肉堿在魚類營(yíng) 養(yǎng) 中的研究進(jìn) 展

tanyingwen · 發(fā)表于 2007-8-25 10:47:13

肉堿在魚類營(yíng) 養(yǎng) 中的研究進(jìn) 展

目前，在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)中，人們對(duì)促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)，降低體內(nèi)脂肪沉積，改善動(dòng)物產(chǎn)品品質(zhì)展開了大量的研究，特別是在促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)分配方面有了一定的突破。肉堿（carnitine）作為一種促生長(zhǎng)劑已進(jìn)入人們研究的課題。

1．肉堿的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和分類

1．1結(jié)構(gòu)
肉堿（又稱肉毒堿）是一種類維生素化合物。Krimberg（1905）從肌肉抽提物中發(fā)現(xiàn)肉堿，直到1927年Tomita等才確定其結(jié)構(gòu)為此3-羥基三甲基丁酸，分子式為C7H16NO2，后又經(jīng)廣泛的生物和藥物研究，1948年Fraekel發(fā)現(xiàn)肉堿是黃擬谷盜甲蟲（Tenebrio molitor）體內(nèi)及幼蟲生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中需要的一種生長(zhǎng)因子，稱之為維生素Bt。1958年，F(xiàn)riz發(fā)現(xiàn)了肉堿在哺乳動(dòng)物脂肪酸代謝中的主導(dǎo)作用。80年代以后，國(guó)內(nèi)外開始在這方面展開研究。

1．2分類和性質(zhì)
肉堿有左旋（L-型）和右旋（D-型）兩種異構(gòu)體。L-肉堿為天然成分，存在于厭氧菌、植物和動(dòng)物組織中，一般動(dòng)物組織中的含量高于植物組織。D-型和DL-型（外消旋）肉堿均為人工合成物，無(wú)生物活性，且D-型可以抑制L-型的生理活性。FDA（美國(guó)食品與藥物管理局）規(guī)定：L-肉堿為食品添加劑，D-型和DL-型肉堿不屬于GRAS（一般公認(rèn)安全）物質(zhì)。

2.肉堿的合成、吸收與代謝
2．1肉堿的生物合成
大多數(shù)動(dòng)物都能自身合成肉堿，以Lys（提供碳鏈）和Met（提供甲基）為原料，在肝、腎、腦等組織中合成。其合成過(guò)程如下圖1：(Rebouche,1996)

在動(dòng)物組織中，一分子Lys合成一分子肉堿，Lys缺乏會(huì)導(dǎo)致機(jī)體內(nèi)肉堿合成降低。Met主要提供甲基，L-肉堿與Met的克當(dāng)量比為161/3：149，即合成1克L-肉堿需2 .78克Met。因而在理論上，在飼料中每添加1克L-肉堿可節(jié)約2 .78克Met.

2. 2肉堿的吸收
根據(jù)試驗(yàn)口服L-肉堿30分鐘后，有50-80%在小腸內(nèi)主動(dòng)吸收，被吸收的L-肉堿有50%以乙酰形式或游離形式進(jìn)入血液，然后由血液進(jìn)入各組織器官。體內(nèi)不同組織細(xì)胞對(duì)肉堿的吸收速率是不同的。其中腎臟對(duì)肉堿的吸收最快，其次為肝臟，肌肉的吸收最慢，其最大吸收速度也只有肝細(xì)胞的1/1000。組織細(xì)胞對(duì)肉堿的不同結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出不同的親和力，腎臟和心臟對(duì)L-型的吸收快于 D-型，但肝細(xì)胞和附睪對(duì)D-型和L-型的吸收速度相近。組織細(xì)胞的大小也影響其吸收過(guò)程，心臟細(xì)胞在增長(zhǎng)過(guò)程中，其L-型肉堿濃度可由2umol/l上升到100umol/l，吸收速度提高50%.

