L-肉堿的生理功能、生物學制備及檢測方法研究進展

楊月英，黃嬌芳，顧金杰，史吉平，王紅英,*

（1.大連工業(yè)大學生物工程學院，遼寧大連116034；2.中國科學院上海高等研究院，生物煉制實驗室，上海201210；3.上海科技大學物質科學與技術學院，生物靈感工程實驗室，上海201210）

L-肉堿的生理功能、生物學制備及檢測方法研究進展

楊月英1，黃嬌芳2,3，顧金杰2，史吉平2，王紅英1,*

（1.大連工業(yè)大學生物工程學院，遼寧大連116034；2.中國科學院上海高等研究院，生物煉制實驗室，上海201210；3.上?？萍即髮W物質科學與技術學院，生物靈感工程實驗室，上海201210）

L-肉堿即左旋肉堿，又叫維生素BT，是一種廣泛存在于動物、植物以及部分微生物體內的活性異構體，其主要功能是參與脂肪酸的代謝。近年來，L-肉堿越來越廣泛地用于新型的功能食品和降血脂新藥的開發(fā)，因此，其生產(chǎn)方法和檢測都面臨更高的技術要求。文章重點綜述了L-肉堿的生理功能、生物法制備以及檢測方法，并對其未來發(fā)展方向進行展望。

L-肉堿；脂肪酸代謝；生物合成法；活性異構體；檢測

L-肉堿即左旋肉堿，化學名為β-羥基-γ-三甲銨丁酸，分子式為C7H15NO3，相對分子質量為161.20，分子結構見圖1。

圖1　1L-肉堿的分子結構Fig.1Molecular structure of L-carnitine

L-肉堿是無色結晶，易吸潮，是肉堿左（L型）、右（D型）旋異構體之一，動物體內只有左旋肉堿具有生理活性，它與動物體內脂肪酸代謝相關，主要功能是作為載體將長鏈脂肪酸從線粒體膜外運送到膜內以促進脂肪酸的β氧化，促進脂肪代謝轉變?yōu)槟芰縖1-2]。

D-肉堿是L-肉堿的競爭性抑制劑，美國食品藥品監(jiān)督管理局于1993年禁止銷售D型和DL型（混旋型）肉堿，在制藥和保健品配方方面，2006年歐洲藥典和2008年美國藥典分別對其旋光性進行測定，規(guī)定了其用量不得超過4%[3]。因此對通過化學拆分DL-肉堿生產(chǎn)L-肉堿的方法提出了更高的要求[4]。

目前，國內L-肉堿的用途極為廣泛，包括添加到多種食品及保健品中：如嬰兒奶粉中、運動員飲料中、減肥健美食品中；添加到豬、雞飼料和魚餌料等飼料中；醫(yī)療用藥物中可作為治療肉堿缺乏癥、高血脂、肥胖癥等疾病[1,5-6]。

1　1L-肉堿的生理功能

1.1L-肉堿的抗疲勞功能

糖在無氧條件下產(chǎn)生的乳酸在血液中的積累和蛋白質代謝（主要是氧化脫氨基作用）產(chǎn)生的副產(chǎn)物氨類物質的積累是致疲勞的主要原因，左旋肉堿具有抗疲勞作用，周筱燕等[7]研究發(fā)現(xiàn)，給小鼠胃內注射左旋肉堿后，小鼠負重游泳時間明顯長于對照組，其作用機理是左旋肉堿可以增加肌肝糖原儲備，減少運動后肌肝糖原的消耗，抑制乳酸生成，并將脂肪β氧化后產(chǎn)生的脂酰輔酶A排出體外，避免與有機酸結合而導致代謝性酸中毒。此外，L-肉堿還與氨類物質結合后以尿液形式排出體外，防止氨中毒。因此，L-肉堿能延緩運動性疲勞的產(chǎn)生，也可使運動員快速從疲勞中恢復[8-9]。

