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發(fā)表于 2007-8-25 10:20:43
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肉 堿 在 魚 類 營 養(yǎng) 中 的 研 究 進 展
肉 堿 在 魚 類 營 養(yǎng) 中 的 研 究 進 展
目前,在動物營養(yǎng)學中,人們對促進動物生長,降低體內(nèi)脂肪沉積,改善動物產(chǎn)品品質(zhì)展開了大量的研究,特別是在促進動物生長和營養(yǎng)分配方面有了一定的突破。肉堿(carnitine)作為一種促生長劑已進入人們研究的課題。
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)及幼蟲生長發(fā)育過程中需要的一種生長因子,稱之為維生素Bt。1958年,F(xiàn)riz發(fā)現(xiàn)了肉堿在哺乳動物脂肪酸代謝中的主導(dǎo)作用。80年代以后,國內(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、植物和動物組織中,一般動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,無生物活性,且D-型可以抑制L-型的生理活性。FDA(美國食品與藥物管理局)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。其合成過程如下圖1:(Rebouche,1996)
在動物組織中,一分子Lys合成一分子肉堿,Lys缺乏會導(dǎo)致機體內(nèi)肉堿合成降低。Met主要提供甲基,L-肉堿與Met的克當量比為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)試驗口服L-肉堿30分鐘后,有50-80%在小腸內(nèi)主動吸收,被吸收的L-肉堿有50%以乙酰形式或游離形式進入血液,然后由血液進入各組織器官。體內(nèi)不同組織細胞對肉堿的吸收速率是不同的。其中腎臟對肉堿的吸收最快,其次為肝臟,肌肉的吸收最慢,其最大吸收速度也只有肝細胞的1/1000。組織細胞對肉堿的不同結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出不同的親和力,腎臟和心臟對L-型的吸收快于 D-型,但肝細胞和附睪對D-型和L-型的吸收速度相近。組織細胞的大小也影響其吸收過程,心臟細胞在增長過程中,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
實驗證明,肉堿的轉(zhuǎn)移形式為游離肉堿,在肝細胞中?;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-肉堿同時注射到大鼠體內(nèi),經(jīng)過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。
正常動物都是通過尿排泄的,少哺乳動物可由乳汁分泌排泄出。如奶牛奶中肉堿含量達0.1-0.5mM,山羊中達0.1mM,綿羊奶中接近1mM,人類奶中可達0.05mM。
3.肉堿的生理生化作用
動物體內(nèi)的能量主要來源于脂肪和碳水化合物的氧化,而脂肪氧化供能是動物體內(nèi)能量的重要來源。心臟所需的能量幾乎全部來源于脂肪酸。而脂肪酸是不能直接通過線粒體內(nèi)膜進入線粒體進行β-氧化的,只有以?;鈮A的形式才能夠進入。因此肉堿作為脂肪酸尤其是長鏈脂肪酸進行B-氧化的載體對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運動提供能量;排除體內(nèi)過量的或非生理性的?;鶊F,清除固體肉堿基團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.肉堿在魚類營養(yǎng)中的作用
水產(chǎn)動物本身能合成肉堿,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)動物需要,促進其生長的重要措施。日本曾報道在飼料中添加100ppm肉堿分別飼喂日本鰻鱺、對蝦和螄魚,經(jīng)過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肉堿對魚類生長作用
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)試驗魚苗的日增重為0.74克,比對照組0.69克高7.25%,結(jié)果表明L-肉堿對鯰魚魚苗有明顯的促生長作用。Santulli等(1986)在尖吻鱸魚苗試驗中也發(fā)現(xiàn)有明顯的促生長作用,其研究結(jié)果表明,添加L-肉堿,通過促進魚體內(nèi)脂肪代謝,從而促進尖吻鱸魚苗的生長,提高生長速率。
在草魚生長試驗中,添加魚促四號(肉堿的鹽酸鹽)可明顯提高草魚相對生長率,降低餌料系數(shù)(曹俊明等,1997)。在團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%。
魚類在不同的生長階段對肉堿的吸收利用情況也不同,這使得在魚類不同生長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)報道,L-肉堿對鰻苗的增重率提高11%,對成鰻的增重率則提高5% 。
Stavros chatzifotis等(1996)通過對黃鯛的實驗發(fā)現(xiàn),在黃鯛含Lys 14g/kg日飼中添加肉堿能促進黃鯛的生長,在含Lys 10g/kg的飼料中添加肉堿對黃鯛的生長無明顯影響,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,并認為補充肉堿的魚的生長加快是由于魚類攝食量的增加。
肉堿的作用主要是通過促進脂肪氧化供能,魚體攝入的脂肪的量也成為肉堿發(fā)揮作用的前提。當飼料中脂肪含量為96g/kg時,添加50PPm L-肉堿,非洲鲇可達最大生長速度35.99g/kg.d,而當飼料中脂肪含量為155g/kg時,添加680PPm L-肉堿,可達最大生長速度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到最大程度,所以在添加較低的L-肉堿時,其生長速度相對較大。
4.2肉堿對魚類品質(zhì)的影響
魚體的品質(zhì)是指魚體的營養(yǎng)價值(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,就可通過促進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和肉堿對黃鯛的影響時發(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個碳原子的長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,磷脂的含量增加,這可能是因為肉堿在代謝中轉(zhuǎn)化為甲基膽堿,而甲基膽堿是磷脂的一種成分,所以在肉堿促進能量產(chǎn)生的同時,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,同時多余的AA也得不到充分利用而出現(xiàn)浪費。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。同時通過促進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Leu、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儲蓄量,節(jié)約蛋白質(zhì)。
吳遵霖(1985-1986)通過對鯉魚品質(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 肉堿對魚類代謝的影響
魚類的代謝分為標準代謝(SM)和活動代謝(AM),標準代謝(Standard metabolism)是指魚類在饑餓、靜止時的代謝,其代謝率稱為標準代謝率。由于魚類是活動的,所以標準代謝率難以測定?;顒哟x(Active metabolism)是指與活動有關(guān)的代謝。
從理論上講,最合理的測定代謝率的方法,應(yīng)是測定魚體向環(huán)境釋放的能量,但由于水的熱容量較大,直接測定魚的代謝率比較困難,通常是由呼吸實驗測定耗氧率,再由耗氧率計算代謝率。因為魚類從外界吸取氧氣,用于氧化和分解從外界攝取并儲藏在機體組織內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì),而釋放出能量,用于維持機體的各種生命活動,也就是指魚類耗氧率是魚體代謝強度的指標,耗氧率越高,其代謝強度就增強。
肉堿對魚類代謝的影響主要與脂肪酸氧化有關(guān)。通過脂肪的B-氧化,促進了三大營養(yǎng)物質(zhì)的代謝,提高基礎(chǔ)代謝率,使魚蝦活力增強,從而增加采食量,促進其生長。
4.4 肉堿的毒性和缺乏癥
肉堿的毒性研究已表明:肉堿為相對無毒物,與AA的毒性相近[Seinh等]。對動物的實驗表明,肉堿的缺乏會導(dǎo)致生長阻滯、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)提出在斑點叉尾鮰中L-肉堿的最適添加量為1000ppm,其吸收量相當于12.3mg/kg.d,對非洲鲇魚的最適添加量為500ppm,其吸收量相當于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劑,在魚類促生長和改善魚品質(zhì)方面已有大量的研究,但對于魚類的代謝,在魚體內(nèi)的吸收,轉(zhuǎn)化以及使用劑量的問題還有待進一步的研究和探討。但可以預(yù)計,對肉堿的深入研究將會為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)帶來廣闊的前景。 |
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