肉毒堿在動物營養(yǎng)學上的研究及應用

1、肉毒堿在動物營養(yǎng)學上的研究及應用肉毒堿(Carnitine，CN)又稱為肉堿，L肉堿，是存在于動物組織，植物和微生物中的一種類維生素營養(yǎng)物質(zhì)。1905年，Guleuitsch和Kriberg在肌肉提取物中發(fā)現(xiàn)了肉毒堿成分；1927年，Tomita和Sendju發(fā)現(xiàn)了其化學結構：3羥三甲基銨丁酸，分子量為161.2；1948年，F(xiàn)raenkel發(fā)現(xiàn)了大黃粉蟲幼蟲的生長有一種必需營養(yǎng)素，屬于維生素B族，稱為VBt；1952年，Garter等證實：維生素Bt就是肉毒堿并發(fā)現(xiàn)了它的生物作用；1958年，F(xiàn)ritz發(fā)現(xiàn)了肉毒堿在哺乳動物脂肪酸代謝中的主導作用。80年代以后，國內(nèi)外陸續(xù)有文章報道，肉毒堿用

2、于畜禽和魚蝦飼料有促進動物的生長發(fā)育，改善肉質(zhì)品味等作用。 1肉毒堿的營養(yǎng)機制 1.1肉毒堿能夠攜帶長鏈脂肪酸通過線粒體膜促進脂肪酸的氧化(Fritz等，1963；Bray等，1980)。能量底物的長鏈脂肪酸的氧化是在線粒體內(nèi)的氧化區(qū)域進行的，由于脂肪酸本身不能穿透線粒體膜，需要轉(zhuǎn)運系統(tǒng)將其帶入線粒體內(nèi)，肉堿是脂肪酸轉(zhuǎn)運到細胞線粒體內(nèi)的唯一載體，在動物的新陳代謝中發(fā)揮著重要作用。 1.2肉毒堿能夠提高飼料蛋白的利用率。肉毒堿在生物體內(nèi)主要是在肝臟和腎臟中，由一個賴氨酸和三個蛋氨酸在酶的催化和Vc、二價鐵離子、尼克酸以及VB6參與下合成的，合成條件苛刻，如果VB6、尼克酸或Vc其中任一不足，都會

3、使合成受阻。以植物蛋白為主的飼料往往蛋氨酸不足，可利用的賴氨酸又缺乏，而Vc在全價飼料中添加量也不足，這樣經(jīng)常會導致動物組織中肉毒堿缺乏，而且植物產(chǎn)品的肉毒堿含量很低，甚至沒有(Mitchell，1978；Brum，1983)，所以在某種情況下，會造成動物生長緩慢，抗病抗應激能力減弱。通過添加肉毒堿，一方面可滿足機體需要；另一方面(北京營養(yǎng)源研究所王明鵬等，1996)可節(jié)約部分蛋氨酸和賴氨酸及少量Vc，相對提高了賴氨酸和蛋氨酸在飼料蛋白質(zhì)中的水平。肉毒堿的添加起到平衡氨基酸的作用，從而提高飼料蛋白的利用率。 1.3以?；舛緣A的形式能夠及時運出一些支鏈，短鏈?；欣诎被峒澳芰康恼４x。一

4、些支鏈?；橇涟彼?，異亮氨酸和纈氨酸的代謝物，支鏈?；募皶r運出有利于這些氨基酸的正常代謝(Bohles等，1984)；另外短鏈?；贿\到膜外起到調(diào)節(jié)線粒體內(nèi)外?；鵆oA與CoA-SH的比例(Bieber等，1982)，為細胞質(zhì)中脂肪酸合成提供乙?；?，從而促進能量進一步代謝。1.4肉毒堿參與清除體內(nèi)過量非生理性的酰基及乳酸(Carroll等，1992)，防止動物體內(nèi)產(chǎn)生過量氨的毒性，并可能作為生物抗氧化劑清除自由基，提高動物免疫力以及抗病抗應激能力。1.5肉毒堿對脂溶性維生素及鈣、磷的吸收也起一定的促進作用。1.6另外，試驗表明：肉毒堿參與精子的成熟過程并與精子的活力、密度及成活率有正相關