1.2神經(jīng)保護作用

L-肉堿不僅在脂肪氧化過程中起重要作用，而且還是一種保護組織免受氧化損傷的有效抗氧化劑（自由基清除劑），圖2顯示了L-肉堿在人體細胞內的生物合成、分布及主要的生理功能[9]。此外，L-肉堿也具有通過血腦障壁的能力，雖然目前對于L-肉堿在大腦中的調控方式并未完全明了，但確定的是乙酰肉堿在神經(jīng)元中是乙酰膽堿合成的乙酰基載體，并且影響信號轉導途徑和相關基因的表達。Virmani等[10]從患有遺傳性神經(jīng)代謝疾病的病癥中觀察到在這些紊亂的調節(jié)中L-肉堿參與了不完全的氧化還原反應。因此，補充L-肉堿不僅能防止組織中L-肉堿的缺乏，也能預防神經(jīng)方面的疾病。國內外許多研究已發(fā)現(xiàn)乙酰肉堿可以減緩神經(jīng)元的衰退和加快再生[11-13]。

圖22L-肉堿在人體正常生理條件下在細胞內的生物合成、分布以及主要生理功能Fig.2L-Carnitine biosynthesis，distribution and main functions in cells under physiological conditions

1.3抗氧化性能

最近國內外研究報道，L-肉堿具有清除過氧化氫、超氧游離子和螯合過渡金屬離子的能力[9,14]，且對于內源性抗氧化防御系統(tǒng)也起保護的作用，包括谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GPx）、過氧化氫酶（catalase，CAT）和超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）的活性免受過氧化傷害，且能避免因隨著年齡的增長而發(fā)生的過氧化損傷[15]。研究表明，乙酰-L-肉堿能提高老齡動物的學習能力，改善老年癡呆癥癥狀，減輕腦缺血后的神經(jīng)損傷和再灌注[16]，且能提高嚴重肝性腦病患者的認知能力[13]，對腎臟病、心血管病和糖尿病等疾病也能起到預防作用[17-18]。Calò[6]、Calvin[19]等報道，在一些病例中丙酰-L-肉堿能保護人體內皮細胞不被氧化，其主要途徑是通過降低脂質過氧化反應和黃嘌呤氧化酶活性，并且刺激亞鐵血紅素氧合酶-1和內皮一氧化氮合成酶等氧化標記的基因表達。

1.4治療遺傳病中的L-肉堿缺乏癥

有機酸血癥是由于氨基酸、碳水化合物、脂質及其在線粒體內積累的有機酸和酰基化代謝物而引起分解代謝中的特定酶失活的一種先天性代謝異常病[20]。其臨床病癥是由于?；o酶A化合物的積累而阻斷了上述3 種物質的分解代謝途徑，?；o酶A化合物水解為游離酸而導致的嚴重酸中毒，這些積累的有機酸不但會導致游離肉堿的活性下降，并且致使其結合一些化合物以尿的形式排出體外[21]。大量實驗表明，有機酸血癥中積累的代謝產(chǎn)物可能會干擾體內能量和氧化還原反應的平衡[22]。在有機酸敗血癥和脂肪酸氧化缺陷癥中，也發(fā)現(xiàn)了中鏈酰基輔酶A脫氫酶（medium-chain acyl-coenzyme A dehydrogenase，MCAD）、長鏈?；o酶A脫氫酶（long-chain acyl-CoA dehydrogenase，LCAD）、超長鏈?；o酶A脫氫酶（very-long-chain acyl-CoA dehydrogenase，VLCAD）和長鏈3-羥基-CoA脫氫酶（long-chain 3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase，LCHAD）的缺乏，有研究人員提出在肝臟中積累的這些有機酸有毒化合物將會導致肝功能病變，此外，它們也會被釋放到其他組織如大腦中。因此，有機酸血癥和脂肪酸氧化缺陷癥的實質原因是L-肉堿的缺乏[22-23]。

