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肉碱学名γ-三甲胺-β-羟丁酸，它的结构与甜菜碱以及胆碱相似，是一种类维生素营养素。肉碱是长链脂肪酸进入线粒体进行β－氧化所必需的，它的分子量为162 , 分为左旋和右旋两种异构体。由于肉碱乙酰转移酶和肉碱脂酰转移酶的相互竞争性抑制了D-肉碱乙酰转移酶的活性，因此，D-肉碱不具有生理活性，实际发挥作用的只有L-肉碱。L-肉碱主要存在水产动物骨骼肌和心肌中，且成年水产动物的肝、肾和脑可利用赖氨酸、蛋氨酸、烟酸、维生素B6、维生素C以及二价铁离子合成肉碱。因此，一般情况下，成年水产动物很少出现肉碱缺乏，但在幼体时期，由于生长速度过快，水产动物需要的肉碱量远大于机体自身的合成量，因此，此时其饲料中必须添加一定量的肉碱。L-肉碱是一种水溶性氨基酸，性能稳定，能耐200℃以上的高温，因此，在配制饲料时，我们可以忽略因饲料加工而造成的肉碱损失。同时，肉碱基本无毒，它的毒性与氨基酸接近,各种试验表明,L-肉碱的半致死量可达6 000mg/kg以上。因此，肉碱是一种安全的绿色添加剂。
肉碱是脂肪代谢过程中的一种必需的辅酶，能促进脂肪酸进入线粒体进行氧化分解。肉碱含量越高越利于脂肪的代谢，它好像一部铲车，铲起脂肪进入燃料炉中燃烧。脂肪如果不进入线粒体，不管如何锻炼、如何节食，都不能消耗它。而肉碱正好充当了脂肪到线粒体的“搬运工”。科学研究表明，肉碱能明显降低血液中甘油三酯和总胆固醇的水平，如果配合以适当的运动，就可以达到“以肉减肉”的神奇效果。
研究人员表示，肉碱是一种新的营养成分，目前已有多个国家将肉碱作为制造营养品的重要成分。运动员食用肉碱含量高的食物能增加运动员的体力、耐力和抗疲劳能力，老年人食用肉碱也能增强人体酶和激素的活力，尤其能对心脏的营养提供重要的供给。
同时，肉碱促能够进碳水化合物和氨基酸的利用，提高抗氧化活性，有助于身体内的抗衰老活动，因此肉碱的延缓衰老、抗氧化作用非常明显。
肉碱是一种类氨基酸，属于季铵阳离子复合物，它是一种天然的水溶性维生素营养物质，可以透过生物合成方法从赖氨酸及蛋氨酸两种氨基酸合成产生，在体内与脂肪代谢成能量有关。大部分机体所需的肉碱成份来源于饮食中的肉类和奶制品。多项研究发现，各种肉类含肉碱的量各有不同，在每100克肉中，牛肉95毫克，而羊肉则高达281毫克。
羊肉肉碱含量比其它肉类更要高出许多，是最理想的肉碱来源。另外，羊肉中脂肪含量非常低，脂肪的融点又比其他肉类脂肪要高。所谓脂肪的融点，指的就是它由固体转化为液体所需的温度，牛肉40℃，而羊肉是44℃。因此，羊肉脂肪较牛肉脂肪不易被身体吸收，也就不易成为肥胖的来源。
1.1参与长链脂肪酸的转运和β-氧化，调节能量代谢
脂肪酸的β-氧化是在肝脏和其它组织的线粒体β-氧化区内进行的。长链脂肪酸不能直接进入线粒体内膜，它必须先经脂酰CoA活化为长链脂酰CoA，长链脂酰CoA再以肉碱为载体才能进入线粒体的β-氧化区，从而使脂肪酸氧化得以进行。因此，当在饲料中添加肉碱时，机体内的游离肉碱量提高，可以促进线粒体内的β-氧化，提高组织对脂肪酸的利用。
1.2 节约赖氨酸和蛋氨酸，降低体蛋白分解
L-肉碱主要是以蛋氨酸和三甲基赖氨酸为原料合成的，因此，饲料中添加L-肉碱能减少内源性L-肉碱的合成，节约部分赖氨酸和蛋氨酸，降低体蛋白的分解，增加体内蛋白质的含量。
1.3 防止机体代谢性中毒
Harpey等认为，当肌肉运动时，破坏肌肉细胞膜的短链酰基CoA化合物在肌肉细胞中积累，酰基肉碱可移去这些化合物并将它们从尿液中排出或作为能量利用，防止体内酰基过量而产生毒性，从而起到保护细胞膜的作用。
1.4 提高饲料利用率
L-肉碱能够调节胃肠功能，促进胃液、肠液的分泌，提高消化酶的活力，从而提高饲料的利用率。L-肉碱能提高肥育猪的消化活力和蛋白质的消化率，显著提高仔猪对干物质、粗蛋白和粗脂肪的消化率。
2.1 作为水产动物词料添加剂