2.3肉堿的代謝
實(shí)驗(yàn)證明，肉堿的轉(zhuǎn)移形式為游離肉堿，在肝細(xì)胞中?；鈮A的釋放速度要大于肉堿的釋放速度。研究發(fā)現(xiàn)，L-肉堿D-肉堿同時(shí)注射到大鼠體內(nèi)，經(jīng)過(guò)4h尿中濃度分別為47%和10%，24h后濃度分別為71%和16%，表明L-肉堿在體內(nèi)的轉(zhuǎn)移比D-肉堿快。
正常動(dòng)物都是通過(guò)尿排泄的，少哺乳動(dòng)物可由乳汁分泌排泄出。如奶牛奶中肉堿含量達(dá)0.1-0.5mM，山羊中達(dá)0.1mM，綿羊奶中接近1mM，人類奶中可達(dá)0.05mM。

3.肉堿的生理生化作用
動(dòng)物體內(nèi)的能量主要來(lái)源于脂肪和碳水化合物的氧化，而脂肪氧化供能是動(dòng)物體內(nèi)能量的重要來(lái)源。心臟所需的能量幾乎全部來(lái)源于脂肪酸。而脂肪酸是不能直接通過(guò)線粒體內(nèi)膜進(jìn)入線粒體進(jìn)行β-氧化的，只有以?；鈮A的形式才能夠進(jìn)入。因此肉堿作為脂肪酸尤其是長(zhǎng)鏈脂肪酸進(jìn)行B-氧化的載體對(duì)其氧化供能的速度起著決定性的作用，肉堿的濃度越高，脂肪的氧化速度越快，呼吸商增加，基礎(chǔ)代謝率提高；同時(shí)脂肪能量的利用也越高（Kenpen等，1993，1995）。Santulli和D Amelio(1986)在尖吻鱸飼料中分別添加250PPm和100PPm的L-肉堿，發(fā)現(xiàn)其血漿中脂肪含量分別降低24%和20%。
另外，肉堿還可調(diào)節(jié)線粒體內(nèi)乙酰CoA與CoA的正常比率，保證魚體正常的能量代謝以及為魚類瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)提供能量；排除體內(nèi)過(guò)量的或非生理性的?；鶊F(tuán)，清除固體肉堿基團(tuán)積累而造成的代謝毒性，提高魚體免疫力；參與Leu 、Ile 、Val等支鏈AA的代謝等生理作用。

4．肉堿在魚類營(yíng)養(yǎng)中的作用
水產(chǎn)動(dòng)物本身能合成肉堿，但由于高密度、集約化養(yǎng)殖的出現(xiàn)，配合飼料的大量使用，使得魚體合成肉堿的量不能滿足魚體的需要，因此在配合飼料中添加肉堿是滿足水產(chǎn)動(dòng)物需要，促進(jìn)其生長(zhǎng)的重要措施。日本曾報(bào)道在飼料中添加100ppm肉堿分別飼喂日本鰻鱺、對(duì)蝦和螄魚，經(jīng)過(guò)10d的飼養(yǎng)后，增重率和成活率均有不同程度的提高，異常率有所下將。

4.1肉堿對(duì)魚類生長(zhǎng)作用
   Burtle（1987）在12g的鯰苗飼料中添加100ppm L-肉堿，在28℃水溫下飼養(yǎng)12周后，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)魚苗的日增重為0.74克，比對(duì)照組0.69克高7.25%，結(jié)果表明L-肉堿對(duì)鯰魚魚苗有明顯的促生長(zhǎng)作用。Santulli等（1986）在尖吻鱸魚苗試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)有明顯的促生長(zhǎng)作用，其研究結(jié)果表明，添加L-肉堿，通過(guò)促進(jìn)魚體內(nèi)脂肪代謝，從而促進(jìn)尖吻鱸魚苗的生長(zhǎng)，提高生長(zhǎng)速率。
在草魚生長(zhǎng)試驗(yàn)中，添加魚促四號(hào)（肉堿的鹽酸鹽）可明顯提高草魚相對(duì)生長(zhǎng)率，降低餌料系數(shù)（曹俊明等，1997）。在團(tuán)頭魴稚魚期飼料中添加肉堿，其增重率可提高27.32%，餌料系數(shù)降低20%。
魚類在不同的生長(zhǎng)階段對(duì)肉堿的吸收利用情況也不同，這使得在魚類不同生長(zhǎng)階段添加肉堿其效果也不一樣，在幼魚階段其效果最為明顯。據(jù)報(bào)道，L-肉堿對(duì)鰻苗的增重率提高11%，對(duì)成鰻的增重率則提高5% 。
Stavros chatzifotis等（1996）通過(guò)對(duì)黃鯛的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在黃鯛含Lys 14g/kg日飼中添加肉堿能促進(jìn)黃鯛的生長(zhǎng)，在含Lys 10g/kg的飼料中添加肉堿對(duì)黃鯛的生長(zhǎng)無(wú)明顯影響，指出Lys作為肉堿的前體，其在飼料中的含量直接影響添加的肉堿作用的發(fā)揮，并認(rèn)為補(bǔ)充肉堿的魚的生長(zhǎng)加快是由于魚類攝食量的增加。
肉堿的作用主要是通過(guò)促進(jìn)脂肪氧化供能，魚體攝入的脂肪的量也成為肉堿發(fā)揮作用的前提。當(dāng)飼料中脂肪含量為96g/kg時(shí)，添加50PPm L-肉堿，非洲鲇可達(dá)最大生長(zhǎng)速度35.99g/kg.d,而當(dāng)飼料中脂肪含量為155g/kg時(shí)，添加680PPm L-肉堿，可達(dá)最大生長(zhǎng)速度34.7g/kg.d。可能是由于在低脂水平下，L-肉堿的添加可以使脂肪氧化達(dá)到最大程度，所以在添加較低的L-肉堿時(shí)，其生長(zhǎng)速度相對(duì)較大。