1.5治療遺傳性的神經(jīng)代謝疾病

L-肉堿不僅被應用于許多遺傳性的神經(jīng)代謝障礙的治療，其還具有抑制過量的乙酰CoA積累的作用，在醫(yī)療中通常用口服和注射的方式應用于治療。大量研究表明，在一些有機酸敗血癥中的生化檢測和臨床診斷可以用L-肉堿治療法，其原理是通過中心代謝中L-肉堿的標準組分化療來進一步確定病癥。因此，患者應補充L-肉堿，以促進排除乙酰類等有毒物質并補充細胞內外缺少的游離肉堿，同時能及時釋放出對其他氧化途經(jīng)有用的乙酰CoA。根據(jù)病人的年齡、營養(yǎng)狀況及代謝情況，每天攝取的L-肉堿的劑量范圍在50～300 mg/kg之間[24-25]。也有研究發(fā)現(xiàn)，L-肉堿對丙酸血癥、甲基丙二酮癥、異戊酸血癥、3-羥基-3-甲基戊二酸血癥和戊二酸尿癥Ⅰ型等患者也有利[26]。

2　2L-肉堿的制備方法

2.1L-肉堿的生物制備方法與合成途徑

L-肉堿的生產(chǎn)方法主要有化學合成法、直接提取法、微生物發(fā)酵法和酶轉化法等。目前，國內主要采用化學合成法生產(chǎn)，即先合成DL-混旋肉堿，然后進行拆分得到L-肉堿，該方法環(huán)境污染較大，并且廢棄副產(chǎn)物D-肉堿而造成資源浪費[5]。生物轉化法能比化學合成法減少排放50%的有機廢物、減排25%的廢水和減排90%的焚燒廢物[27]，因此生物轉化法生產(chǎn)L-肉堿成為研究的熱點，目前主要研究是用巴豆甜菜堿為底物合成L-肉堿。大部分微生物都有將一些前體物質轉化為L-肉堿的能力，如細菌、放線菌、霉菌、酵母菌中幾十個屬的上百種微生物，產(chǎn)量比較顯著的微生物有：大腸桿菌（Escherichia）、變形桿菌（Proteus）、醋酸桿菌（Acetobacter）、不動桿菌（Acinetobacter）、假單胞菌（Pseudomonas）、釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、產(chǎn)朊假絲酵母（Candida utilis）、泡盛曲霉（Aspergillus awamor）、米曲霉（Aspergillus oryzae）、紅曲霉（Monascus anka）、黑曲霉（Aspergillus niger）等[28]。表1列出了能將一些底物轉化為L-肉堿的微生物及其相關的酶[27]，圖3顯示了微生物體內L-肉堿的合成代謝途徑。

表1　轉化手性或非手性底物為L-肉堿的微生物及其轉化過程中相關的酶Table1Microorganisms used fordfor L L-carnitine production from chiral iral and achiral substrates and the enzyme activities involved

不同底物采用的代謝途徑及涉及的酶不同，主要采用的底物有巴豆甜菜堿、γ-丁基甜菜堿和D-肉堿，涉及的酶包括：1）以γ-丁基甜菜堿為底物的代謝酶有γ-丁基甜菜堿羥化酶、γ-丁基甜菜堿CoA連接酶、γ-丁基甜菜堿CoA脫氫酶和L-肉堿脫水酶等[29]；2）以巴豆甜菜堿為底物涉及的代謝酶有巴豆甜菜堿CoA連接酶、巴豆甜菜堿CoA水和酶和巴豆甜菜堿CoA還原酶等[27,30]；3）以D-肉堿為底物的代謝途徑涉及的酶主要是D-肉堿消旋酶[31]。 2.2 利用巴豆甜菜堿為底物轉化生成L-肉堿

圖3微生物體內L-肉堿的合成代謝途徑Fig.3L-carnitine metabolism in bacteria

圖4微生物體內轉化巴豆甜菜堿生成L-肉堿的途徑Fig.4Biotransformation pathway from crotonobetaine to L-carnitine in bacteria