5、。2肉毒堿在畜牧業(yè)上的研究及應用在本世紀中期，當國內(nèi)動物營養(yǎng)界正為賴氨酸和蛋氨酸的工業(yè)化生產(chǎn)而奔波的時候，國外的營養(yǎng)界同行們已經(jīng)有了新的目標肉毒堿。1958年，F(xiàn)ritz發(fā)現(xiàn)了肉毒堿在哺乳動物脂肪代謝中的主要作用；Clarles.J通過對老鼠的研究認為，低蛋白和低蛋氨酸條件下肉堿有促進生長和抗脂肪肝作用。隨著工廠化集約式養(yǎng)殖的發(fā)展，為了滿足畜禽高繁殖率及快速生長需要，天然飼料中的肉毒堿含量已遠遠不能夠滿足動物生長的營養(yǎng)需要，尤其是新生哺乳幼畜、應激狀況下的禽畜，攝食低肉毒堿日糧和過量脂肪日糧的禽畜以及具有高生長潛力的優(yōu)良品種禽畜，都需要額外補充肉毒堿，才能發(fā)揮其更大的生長發(fā)育潛力。2.1肉毒堿

6、在豬營養(yǎng)上的研究及應用新生豬必須適應從母體胎盤的碳水化合物營養(yǎng)到高脂肪乳日糧的轉(zhuǎn)變，哺乳期間，仔豬需盡快提高氧化脂肪酸和酮體作為能量，代替碳水化合物的能力，因此新生仔豬日糧中含足夠的肉毒堿是很重要的(Borum，1978)。Schone等試驗表明：飼料日糧中添加30mg/kg肉毒堿，斷奶仔豬飼料轉(zhuǎn)化率、腹瀉都得到改善。Weeden等(1990，1991)以及Glavez等(1996)研究認為，添加肉毒堿能降低豬酮體脂肪，改善了仔豬35周飼料轉(zhuǎn)化率，提高生產(chǎn)性能。Owen等(1993)研究認為，日糧中添加25mg/kg肉毒堿能增加豬體眼肌面積，降低背膘厚度和脂肪沉積率，而對生長性能無影響，這與W

7、eeden等(1990)報道以及Swith(1994)報道的結果相似。蔡輝益等(1998)報道，仔豬日糧中添加50mg/kg肉毒堿可顯著提高仔豬試驗組結束體重、飼料轉(zhuǎn)化率和日增重。而Newton等(1988)報道，只有當賴氨酸處于邊際性狀態(tài)時，肉毒堿才能對豬的相對增重有顯著影響。Schuhmacher等報道，當賴氨酸或蛋胱氨酸的供應是邊際性時，肉毒堿對豬體重和飼料轉(zhuǎn)化率的影響要比氨基酸供應到需要時要明顯得多。所以肉毒堿可以補償由于賴氨酸或蛋氨酸缺乏所造成的不良影響。2.2肉毒堿在雞營養(yǎng)上的研究及應用2.2.1肉毒堿在肉雞上的研究Lettner等(1991)試驗證實：在肉雞日糧中添加一定量的肉毒

8、堿，飼料利用率有所提高，還可以大幅度降低死亡率；但Cartwright(1987)報道，肉毒堿對體重和飼料轉(zhuǎn)化率都無顯著影響，這與Leibeeseder(1992)和Barker等(1994)的結論一致，對于酮體性狀，上述三項試驗都表明：肉毒堿對腹脂沉積沒有顯著影響。然而，索玉芳等(1996)對肉雞的研究發(fā)現(xiàn)，肉毒堿與煙酸比較，對飼料利用率、體重、產(chǎn)蛋量沒有明顯的差別，但是肉毒堿顯著降低了蛋黃中的膽固醇含量；另外肉種雞中添加50mg/kg和100mg/kg肉毒堿，孵化率分別提高了4%和2.9%。2.2.2肉毒堿在蛋雞上的研究蔡輝益等(1998)試驗表明：在蛋雞日糧中添加肉毒堿(25mg/kg5