L一肉碱在水产动物养殖中已经取得了十分显著的应用效果。刘万涵等在对不同种类的鱼虾试验中发现，添加100mg/kg L-肉碱的鱼试验组增重率为11%-63%，饵料系数下降9%-2.84%。试验组增重率为10.70%-100%，饵料系数下降6.87% -10%。对补充肉碱的鲤鱼的肉质进行评价，发现试验组的粗蛋自质提高3.02%，含脂率下降5.42%，必需氨基酸比例、必需氨基酸指数、蛋自质3项指标试验组均高于对照组，差异极显著，并且可食部分比例提高4.7%。Bnrtle在12g蛤鱼词料中添加0.1%的肉碱，于28℃水温下饲养12周，试验鱼苗的平均日增重为0.74 g，比对照组0.6 g高7.25%。在鲤鱼、虹鲜鱼词料中添加100 mg/kg的肉碱，其平均增重率可达18.7%。还有研究报道：在鳗鱼、对虾饵料中添加10 mg/kg的L-肉碱可以提高其生长率。不同的研究者报道，在鲤鱼、草鱼、团头鱿饵料中添加10 mg/kg的L-肉碱，可以提高其生长速度。
2.2 用做猪词料添加剂
2.2.1 应用于初生仔猪:
Coffey等研究表明，2日龄的乳猪词喂低L-肉碱的日粮，降低了肝脏、血浆中的L一肉碱水平和棕稠酸的氧化，当给21日龄仔猪喂以高L-肉碱日粮时，其生长速度快于低L-肉碱的日粮组。Bornm报道在初生仔猪日粮中添加L-肉碱可以帮助仔猪提高氧化脂肪酸和酮体作为能源的能力，从而更好地适应从胎盘的碳水化合物营养过渡到高脂肪的母乳营养。Kempen等发现，当以中等链长的脂肪酸作为能源，并且其含量超过初生仔猪代谢需要的50%的时候，L-肉碱使脂肪酸的氧化率提高了20% 。
2.2.2 应用于断奶仔猪
Kerner报道刚断奶的仔猪合成L-肉碱的量很低，因此，在这一阶段利用L-肉碱提高能量利用效率具有很大的潜力。Mahan、Tokach等研究表明，刚断奶仔猪利用高营养浓度日粮中的脂肪有困难，这可能通过添加L-肉碱加以解决。Owen等报道，在旱期断奶仔猪日粮中添加L一肉碱能减少胭体脂肪沉积和提高词料转化率。Fremant发现L-肉碱具有减小断奶应激的影响，同时改善生长参数的作用。有研究认为，L-肉碱在仔猪断奶后马上就能提高生产性能。但另一研究表明，L-肉碱是在断奶3周后才提高仔猪的生产性能（Weeden等; Galvez等），Galvez等认为这可能是由于母猪乳中和仔猪生物合成的L-肉碱在仔猪体内大量积累的结果。
Hoffinan等在3日龄仔猪日粮中添加L-肉碱后并米发现能提高增重和词料转化率。Owen等认为造成以上差异的原因可能是由于不同的日粮组成和营养水平。如Newton等发现当日粮中含高水平赖氨酸时，在仔猪日粮中添加L-肉碱对生产性能是不利的。L-肉碱是由赖氨酸和蛋氨酸合成的,因此添加L-肉碱可能具有节约赖氨酸和蛋氨酸的作用。但Han等研究发现,添加L-肉碱使表观饲料利用率提高,但差异不显著,总能和干物质的消化率改善,但并未发现L-肉碱有节约赖氨酸的作用。
2.2.3应用于母猪
Hahus等报道，L-肉碱能通过母鼠的乳汁传递给幼鼠,并且优先在氧化脂肪酸的组织中积累。Schiff等也报道,新生婴儿血浆中L-肉碱水平主要依赖于外源L-肉碱的摄入。因而,通过饲料给哺乳母猪补充L-肉碱应该能提高L-肉碱在乳汁中的含量。Musser等在试验中发现饲喂母猪50 mg/kg L-肉碱有减少断奶到发情天数的趋势。然而最近有人认为在泌乳期母猪日粮中添加L-肉碱可能会因加强脂肪酸分解产能的效率而减少肌肉蛋白质的分解代谢。美国明尼苏达大学研究小组报道,在泌乳母猪日粮中添加100 mg/kg L-肉碱,使肌肉蛋白质降解减少而脂肪分解增加,但未改变母猪采食量、母猪失重和乳汁成分。
【扩张阅读】
肉碱被比喻为细胞线粒体的“将未用的新煤投入到炉内的铲子”，因为它可以协助肌肉的生长而广泛运用在健身爱好者之中，这也是肉碱可以用来帮助心脏病人的原因。1905年首次从肉提取素中分离出肉碱，因此“肉碱”之名实际是指它是肉类来源。植物性食物中不含有肉碱，红肉中所含的肉碱最高。因此，一般来说，素食者会比较缺乏肉碱。
肉碱对男性的性功能恢复也有一定帮助，这同样是因为它可以增加血管和肌肉的弹性的特点。
人的肝脏和肾能在体内能将赖氨酸和蛋氨酸的前体（制造用的原材料），以及维生素C、烟酸、维生素B6和铁的辅助因子合成而制造出肉碱。这些前体中的任何一种元素的缺失都会导致肉碱的缺乏，而肉碱的缺乏则会导致血液、肝和肌肉中的脂肪堆积，并可能因为肌肉、血管缺乏弹性而导致虚弱症状，因此婴儿的饮食中一般要求有肉碱。
最近一些营养学者劝说要将肉碱作为一种必需营养素，像烟酸一样。