此過程中巴豆甜菜堿在水溶性胞內酶巴豆甜菜堿水合酶（CaiD）的作用下生成L-肉堿，由于是胞內酶，所以此過程需要巴豆甜菜堿轉移酶（CaiT）的協(xié)助，也有研究報道細胞經(jīng)破碎后其轉化率大大提高，但此方法對產(chǎn)物后處理并不利。巴豆甜菜堿還原酶（CaiA）只在有氧或厭氧條件下電子受體量多于巴豆甜菜堿時存在，催化巴豆甜菜堿轉化成γ-丁基甜菜堿，因此在基因改造過程中通常將編碼巴豆甜菜堿CoA還原酶（CaiA）的基因（caiA）刪除來提高L-肉堿的產(chǎn)量，目前研究較清楚的有大腸桿菌E. coli O44 K74，其肉堿的代謝與位于染色體上的操縱子caiTABCDE有關[32-33]。1995年，Eiehler等[34-35]將大腸桿菌中caiD（編碼巴豆甜菜堿水和酶CaiD的基因）、caiE基因克隆并獲得轉基因工程菌E. coli K38，其肉堿消旋酶含量大增，活性顯著提高，更有利于轉化DL-肉堿為L-肉堿。

最近也有研究人員將E. coli BW25113菌株進行了基因改造，當微生物以巴豆甜菜堿為底物進行轉化時，主要有兩個去路，一個是在巴豆甜菜堿CoA水和酶CaiD（由caiD基因編碼）的作用下生成L-肉堿，而另一個去路是在巴豆甜菜堿CoA還原酶CaiA（由caiA基因編碼）的作用下生成了γ-丁基甜菜堿，這一途徑對產(chǎn)L-肉堿很不利，因此若阻斷這一途徑，必須敲除caiA基因[27,30]。目前也發(fā)現(xiàn)延胡索酸具有抑制CaiA酶活性的作用，特別是在三羧酸循環(huán)（tricarboxylic acid cycle，TCA）過程中產(chǎn)生的延胡索酸可以作為電子受體來抑制caiA基因（表達巴豆甜菜堿CoA還原酶CaiA）的表達。菌體內L-肉堿的生成是一種耗能過程，而基因aceK與aceA基因分別編碼阻遏異檸檬酸脫氫酶活性的蛋白和異檸檬酸裂解酶，兩種酶對TCA循環(huán)都不利，因此在實驗中通過敲除這兩種基因來促使TCA循環(huán)的順利進行，產(chǎn)生較多的能量[30]。另外，有研究者用人工合成的啟動子p37替換了內源性啟動子pcai后，可以消除E. coli BW25113菌的厭氧依賴性，最終得到BWΔaceK ΔcaiA p37cai突變體，它幾乎能使底物達到完全轉化的水平[30]。

在菌體轉化過程中通過對一些文獻中的實驗結果比較來看，用休止細胞生產(chǎn)L-肉堿好于用生長細胞，一種休止細胞的固定方法是將培養(yǎng)后的菌體與卡拉膠溶液和KCl溶液硬化制備而成，固定化細胞可反復利用，從而能降低成本的投入[36]。報道的上述大腸桿菌野生型BW25113在含有延胡索酸的培養(yǎng)基中經(jīng)厭氧生長后，收集菌體轉移到含有50 mmol/L巴豆甜菜堿的磷酸鹽溶液中，產(chǎn)率可達4.6 g/（L·h），而通過基因改造得到的突變株BWΔaceK ΔcaiA p37cai的產(chǎn)率約為10 g/（L·h）左右[30]。

2.3利用γ-丁基甜菜堿為底物轉化生成L-肉堿

γ-丁基甜菜堿是L-肉堿生物合成的直接前體，在動物體內由賴氨酸、甲硫氨酸等物質轉化合成。圖5顯示了微生物利用γ-丁基甜菜堿為底物，經(jīng)過底物-CoA合成酶、CoA脫氫酶和CoA水解酶等幾步反應得到L-肉堿的途徑，虛線框內表示假單胞菌利用γ-丁基甜菜堿在γ-丁基甜菜堿羥化酶（gamma-butyl betaine hydroxylase，BBH）的作用下生成L-肉堿的過程[37]。

