俞 俊，張東偉，劉則學(xué)，丁瑋云

1.中糧家佳康(赤峰)有限公司 (赤峰 024500)2.武漢中糧肉食品有限公司 (武漢 430200)3.中糧糧谷控股有限公司 (北京 100020)

亮氨酸(Leu)是所有蛋白質(zhì)組成中不可缺少的氨基酸，同時也是蛋白質(zhì)產(chǎn)品中含量最豐富的氨基酸之一，在蛋白質(zhì)合成分解以及脂肪代謝中發(fā)揮重要作用。Leu是骨骼肌和心肌中唯一可調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)代謝的必須氨基酸，在機(jī)體中無法合成，必須由外源食物補(bǔ)充，80%的Leu被用于蛋白合成，其余在體內(nèi)轉(zhuǎn)化生成β-羥基-β-甲基丁酸(HMB)[1]，其正是Leu發(fā)揮重要調(diào)節(jié)功能的核心物質(zhì)。HMB是一種含有五個碳原子的有機(jī)酸，具有促進(jìn)蛋白質(zhì)合成、肌肉增長以及提高畜禽生產(chǎn)性能和增強(qiáng)免疫機(jī)能等功效[2]。越來越多的研究表明，在母豬飼糧中添加一定量的HMB能夠改善母豬乳品質(zhì)、提高母豬免疫機(jī)能，進(jìn)而促進(jìn)仔豬的生長性能、改善子代骨骼肌數(shù)量和胴體品質(zhì)[3-6]。但由于HMB并未列入《飼料添加劑目錄》中，在未經(jīng)法規(guī)允許使用的條件下，本文在敘述HMB代謝途徑、可能作用機(jī)理的同時，匯集眾多研究結(jié)果為其在家畜生產(chǎn)中的使用提供理論參考。

1 HMB生成和作用機(jī)制

HMB的生成大體上分為兩種，一種是Leu在肝外組織首先經(jīng)支鏈氨基酸轉(zhuǎn)移酶的催化作用生成α-酮異己酸(KIC)，大部分在肝臟發(fā)生氧化[7]，最終生成HMG-CoA，參與細(xì)胞膜膽固醇的合成，合成量取決于細(xì)胞膜的損傷程度。另外一小部分KIC(約5%)在細(xì)胞質(zhì)中KIC二氧化酶的催化下生成HMB[8]，生成的HMB有10%～40%隨尿液排出體外；其余部分經(jīng)一系列催化作用生成HMG-CoA，最終合成膽固醇，用于修復(fù)機(jī)體組織，維持細(xì)胞膜完整性。HMB動物體生成與代謝途徑如圖1[9]所示。

圖1 HMB生成和代謝途徑

另一種是工業(yè)化生產(chǎn)制取HMB，在國外已進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，主要用在制藥、飼料等行業(yè)，特別是作為畜禽肌肉強(qiáng)勁劑使用，來促進(jìn)畜禽肌肉生長，提高抗病能力和免疫能力。我國HMB近幾年才開發(fā)，雖沒形成較大生產(chǎn)規(guī)模，但山東某焦化廠自行設(shè)計建成了1.5 t/月的生產(chǎn)實驗裝置，并在生產(chǎn)中不斷完善工藝流程，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。其生產(chǎn)工藝流程圖如圖2[10]所示。

圖2 HMB生產(chǎn)工藝流程圖

HMB能夠調(diào)控肌肉蛋白質(zhì)的合成與分解代謝,其作用機(jī)制十分精密復(fù)雜，對蛋白質(zhì)的調(diào)控作用可能通過以下幾種方式實現(xiàn)。

(1)HMB能夠調(diào)控骨骼肌雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)信號通路，mTOR可通過調(diào)控p70S6K(核糖體40S小亞基S6K蛋白激酶)和4E-BP1(真核翻譯起始因子eIF-4E結(jié)合蛋白)來促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成[11-15]。

(2)HMB可通過激活絲裂原活化蛋白激酶/細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(MAPK/ERK)和PI-3K/Akt通路，促進(jìn)肌衛(wèi)星細(xì)胞增殖和分化，減少成肌細(xì)胞凋亡，減少蛋白質(zhì)的分解[16-17]。

(3)HMB可通過抑制凋亡蛋白酶3和8信號通路，減少蛋白激酶R(PKR)自磷酸化來降低肌肉蛋白質(zhì)的降解[18]。

2 HMB在家畜生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 HMB在反芻動物生產(chǎn)中的應(yīng)用

當(dāng)前，隨人們生活水平不斷提高，對優(yōu)質(zhì)肉產(chǎn)品的需求日益迫切。由于之前鹽酸克倫特羅濫用對人體健康造成不良影響，使得人們開始擔(dān)心動物產(chǎn)品的安全性。由于HMB在促進(jìn)肌肉增長和蛋白質(zhì)合成方面發(fā)揮了重要作用，近年來在反芻動物研究中多有應(yīng)用。

