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左旋肉碱的营养作用及其应用

左旋肉碱(L-carnitine)又称肉毒碱，于1905年由两位俄国科学家Gulewitsch和Krimberg在肌肉抽提物中发现。1927年，Tomita和Sendju确定了其分子结构。1948年，Fraenkel发现大黄粉虫的生长需要一种生长因子并将之命名为维生素Br。1952年Carter等人确证了维生素Br的索引栏目下。1958年，Fritz发现左旋肉碱能加速脂肪代谢率，确立了其对人体脂肪酸氧化的重要作用。在此以后，许多国家的研究人员对左旋肉碱的生理、生化及营养功能进行了深入的研究。对左旋肉碱的理化特性、生物合成、生理功能及其在食品工业中的应用作一综述。

1、左旋肉碱的理化特性

　　肉碱有L型和D型两种形式，只有L型具有生物活性，D型是其竞争性抑制剂。〔1〕L-肉碱的化学名称为L-β-羟基-γ-三甲氨基丁酸(L-β-Hrdroxy-γ-Brtyrobetaine)。L-肉碱的分子量为162，白色粉末，易吸潮，稳定性较好，可在pH3～6的溶液中放置1年以上，能耐200℃以上的高温，它的组合键和官能团具有较好的溶水性和吸水性〔2〕。目前，L-肉碱的分析检测方法有旋光法、高氯酸〔HC101〕滴定法和HPLC法。

　　L-肉碱存在于自然界中，它是微生物、动物及植物的基本成分之一。大多数的动物具有合成L-肉碱的能力。L-肉碱在部分食物中的含量见表1〔2，3〕。由表1可见，膳食中L-肉碱主要来源于动物，植物中的含量很少。

2、左旋肉碱在体内的合成

　　从20世纪20年代以来，科学家们开始研究L-肉碱的生物合成。大多数生物都能自身合成肉碱，动物体合成L-肉碱的部位主要是肝脏和肾脏。L-肉碱的生物合成起始于体内必需氨基酸-赖氨酸和蛋氨酸，首先是富含赖氨酸的蛋白质在蛋白质甲基化酶的催化下，由S-腺苷蛋氨酸供给甲基将多肽链中的赖氨酸转化为ε-三甲基赖氨酸，随后通过体内蛋白酶水解生成三甲基赖氨酸，三甲基赖氨酸再通过四步酶促反应合成L-肉碱〔2，4〕，见下图。在此过程中还需烟酸、维生素C、维生素B6、Fe2+的参与，其中维生素C对肉碱的合成速度影响最大。合成一分子肉碱需一分子赖氨酸和三

3、左旋肉碱的生理功能

　　3.1促进脂肪酸β-氧化

　　L-肉碱是一种具有多种生理功能的化合物，其主要的功能是作为载体以脂酰肉碱的形式将长链脂肪酸从线粒体膜外转运到膜内，在线粒体内进行β-氧化，从而产生能量。整个过程由肉碱酰基转移酶Ⅰ和肉碱酰基转移酶Ⅱ两种同功酶催化完成〔6〕。近来通过实验证明L-肉碱对中链脂肪酸的氧化也具有一定的作用。

　　3.2调节线粒体内酰基比率

　　线粒体内酰基CoA/CoA比率的稳定对能量代谢有重要作用，若线粒体基质中的乙酰基不及时运出，乙酰CoA/CoA比率上升，对丙酮酸脱氢酶有抑制作用，从而影响能量代谢。同时，一些支链酰基是亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸的代谢产物，支链酰基的及时运出有利于这些氨基酸的正常代谢。肉碱可参加支链氨基酸代谢产物的运输，从而促进了支链氨基酸的正常代谢。此过程由肉碱酰基辅酶A催化完成〔7〕。

　　3.3其它生理功能

　　L-肉碱可排出体内过量的或非理性的酰基团，消除机体因酰基积累而造成的代谢毒性；还能促进乙酰乙酸的氧化，在酮体的消除和利用中起作用〔5〕；防止动物体内过量氨产生的毒性，可作为生物抗氧化剂清除自由基，维持膜的稳定，提高动物的免疫力以及抗病抗应激的能力〔8，9〕。佛罗里达大学的PeggyRBorum教授指出，L-肉碱还有储存能量和把能量从一个器官细胞传到另一个器官细胞的功能。

近来有研究报道，L-肉碱还间接参与糖元异生和调节生酮过程；有效降低运动后血液中乳酸的浓度；参与精子的成熟过程等〔10，11，12〕。

4、左旋肉碱在食品工业中的应用

　　由于L-肉碱具有多种重要的生理功能，目前正成为人们研究的热点。1984年FDA确定L-肉碱是一种重要的食品营养强化剂。我国卫生部也于1994年将L-肉碱列入食品营养强化剂范畴。L-肉碱作为机能性食品添加剂已有广泛应用。

　　4.1用于婴儿食品

L-肉碱属婴儿的条件必需物质，由于婴儿合成L-肉碱的能力较弱，尤其是早产儿，必须补充外源肉碱，因此需要在婴儿配方食品中添加适量的L-肉碱以满足其生理需要〔13〕。L-肉碱不仅在能量产生和脂肪代谢过程中起重要作用，而且在维持婴儿生命及促进婴幼儿发育的某些生理过程，如生酮作用、氮代谢等方面均具有一定的功能〔14,15〕。

　　4.2用于减肥食品

　　20世纪70年代就有把DL-肉碱用于治疗肥胖症的报道。由于体内肉碱缺乏，脂肪代谢紊乱，一方面会造成肌肉供能不足产生机体疲劳及相关的心血管疾病；另一方面还会造成脂类物质在肌纤维和肝脏中积累产生肥胖、脂肪肝等。桑田有等〔16〕认为运动不足的肥胖型人常饮加入L-肉碱的饮品，并保持长期锻炼，能将体内积累的脂肪消耗，起到减肥作用。以L-肉碱为主要成分的减肥健身食品在欧美很受欢迎，国内也有这类食品面市。

　　4.3用于运动员饮料

　　据DecombazJ.等〔17〕报道，体育运动后人体肌肉组织中的游离肉碱浓度下降20%左右，可以通过补充外源L-肉碱而得到改善，从而促进体内脂肪氧化产能，提高运动成绩。柳本行雄用二十八烷醇与L-肉碱配伍发现有相乘作用，能使全身肌肉松弛，同时还提高爆发力和耐力〔18〕。目前，国内外均有以L-肉碱为生理活性成分的运动员饮料，一日摄取L-肉碱7.5～10g，有相当好的增强体力的效果。

　　4.4用作营养补充剂〔2，3〕

中老年人随着年龄的增长，体内的L-肉碱含量不断减少，导致心肌细胞活力减退，故需补充L-肉碱以利于心肌能力的增强。糖尿病人以及患有肾功能疾病的人尿液排泄过多，体内L-肉碱的消耗量大，靠自身的合成不能满足需要，易导致L-肉碱缺乏，需要长期补充L-肉碱以满足身体的需求。

5、结语

　　L-肉碱是人体需要的重要食品营养强化剂，由于其安全、稳定性好已得到广泛应用，不仅用于食品，而且在饲料和医疗方面也有应用，具有非常广阔的市场前景。目前L-肉碱只有瑞士、意大利、日本等少数国家能够生产，国内需求全靠进口，价格昂贵(3000元/kg)，亟待国内科研人员投入到L-肉碱的研究和开发工作中，以填补国内在这一领域的空白。

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