早在21世紀80年代初就有人選育出將γ-丁基甜菜堿高效轉化為L-肉堿的菌株，轉化率可達99%以上。1992年瑞士Hoeks等[38]報道了突變株HK1349在400 L反應器中試規(guī)模下，用細胞循環(huán)方法連續(xù)轉化γ-丁基甜菜堿底物制備L-肉堿，其轉化率能保持在95%以上，同年中山清等也篩選到無色桿菌、假單胞菌屬的微生物也具有將γ-丁基甜菜堿生成L-肉堿的能力。盡管通過γ-丁基甜菜堿轉化來生產(chǎn)L-肉堿的轉化率及產(chǎn)量都較高，但γ-丁基甜菜堿本身價格昂貴，成本高，且用此法生產(chǎn)L-肉堿過程中，還需要很多輔助因素，因此在工業(yè)化生產(chǎn)中有一定難度，但用它作為前體物得到的轉化率是目前最高的，目前也有一種方法用巴豆甜菜堿在其還原酶的作用下生成γ-丁基甜菜堿的合成方法正在研究。

很多業(yè)主挑選越厚越重的瓷磚是覺得它的強度和抗折性更好。瓷磚的強度取決于它的密度，而不全在于它的厚薄。目前，國際建筑陶瓷產(chǎn)品的發(fā)展方向是輕、薄、結實、耐用、個性化。鑒別瓷磚強度的高低，可查看瓷磚背面顆粒的細膩程度。一般情況下，瓷磚顆粒越細膩，致密度越高，其破壞強度就越高。

圖5微生物體內轉化γ-丁基甜菜堿生成L-肉堿的途徑Fig.5Biotransformation pathway fromγ-butyrobetaine to L-carnitine in bacteria

2.4利用D-肉堿為底物轉化生成L-肉堿

從D-肉堿到L-肉堿可以有兩種方法，一種是直接在肉堿消旋酶的作用下相互轉化生成，另一種是在D-肉堿脫氫酶和L-肉堿脫氫酶共同作用下，首先在D-肉堿脫氫酶的作用下將D-肉堿轉化為3-脫氫肉堿，然后由L-肉堿脫氫酶進一步轉化為L-肉堿[39]。如：國外已有專利稱E. coli O44 K74中存在著一種由caiD基因編碼的肉堿消旋酶能將D-肉堿直接轉化為L-肉堿，此方法的弊端是制備得到的L-肉堿中D-肉堿的轉化率必須接近100%，否則此方法不具備產(chǎn)業(yè)化價值[31]。

3　3L-肉堿的檢測方法

L-肉堿的檢測也是在使用L-肉堿過程中的一個主要環(huán)節(jié)。據(jù)目前報道，瘦肉類產(chǎn)品是L-肉堿的最好來源，奶制品及海鮮中含量相對較低，在果蔬中的含量幾乎為零，所以對一些素食者來說，必需定時的補充L-肉堿才能保證體內的L-肉堿不缺乏從而避免代謝疾病[3]。在醫(yī)療方面，L-肉堿及肉堿脂的檢測對有關脂肪代謝疾病的治療起著重要作用；在制藥方面，由于D-肉堿是L-肉堿的競爭性抑制劑，甚至具有毒性作用，所以在L-肉堿的濃度及純度檢測方面提出了很高的要求，要求檢測方法具有高效性、安全性和準確性。本文主要闡述以下幾種檢測方法：酶法（兼紫外-可見分光光度計法）、色譜法、質譜法、電泳法、電化學法、放射分析法。

3.1酶法檢測

L-肉堿的酶法檢測法是Marquis等[40]于1964年建立的，其原理是在HEPES-EDTA緩沖體系中乙酰輔酶A首先與L-肉堿在肉堿乙酰轉移酶（carnitine acetyltransferase，CAT）的作用下生成游離輔酶A，生成的輔酶A與巰基試劑5,5’二硫代雙（2-硝基苯甲酸）（5,5’-dithio bis-（2-nitrobenzoic acid），DTNB）反應生成黃色的TNB-，TNB-在412 nm波長處有很強的吸收峰，且輔酶A與L-肉堿之間是等摩爾關系，所以利用比色法于412 nm波長處測定即可間接測定出L-肉堿的含量，有關反應式：

