952年，Garter等证实：维生素Bt就是肉毒碱并发现了它的生物作用；1958年，Fritz发现了肉毒碱在哺乳动物脂肪酸代谢中的主导作用。80年代以后，国内外陆续有文章报道，肉毒碱用

2、于畜禽和鱼虾饲料有促进动物的生长发育，改善肉质品味等作用。 1肉毒碱的营养机制 1.1肉毒碱能够携带长链脂肪酸通过线粒体膜促进脂肪酸的氧化(Fritz等，1963；Bray等，1980)。能量底物的长链脂肪酸的氧化是在线粒体内的氧化区域进行的，由于脂肪酸本身不能穿透线粒体膜，需要转运系统将其带入线粒体内，肉碱是脂肪酸转运到细胞线粒体内的唯一载体，在动物的新陈代谢中发挥着重要作用。 1.2肉毒碱能够提高饲料蛋白的利用率。肉毒碱在生物体内主要是在肝脏和肾脏中，由一个赖氨酸和三个蛋氨酸在酶的催化和Vc、二价铁离子、尼克酸以及VB6参与下合成的，合成条件苛刻，如果VB6、尼克酸或Vc其中任一不足，都会

3、使合成受阻。以植物蛋白为主的饲料往往蛋氨酸不足，可利用的赖氨酸又缺乏，而Vc在全价饲料中添加量也不足，这样经常会导致动物组织中肉毒碱缺乏，而且植物产品的肉毒碱含量很低，甚至没有(Mitchell，1978；Brum，1983)，所以在某种情况下，会造成动物生长缓慢，抗病抗应激能力减弱。通过添加肉毒碱，一方面可满足机体需要；另一方面(北京营养源研究所王明鹏等，1996)可节约部分蛋氨酸和赖氨酸及少量Vc，相对提高了赖氨酸和蛋氨酸在饲料蛋白质中的水平。肉毒碱的添加起到平衡氨基酸的作用，从而提高饲料蛋白的利用率。 1.3以酰基肉毒碱的形式能够及时运出一些支链，短链酰基有利于氨基酸及能量的正常代谢。一

4、些支链酰基是亮氨酸，异亮氨酸和缬氨酸的代谢物，支链酰基的及时运出有利于这些氨基酸的正常代谢(Bohles等，1984)；另外短链酰基被运到膜外起到调节线粒体内外酰基CoA与CoA-SH的比例(Bieber等，1982)，为细胞质中脂肪酸合成提供乙酰基原料，从而促进能量进一步代谢。1.4肉毒碱参与清除体内过量非生理性的酰基及乳酸(Carroll等，1992)，防止动物体内产生过量氨的毒性，并可能作为生物抗氧化剂清除自由基，提高动物免疫力以及抗病抗应激能力。1.5肉毒碱对脂溶性维生素及钙、磷的吸收也起一定的促进作用。1.6另外，试验表明：肉毒碱参与精子的成熟过程并与精子的活力、密度及成活率有正相关

5、。2肉毒碱在畜牧业上的研究及应用在本世纪中期，当国内动物营养界正为赖氨酸和蛋氨酸的工业化生产而奔波的时候，国外的营养界同行们已经有了新的目标肉毒碱。1958年，Fritz发现了肉毒碱在哺乳动物脂肪代谢中的主要作用；Clarles.J通过对老鼠的研究认为，低蛋白和低蛋氨酸条件下肉碱有促进生长和抗脂肪肝作用。随着工厂化集约式养殖的发展，为了满足畜禽高繁殖率及快速生长需要，天然饲料中的肉毒碱含量已远远不能够满足动物生长的营养需要，尤其是新生哺乳幼畜、应激状况下的禽畜，摄食低肉毒碱日粮和过量脂肪日粮的禽畜以及具有高生长潜力的优良品种禽畜，都需要额外补充肉毒碱，才能发挥其更大的生长发育潜力。2.1肉毒碱

6、在猪营养上的研究及应用新生猪必须适应从母体胎盘的碳水化合物营养到高脂肪乳日粮的转变，哺乳期间，仔猪需尽快提高氧化脂肪酸和酮体作为能量，代替碳水化合物的能力，因此新生仔猪日粮中含足够的肉毒碱是很重要的(Borum，1978)。Schone等试验表明：饲料日粮中添加30mg/kg肉毒碱，断奶仔猪饲料转化率、腹泻都得到改善。Weeden等(1990，1991)以及Glavez等(1996)研究认为，添加肉毒碱能降低猪酮体脂肪，改善了仔猪35周饲料转化率，提高生产性能。Owen等(1993)研究认为，日粮中添加25mg/kg肉毒碱能增加猪体眼肌面积，降低背膘厚度和脂肪沉积率，而对生长性能无影响，这与W