4.2肉堿對(duì)魚類品質(zhì)的影響
   魚體的品質(zhì)是指魚體的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值（如：Pro含量、脂肪含量等）和健康品質(zhì)（如：含肉率、肉肝重、肝比重等）。
4.2.1 肉堿對(duì)魚體組織脂肪的影響
   現(xiàn)代集約化養(yǎng)殖，使得Pro含量低、能量高的配合飼料代替了天然飼料，而在配合飼料中，碳水化合物和脂肪含量升高。由于魚類活動(dòng)的減少，使得魚體內(nèi)脂肪在肝臟和肌肉中大量沉積。在飼料中添加肉堿后，就可通過(guò)促進(jìn)脂肪氧化分解而減少魚體脂肪的沉積，提高魚品質(zhì)。
   Burtle (1987)在12g的鯰魚飼料中添加100-300Oppm的L-肉堿，魚體脂肪減少了2-3%。在尖吻鱸飼料中分別添加250ppm和100ppm的L-肉堿，而血漿中脂肪含量分別降低了20%和10%（Santulli等1988）。
   Stavos charzifotis等（1996）在研究Lys和肉堿對(duì)黃鯛的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)Lys和肉堿都明顯降低肝中DNA，EPA以及所有n-3,n-6脂肪酸含量，20-24個(gè)碳原子的長(zhǎng)鏈脂肪酸也明顯減少，但Lys的含量與肉堿作用的發(fā)揮之間的聯(lián)系沒有明確的結(jié)果。
   在魚類飼料中添加肉堿，降低脂肪中膽固醇，甘油三脂含量的同時(shí)，磷脂的含量增加，這可能是因?yàn)槿鈮A在代謝中轉(zhuǎn)化為甲基膽堿，而甲基膽堿是磷脂的一種成分，所以在肉堿促進(jìn)能量產(chǎn)生的同時(shí)，組織中磷脂含量提高。在尖吻鱸的研究中還發(fā)現(xiàn)，在飼料中添加L-肉堿，使血漿脂Pro模式也發(fā)生了改變，其中β-脂Pro含量下降，可能與血漿中甘油脂的減少有關(guān)（Santulli,1988）。