此反應須具備兩個條件：1）有較多的乙酰輔酶A能與L-肉堿反應；2）加入的CAT和DTNB量恒定。

此法具有諸多優(yōu)點：1）緩沖液HEPES-EDTA提供了一個良好的緩沖體系，使反應環(huán)境很好的保持在pH 8.0中，因為當pH＞8.0時，乙酰輔酶A本身就會分解產(chǎn)生輔酶A，從而使412 nm波長處的吸光度增加；2）靈敏度較高，檢測限可達到5 nmol；3）重復性和回收率較好，肉堿的回收率在97.5%以上。此法的不足之處：DTNB作為巰基試劑，與菌體中任何含巰基物存在的CoASH均可反應而使吸光度增加，此外涉及到的酶和催化劑都是比較昂貴的試劑[41-42]。

3.2色譜法檢測

L-肉堿的色譜法檢測有高效液相色譜法（highperformance liquid chromatography，HPLC）和氣相色譜法，色譜法具有檢測速度快、高靈敏度和高準確性的特點。

3.2.1高效液相色譜法檢測

由于DTNB法容易受硫醇物質的影響，所以有人采用HPLC法直接檢測L-肉堿的含量。用C18柱和C8柱可以分離γ-丁基甜菜堿和L-肉堿，但不能分離巴豆甜菜堿和L-肉堿，因此有學者研究采用衍生HPLC法，即首先將樣品用衍生試劑處理后再進行HPLC測定，使用硅膠柱就可以成功地將游離肉堿、乙酰肉堿、丙酰肉堿、己酰肉堿、辛酰肉堿和總肉堿等分開[43]。HPLC具有的高精密度、高準確度和高靈敏度等特點而被廣泛應用于醫(yī)學方面的L-肉堿分析。

3.2.2氣相色譜法

Monika等[3]建立的氣相色譜測定方法的原理是將含有NaOH和NaBH4的肉堿化合物經(jīng)過160 ℃高溫分解后，再進行測定。

3.3質譜法

質譜法是用來分析許多未知化合物中的成分，從而確定物質的分子結構和化學組分。過去10年內，串聯(lián)質譜法因其較高的靈敏性和準確性而很受歡迎。但由于質譜儀昂貴的價格而還未完全普及到實驗室，所以一般在先天性代謝缺陷病的鑒定中使用[44-45]。

3.4放射性分析法

放射性分析法是一種非常靈敏的方法，但有放射性同位素，因此對其操作方法和環(huán)境有著嚴格的要求，此法是在酶促反應中將游離的肉堿轉變成含有放射性的乙酰肉堿來進行檢測?？側鈮A也需要通過堿水解后生成乙酰肉堿來測定，因此游離肉堿和總肉堿水解后計算的乙酰肉堿濃度會不同。Seline等[46]對此法做了進一步驗證，其參數(shù)包括殘留的現(xiàn)象、測定時存在的一些非肉堿放射性物質等，此方法可被用于測定肉類和蔬菜類中的總肉堿、游離肉堿和乙酰肉堿的量。目前西方一些國家報道：已將此法應用在了各種食品中L-肉堿的測定，包括肉類、奶制品和果蔬等日常消費品方面，測定方法是在含有Tris-HCl（pH 7.3）、連四硫酸鈉、[3H-甲基]乙酰CoA和肉堿乙酰轉移酶的混合液中加入樣品，37 ℃反應后，再裝入Dowex樹脂管中4 ℃溫浴，上清液中就會產(chǎn)生含有亮點物質的混合溶液，用閃爍計數(shù)器即可計算，計算出鮮牛肉中的含量為40～540 μmol/100 g，牛奶中26 μmol/100 mL[47]。

3.5電泳法

在普遍的色譜分析技術中，電泳法也有其優(yōu)勢，但與HPLC相比，其很少被應用到，電泳法檢測系統(tǒng)與紫外分光檢測有著直接或間接的聯(lián)系。一種電泳法測定L-肉堿的方法是在含有奎寧的緩沖體系中間接測定L-肉堿量，而不需要復雜的衍生化反應[48-49]。