9、0mg/kg)顯著提高了產(chǎn)蛋率(3.89%5.03%)和產(chǎn)蛋量(5.49%7.73%)，并且具有改善蛋料比的趨勢，但對蛋雞比重、消耗飼料量無顯著影響。2.3肉毒堿在其他方面的研究及應用據(jù)Tassinari報道，在犢牛日糧中添加100mg/(kg.d)肉毒堿，不僅提高了平均日增重，飼料轉(zhuǎn)化率和酮體質(zhì)量；而且還促進了牛對日糧中脂肪的利用和葡萄糖的代謝作用。而在奶牛上Lacount曾先后做過3次試驗，結果不相同；1995年，第一次試驗表明：肉毒堿改善了脂肪的消化率，但對產(chǎn)奶量及飼料的攝入量未產(chǎn)生影響；1996年，第二次試驗：每天給牛補充7g肉毒堿，不僅未能提高飼料轉(zhuǎn)化率及產(chǎn)奶量，而且對奶成分及營養(yǎng)物

10、質(zhì)的消化率也沒有得到明顯改善；1996年，第三次試驗每天向奶牛真胃注入12g肉毒堿，產(chǎn)奶量和營養(yǎng)物質(zhì)的消化率都得到了提高。另外，肉毒堿還能提高羊羔的增重和飼料的轉(zhuǎn)化率，并且可增加肉的嫩度。在馬上使用，肉毒堿還可提高馬的競技能力。 3肉毒堿在水產(chǎn)動物營養(yǎng)上的研究及應用水產(chǎn)動物本身能在組織和肝臟中合成肉毒堿，但隨著水產(chǎn)高密度、集約化養(yǎng)殖中全價配合飼料的使用，體內(nèi)合成的肉堿遠遠不能夠滿足魚、蝦、鱉快速生長的需要，這樣在某些情況下可能造成魚體脂肪代謝受阻，吃食減少，運動減弱，成活率降低。在夏季生長高峰期間，含脂肪高的魚容易死亡，因此在水產(chǎn)動物飼料中仍需要額外添加肉毒堿，才能滿足水產(chǎn)經(jīng)濟動物安全快速生長

11、的需要。國外，日本曾報道采用添加10105肉毒堿分別對尼羅河帚齒魚、日本鰻鱺、對蝦和魚飼養(yǎng)100d后，增重率、成活率均有不同程度的提高，異常率有所下降。國內(nèi)對肉毒堿的研究起步于80年代，應用于90年代。北京市營養(yǎng)源研究所首先人工合成混旋肉堿并應用于水產(chǎn)動物飼料作添加劑，商品名稱為魚蝦四號(含活性物質(zhì)肉毒堿10%)。近2年，進口的L肉毒堿也開始在我國試用作飼料添加劑。從1983年至今，在魚類、甲殼類、爬行類以及哺乳類等幾十個養(yǎng)殖品種的飼料中做添加試驗，均取得了十分顯著的應用效果；另外中國農(nóng)科院飼料所用左旋肉毒堿飼養(yǎng)歐鰻和美洲鰻方面也取得了相同的效果。3.1肉毒堿在普通魚類營養(yǎng)上的研究及應用湖北省

12、水產(chǎn)研究所(1985)在網(wǎng)箱養(yǎng)殖鯉魚魚種試驗中發(fā)現(xiàn)，餌料中添加0.1%魚蝦四號(主要活性物質(zhì)為肉毒堿)，結果鯉魚肌肉粗蛋白提高3.02%，含脂率下降5.42%，蛋氨酸17種氨基酸含量都有不同程度的提高，鯉魚可食部分增加了4.7%，營養(yǎng)物質(zhì)得到了改善。石振寬等(1998)在用魚蝦四號養(yǎng)殖鯉魚節(jié)約飼料蛋白的試驗中發(fā)現(xiàn)，飼料中添加0.1%魚蝦四號有明顯的促生長作用，在正常蛋白質(zhì)下試驗組比對照組增重28.11%；低蛋白下試驗組比對照組增重22.87%。在草魚生長方面，曹俊明等(1997)認為，草魚飼料中添加魚蝦四號能提高草魚相對生長率，降低餌料系數(shù)，并不會影響試驗草魚全魚和肌肉的粗蛋白質(zhì)水平，可降低1