4.2.2對(duì)體蛋白的影響
   魚類配合飼料總往往出現(xiàn)Lys和Met缺乏，添加游離的EAA由于不能同步吸收從而影響魚體合成自身需要的肉堿，同時(shí)多余的AA也得不到充分利用而出現(xiàn)浪費(fèi)。在飼料中添加肉堿，可以減少體內(nèi)Lys和Met用于合成肉堿的消耗。從而使飼料中AA得以平衡，節(jié)約蛋白質(zhì)。在大西洋幼鯰飼料中添加L-肉堿，其蛋白質(zhì)含量增加62%，肌肉中Gly含量由1.25g/kg增加到6.72g/kg，增加了4.3倍；肝中Gly含量也由118.3g/kg上升到145.2g/kg，增加了1.2倍。同時(shí)通過(guò)促進(jìn)β-氧化而提高了CoA/CoA-SH和ATP/ADP的比率，提高了體內(nèi)丙酮酸羧化酸的含量，而降低支鏈a-酮酸脫氧酸的含量，從而為NEAA的合成提供碳架，為L(zhǎng)eu、Ile、Val提供支鏈a-酮酸,減少體內(nèi)游離AA含量，增加體內(nèi)N儲(chǔ)蓄量，節(jié)約蛋白質(zhì)。
   吳遵霖（1985-1986）通過(guò)對(duì)鯉魚品質(zhì)的分析發(fā)現(xiàn)，在鯉魚魚種飼料中添加100ppm的L-肉堿，鯉魚肉蛋白含量提高3.02%,含脂率下降5.42%，EAA比例，EAAI及PS均分別提高了2.8%,6.8%,5.6%,可食部分比例提高 4.7%,肝重比例減少2%，魚品質(zhì)有明顯的提高。

4.3 肉堿對(duì)魚類代謝的影響
   魚類的代謝分為標(biāo)準(zhǔn)代謝（SM）和活動(dòng)代謝（AM），標(biāo)準(zhǔn)代謝（Standard metabolism）是指魚類在饑餓、靜止時(shí)的代謝，其代謝率稱為標(biāo)準(zhǔn)代謝率。由于魚類是活動(dòng)的，所以標(biāo)準(zhǔn)代謝率難以測(cè)定?；顒?dòng)代謝（Active metabolism）是指與活動(dòng)有關(guān)的代謝。
從理論上講，最合理的測(cè)定代謝率的方法，應(yīng)是測(cè)定魚體向環(huán)境釋放的能量，但由于水的熱容量較大，直接測(cè)定魚的代謝率比較困難，通常是由呼吸實(shí)驗(yàn)測(cè)定耗氧率，再由耗氧率計(jì)算代謝率。因?yàn)轸~類從外界吸取氧氣，用于氧化和分解從外界攝取并儲(chǔ)藏在機(jī)體組織內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而釋放出能量，用于維持機(jī)體的各種生命活動(dòng)，也就是指魚類耗氧率是魚體代謝強(qiáng)度的指標(biāo)，耗氧率越高，其代謝強(qiáng)度就增強(qiáng)。
   肉堿對(duì)魚類代謝的影響主要與脂肪酸氧化有關(guān)。通過(guò)脂肪的B-氧化，促進(jìn)了三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的代謝，提高基礎(chǔ)代謝率，使魚蝦活力增強(qiáng)，從而增加采食量，促進(jìn)其生長(zhǎng)。

4.4 肉堿的毒性和缺乏癥
   肉堿的毒性研究已表明：肉堿為相對(duì)無(wú)毒物，與AA的毒性相近[Seinh等]。對(duì)動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)表明，肉堿的缺乏會(huì)導(dǎo)致生長(zhǎng)阻滯、脂肪代謝下降，脂肪沉積增加而導(dǎo)致脂肪肝等癥狀。

4.5 肉堿在魚類的用量                                                          肉堿作為一種促生長(zhǎng)劑，在魚蝦飼料中用量一般為10-300ppm(0.001-0.03%)，推薦用量為100ppm(0.01%)。Burtle(1993)提出在斑點(diǎn)叉尾鮰中L-肉堿的最適添加量為1000ppm，其吸收量相當(dāng)于12.3mg/kg.d，對(duì)非洲鲇魚的最適添加量為500ppm，其吸收量相當(dāng)于12.5mg/kg.d。但也有研究指出非洲鱸的推薦用量為200ppm。

5．肉堿在魚類中應(yīng)用前景
   肉堿作為一種促生長(zhǎng)劑，在魚類促生長(zhǎng)和改善魚品質(zhì)方面已有大量的研究，但對(duì)于魚類的代謝，在魚體內(nèi)的吸收，轉(zhuǎn)化以及使用劑量的問(wèn)題還有待進(jìn)一步的研究和探討。但可以預(yù)計(jì)，對(duì)肉堿的深入研究將會(huì)為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)帶來(lái)廣闊的前景。