3.6電化學法

電化學分析開創(chuàng)了用不同的連續(xù)系統(tǒng)來同時分析各種化合物的可能性，且這些連續(xù)系統(tǒng)是以具有良好精度的電化學傳感器作為探測器的，目前報道的有流動注射分析儀（fl ow injection analysis，F(xiàn)IA）技術和順序注射分析（sequential injection analysis，SIA）技術[3]。

此外，朱加進等[50]發(fā)現(xiàn)用酶聯(lián)高效液相色譜儀法能更好的避免硫醇物質的影響，也可以準確的檢測出L-肉堿而不受D-肉堿的影響，此法簡單的原理是在酶法反應的第一步結束后無需加入DTNB，生成的中間物CoASH直接用高效液相色譜儀測定，從而間接計算出L-肉堿的量。

目前，國內采用的檢測方法也有多種，比如鄭璞等[41]用酶法測定微生物中的L-肉堿量；趙亞明等[51]用高效液相色譜法檢測血漿中的L-肉堿量；竺琴等[52]用高效液相色譜-質譜聯(lián)法用測定了嬰幼兒配方奶粉中的左旋肉堿量。

4　結語

L-肉堿在脂肪氧化過程中起重要的載體作用，對神經(jīng)類疾病有良好的預防作用，并且有一定的抗氧化作用。目前L-肉堿的巨大市場需求對其生產(chǎn)方法和技術提出了更高的要求，許多研究者都在探索除化學合成法之外更先進、安全、高效的方法。L-肉堿的生物制備方法主要有直接提取法、微生物發(fā)酵法和酶轉化法等，而從生物組織直接提取L-肉堿的方法具有含量低、成本高的特點而難以得到推廣。因許多微生物中存在L-肉堿，比如酵母菌、曲霉、青霉、根霉等，將這些微生物通過液體深層培養(yǎng)或固體發(fā)酵，可以積累L-肉堿，雖然目前通過發(fā)酵得到L-肉堿的水平還比較低，但此法是最具研究價值和應用潛力的制備方法。目前也只有瑞士、意大利和日本等實現(xiàn)了商業(yè)化生產(chǎn)，我國利用生物法制備L-肉堿的研究起步較晚，尚未形成商業(yè)化，因此利用微生物生產(chǎn)L-肉堿與檢測L-肉堿的精確方法都需亟待研究，對增加我國在此領域的知識產(chǎn)權優(yōu)勢具有重要意義。國內

L-肉堿問世以后，將部分或完全替代進口，并進一步擴大其應用范圍，推廣前景十分看好。

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Advances in Physiological Functions，Biotransformation and Detection of L-Carnitine

YANG Yueying1，HUANG Jiaofang2，3，GU Jinjie2，SHI Jiping2，WANG Hongying1，*
（1.College of Biological Engineering，Dalian Polytechnic University，Dalian116034，China；2.Laboratory of Biorefinery，Shanghai Advanced Research Institute，Chinese Academy of Sciences，Shanghai201210，China；3.Integrative Bio-inspired Molecular Engineering Laboratory，School of Physical Science and Technology，ShanghaiTech University，Shanghai201210，China）

L-Carnitine，also named vitamin BT，is an active compound found in animals and vegetal tissues，as well as in micr oorganisms. L-carnitine plays an important role in fatty acid metabolism.In recent years，L-carnitine has been increasingly used as a novel food additive and clinically applied in reducing blood fat，so that the demand for L-carnitine is increasing in the worldwide market，and the development of manufacturing and detection methods is needed.Herein，the physiological functions，biotransformation and detection methods of L-carnitine are summarized，and the future directions of L-carnitine are put forward in this review.

L-carnitine; fatty acid metabolism; biotransformation; active isomer; detection

TS201.2

A

1002-6630（2015）05-0205-07

10.7506/spkx1002-6630-201505039

2014-05-09

國家自然科學基金青年科學基金項目（31400042）

楊月英（1989—），女，碩士研究生，研究方向為微生物基因工程。E-mail：qhyyy0323@163.com

王紅英（1968—），女，副教授，碩士，研究方向為微生物資源利用。E-mail：2002wanghongying@163.com