13、.52個百分點的飼料蛋白質(zhì)。董再明等(1997)在魚蝦四號對團頭魴稚魚期生長的影響試驗中認為，團頭魴攝食0.1%魚蝦四號組其生長較快，與對照組比，增重率提高了27.32%，餌料系數(shù)降低20%。肉毒堿在普通魚類的研究都表明：肉堿能夠改善魚肉品質(zhì)，促進魚類生長，節(jié)約飼料蛋白，提高增重率，另外肉毒堿還能提高魚的成活率，增強耐越冬能力和活魚的耐長途運輸能力。3.2肉毒堿在特種水產(chǎn)動物營養(yǎng)上的研究及應用甲魚生長緩慢的主要障礙之一是脂肪代謝能力較弱，容易發(fā)生脂肪肝病，通過補充魚蝦四號(肉毒堿)能提高甲魚體內(nèi)三大營養(yǎng)物質(zhì)的代謝，減少體內(nèi)脂肪積留，提高甲魚的成活率和耐越冬能力，加快生長速度。吳遵霖等(1997

14、)研究認為，在甲魚飼料中添加魚蝦四號0.1%時，試驗組比對照組多增重8%，添加魚蝦四號0.2%時，試驗組比對照組多增重28%。在鰻魚養(yǎng)殖上，肉毒堿能加快鰻魚生長，改善鰻魚肉品質(zhì)，增強抗病抗應激能力，減少僵鰻數(shù)量，降低餌料系數(shù)。許民強等(1997)對日本鰻鱺的研究中發(fā)現(xiàn)，餌料中添加10105肉毒堿，日本鰻鱺絕對增重增加68%，餌料系數(shù)降低8%；許民強等在歐鰻的研究上也取得了相似的結果，在歐鰻全價配合飼料中添加10105肉毒堿，其絕對增重比對照組分別提高了32.1%，餌料系數(shù)比對照組降低了38.5%。張為民等(1998)用肉毒堿飼喂美洲鰻的研究中發(fā)現(xiàn)，美洲鰻飼料中添加10105的肉毒堿，美洲鰻的絕

15、對增重提高了23.06%，料肉比降低了8.03%，肉毒堿能提高美洲鰻對營養(yǎng)物質(zhì)的利用率，減少了水中氨氮含量，改善了養(yǎng)殖條件，使美洲鰻的成活率有所提高。肉毒堿能提高對蝦的成活率和增重率，降低餌料系數(shù)，提早提高上市規(guī)格；在羅氏沼蝦的研究中也得到了同樣的結果。劉萬涵等(1998)總結了幾年來對羅氏沼蝦和對蝦的試驗如表1： 表1蝦類餌料中添加肉毒堿增重試驗生長指標肉毒堿添加量增重率(%)餌料系數(shù)(%)成活率（）羅氏沼蝦對照組試驗組01001002004.082.049596中國對蝦 對照組試驗組0100100130.14.033.5370.275.3對照組試驗組0100100117.13.733.27

16、782.5對照組試驗組0100100110.7 4.514.2 79.186.7 蝦類平均增重39.48%，餌料系數(shù)降低20.87%。 4肉毒堿的生成肉毒堿可以通過生物學和化學合成兩種方法產(chǎn)生。肉毒堿的生物學方法主要指通過微生物發(fā)酵，目前國內(nèi)肉毒堿的生物合成尚未形成大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，化學合成仍是該產(chǎn)品的主要來源，化學合成的肉毒堿通過幾十年的生產(chǎn)試驗和研究，在水產(chǎn)動物生長方面都取得了與生物合成的肉毒堿具有同樣的效果。5肉毒堿的許多應用尚待進一步探討5.1在人類的營養(yǎng)研究國外的研究報道，肉毒堿能治療肥胖癥；嬰兒奶粉中添加適當?shù)娜舛緣A能提高嬰兒對奶粉的吸收。而國內(nèi)未見到這方面的研究和報道。醫(yī)學研究發(fā)現(xiàn)，肉毒堿對治療糖尿病、脂質(zhì)沉積性肌病、心肌疾病等疑難病癥是很有希望的治療藥物，但目前國內(nèi)外醫(yī)學在這方面上應用也很少。5.2畜牧業(yè)在豬的營養(yǎng)研究及應用上，肉毒堿能提高育肥豬生長，但對瘦肉豬提高瘦肉率的研究仍不具體，還有待進一步研究。5.3海水魚的研究目前淡水魚使用肉毒堿的研究都已取得