7、eeden等(1990)报道以及Swith(1994)报道的结果相似。蔡辉益等(1998)报道，仔猪日粮中添加50mg/kg肉毒碱可显著提高仔猪试验组结束体重、饲料转化率和日增重。而Newton等(1988)报道，只有当赖氨酸处于边际性状态时，肉毒碱才能对猪的相对增重有显著影响。Schuhmacher等报道，当赖氨酸或蛋胱氨酸的供应是边际性时，肉毒碱对猪体重和饲料转化率的影响要比氨基酸供应到需要时要明显得多。所以肉毒碱可以补偿由于赖氨酸或蛋氨酸缺乏所造成的不良影响。2.2肉毒碱在鸡营养上的研究及应用2.2.1肉毒碱在肉鸡上的研究Lettner等(1991)试验证实：在肉鸡日粮中添加一定量的肉毒

8、碱，饲料利用率有所提高，还可以大幅度降低死亡率；但Cartwright(1987)报道，肉毒碱对体重和饲料转化率都无显著影响，这与Leibeeseder(1992)和Barker等(1994)的结论一致，对于酮体性状，上述三项试验都表明：肉毒碱对腹脂沉积没有显著影响。然而，索玉芳等(1996)对肉鸡的研究发现，肉毒碱与烟酸比较，对饲料利用率、体重、产蛋量没有明显的差别，但是肉毒碱显著降低了蛋黄中的胆固醇含量；另外肉种鸡中添加50mg/kg和100mg/kg肉毒碱，孵化率分别提高了4%和2.9%。2.2.2肉毒碱在蛋鸡上的研究蔡辉益等(1998)试验表明：在蛋鸡日粮中添加肉毒碱(25mg/kg5

9、0mg/kg)显著提高了产蛋率(3.89%5.03%)和产蛋量(5.49%7.73%)，并且具有改善蛋料比的趋势，但对蛋鸡比重、消耗饲料量无显著影响。2.3肉毒碱在其他方面的研究及应用据Tassinari报道，在犊牛日粮中添加100mg/(kg.d)肉毒碱，不仅提高了平均日增重，饲料转化率和酮体质量；而且还促进了牛对日粮中脂肪的利用和葡萄糖的代谢作用。而在奶牛上Lacount曾先后做过3次试验，结果不相同；1995年，第一次试验表明：肉毒碱改善了脂肪的消化率，但对产奶量及饲料的摄入量未产生影响；1996年，第二次试验：每天给牛补充7g肉毒碱，不仅未能提高饲料转化率及产奶量，而且对奶成分及营养物

10、质的消化率也没有得到明显改善；1996年，第三次试验每天向奶牛真胃注入12g肉毒碱，产奶量和营养物质的消化率都得到了提高。另外，肉毒碱还能提高羊羔的增重和饲料的转化率，并且可增加肉的嫩度。在马上使用，肉毒碱还可提高马的竞技能力。 3肉毒碱在水产动物营养上的研究及应用水产动物本身能在组织和肝脏中合成肉毒碱，但随着水产高密度、集约化养殖中全价配合饲料的使用，体内合成的肉碱远远不能够满足鱼、虾、鳖快速生长的需要，这样在某些情况下可能造成鱼体脂肪代谢受阻，吃食减少，运动减弱，成活率降低。在夏季生长高峰期间，含脂肪高的鱼容易死亡，因此在水产动物饲料中仍需要额外添加肉毒碱，才能满足水产经济动物安全快速生长

11、的需要。国外，日本曾报道采用添加10105肉毒碱分别对尼罗河帚齿鱼、日本鳗鲡、对虾和鱼饲养100d后，增重率、成活率均有不同程度的提高，异常率有所下降。国内对肉毒碱的研究起步于80年代，应用于90年代。北京市营养源研究所首先人工合成混旋肉碱并应用于水产动物饲料作添加剂，商品名称为鱼虾四号(含活性物质肉毒碱10%)。近2年，进口的L肉毒碱也开始在我国试用作饲料添加剂。从1983年至今，在鱼类、甲壳类、爬行类以及哺乳类等几十个养殖品种的饲料中做添加试验，均取得了十分显著的应用效果；另外中国农科院饲料所用左旋肉毒碱饲养欧鳗和美洲鳗方面也取得了相同的效果。3.1肉毒碱在普通鱼类营养上的研究及应用湖北省

12、水产研究所(1985)在网箱养殖鲤鱼鱼种试验中发现，饵料中添加0.1%鱼虾四号(主要活性物质为肉毒碱)，结果鲤鱼肌肉粗蛋白提高3.02%，含脂率下降5.42%，蛋氨酸17种氨基酸含量都有不同程度的提高，鲤鱼可食部分增加了4.7%，营养物质得到了改善。石振宽等(1998)在用鱼虾四号养殖鲤鱼节约饲料蛋白的试验中发现，饲料中添加0.1%鱼虾四号有明显的促生长作用，在正常蛋白质下试验组比对照组增重28.11%；低蛋白下试验组比对照组增重22.87%。在草鱼生长方面，曹俊明等(1997)认为，草鱼饲料中添加鱼虾四号能提高草鱼相对生长率，降低饵料系数，并不会影响试验草鱼全鱼和肌肉的粗蛋白质水平，可降低1

13、.52个百分点的饲料蛋白质。董再明等(1997)在鱼虾四号对团头鲂稚鱼期生长的影响试验中认为，团头鲂摄食0.1%鱼虾四号组其生长较快，与对照组比，增重率提高了27.32%，饵料系数降低20%。肉毒碱在普通鱼类的研究都表明：肉碱能够改善鱼肉品质，促进鱼类生长，节约饲料蛋白，提高增重率，另外肉毒碱还能提高鱼的成活率，增强耐越冬能力和活鱼的耐长途运输能力。3.2肉毒碱在特种水产动物营养上的研究及应用甲鱼生长缓慢的主要障碍之一是脂肪代谢能力较弱，容易发生脂肪肝病，通过补充鱼虾四号(肉毒碱)能提高甲鱼体内三大营养物质的代谢，减少体内脂肪积留，提高甲鱼的成活率和耐越冬能力，加快生长速度。吴遵霖等(1997

14、)研究认为，在甲鱼饲料中添加鱼虾四号0.1%时，试验组比对照组多增重8%，添加鱼虾四号0.2%时，试验组比对照组多增重28%。在鳗鱼养殖上，肉毒碱能加快鳗鱼生长，改善鳗鱼肉品质，增强抗病抗应激能力，减少僵鳗数量，降低饵料系数。许民强等(1997)对日本鳗鲡的研究中发现，饵料中添加10105肉毒碱，日本鳗鲡绝对增重增加68%，饵料系数降低8%；许民强等在欧鳗的研究上也取得了相似的结果，在欧鳗全价配合饲料中添加10105肉毒碱，其绝对增重比对照组分别提高了32.1%，饵料系数比对照组降低了38.5%。张为民等(1998)用肉毒碱饲喂美洲鳗的研究中发现，美洲鳗饲料中添加10105的肉毒碱，美洲鳗的绝

15、对增重提高了23.06%，料肉比降低了8.03%，肉毒碱能提高美洲鳗对营养物质的利用率，减少了水中氨氮含量，改善了养殖条件，使美洲鳗的成活率有所提高。肉毒碱能提高对虾的成活率和增重率，降低饵料系数，提早提高上市规格；在罗氏沼虾的研究中也得到了同样的结果。刘万涵等(1998)总结了几年来对罗氏沼虾和对虾的试验如表1： 表1虾类饵料中添加肉毒碱增重试验生长指标肉毒碱添加量增重率(%)饵料系数(%)成活率（）罗氏沼虾对照组试验组01001002004.082.049596中国对虾 对照组试验组0100100130.14.033.5370.275.3对照组试验组0100100117.13.733.27

16、782.5对照组试验组0100100110.7 4.514.2 79.186.7 虾类平均增重39.48%，饵料系数降低20.87%。 4肉毒碱的生成肉毒碱可以通过生物学和化学合成两种方法产生。肉毒碱的生物学方法主要指通过微生物发酵，目前国内肉毒碱的生物合成尚未形成大规模工业化生产，化学合成仍是该产品的主要来源，化学合成的肉毒碱通过几十年的生产试验和研究，在水产动物生长方面都取得了与生物合成的肉毒碱具有同样的效果。5肉毒碱的许多应用尚待进一步探讨5.1在人类的营养研究国外的研究报道，肉毒碱能治疗肥胖症；婴儿奶粉中添加适当的肉毒碱能提高婴儿对奶粉的吸收。而国内未见到这方面的研究和报道。医学研究发现，肉毒碱对治疗糖尿病、脂质沉积性肌病、心肌疾病等疑难病症是很有希望的治疗药物，但目前国内外医学在这方面上应用也很少。5.2畜牧业在猪的营养研究及应用上，肉毒碱能提高育肥猪生长，但对瘦肉猪提高瘦肉率的研究仍不具体，还有待进一步研究。5.3海水鱼的研究目前淡水鱼使用肉毒碱的研究都已取得