郭俊清等[19]在內(nèi)蒙古白絨山羊飼糧中分別添加0.5 g/d HMB-Ca(A組)、1.0 g/d HMB-Ca(B組)和1.5 g/d HMB-Ca(C組)，旨在研究對絨山羊免疫機(jī)能的影響。結(jié)果表明：飼糧中加入HMB-Ca，能提高血清溶菌酶含量(P>0.05)，且隨試驗時間持續(xù)血清溶菌酶含量逐漸增加；C組血清中免疫球蛋白IgG含量顯著高于對照組(P<0.05)，血清中IgM含量隨添加水平而升高(P>0.05)。該研究結(jié)果提示飼糧中添加一定量的HMB-Ca能有效提高絨山羊的免疫機(jī)能。

谷英等[20]在內(nèi)蒙古白絨山羊和雜交綿羊基礎(chǔ)飼糧中添加0.30% HMB，結(jié)果提示：添加HMB有提高試驗組羊生長速度和U/S(不飽和脂肪酸/飽和脂肪酸)比值的趨勢(P>0.05)；屠宰率、凈肉重、眼肌面積、凈肉率、肉骨比、熟肉率和肌內(nèi)單不飽和脂肪酸含量顯著高于對照組(P<0.05)；顯著降低羊肌內(nèi)脂肪的沉積的同時(P<0.05)，提高了肉中鐵的含量(P>0.05)，有助于肉質(zhì)的改善。

Koevering等[21]將256頭雜交閹牛平均分為試驗組和對照組(每組4個平行、每個平行32頭)，對照組飼喂正常飼糧，試驗組在正常飼糧的基礎(chǔ)上添加0.03% HMB。在飼喂105 d、119 d、133 d和147 d后進(jìn)行屠宰。每組只在最后的82 d內(nèi)飼喂HMB。結(jié)果：飼喂HMB顯著提高(P<0.01)在第105 d屠宰閹牛的日增重，背最長肌的脂質(zhì)含量也有增加的趨勢(P<0.10)，大理石花紋評分更高，胴體品質(zhì)有向更高等級提升的趨勢；試驗組閹牛血漿中HMB的濃度較高(P<0.001)，而血漿中膽固醇的濃度較低(P<0.03)。研究結(jié)果表明：HMB在提高反芻動物生產(chǎn)性能的同時，對胴體品質(zhì)同樣具有一定程度的提升作用。

Papet等[22]研究高劑量HMB對公羔蛋白質(zhì)代謝的影響，在6月齡羔羊飼糧中添加4 g/kg HMB-Ca，飼喂75 d后發(fā)現(xiàn)其血漿中蛋氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸、組氨酸、脯氨酸和瓜氨酸含量顯著高于對照組(P<0.05)。研究發(fā)現(xiàn)，動物攝入HMB能夠提升生長性能，尤其在動物的幼年階段。Tatara[23]將0.1 g/kg HMB-Ca飼喂給出生3周內(nèi)的綿羊公羔。與對照組相比，試驗組21日齡血清骨特異性堿性磷酸酶、骨鈣素、生長激素和胰島素樣生長因子-1的濃度分別提高了125.2%、93.8%、71.8%和70.9%，顯著高于對照組(P<0.05)，此外HMB還改善了股骨和腰椎的骨重量、骨礦物質(zhì)密度、骨形態(tài)和機(jī)械性能。結(jié)果表明，HMB通過短暫改善生長軸功能和加速骨代謝，對外周和軸向骨骼特性的編程產(chǎn)生了長期有益的影響。

2.2 HMB在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

大量試驗結(jié)果提示，在豬飼糧中添加HMB可以提升母豬和仔豬的生產(chǎn)性能。在妊娠后期和哺乳期給母豬飼喂HMB均可顯著提高仔豬初生重和哺乳期增重，這可能是通過增加母豬泌乳量和改善仔豬腸道功能來實現(xiàn)的。

李永明等[4]在妊娠74 d的“長×大”母豬飼糧中添加2 000 mg/kg HMB，探究對母豬繁殖性能及仔豬生長性能和免疫功能的影響。試驗期為母豬妊娠第74 d至仔豬21日齡斷奶，結(jié)果表明：相較于對照組，試驗組仔豬初生個體重顯著提高14.1%(P<0.05)，仔豬7、21日齡窩重、初生至7日齡和初生至21日齡窩重分別顯著提高16.6%、11.7%、28.3%和12.5%(P<0.05)；母豬初乳中IgG和分娩第14 d常乳中IgM顯著提高19.0%、21.4%(P<0.05)；7日齡仔豬血漿中IgG，IgM顯著提高11.4%、40.1%(P<0.05)。上述結(jié)果說明，連續(xù)飼喂HMB，可顯著提高仔豬生長性能，并有效改善母豬和仔豬的免疫功能。

耿文靜等[24]在母豬妊娠84 d到仔豬21日齡斷奶期間飼喂含0.2% HMB的飼糧。結(jié)果顯示：試驗組仔豬初生均重、初生窩重、7日齡均重、7日齡窩重、21日齡斷奶均重和21日齡斷奶窩重，相較于對照組分別提高了3.95%、10.70%、5.58%、6.12%、5.45%和6.70%(P>0.05)；試驗組母豬血清中IgG含量相較于對照組提高了80.49%，極顯著高于對照組(P<0.01)，IgG作為唯一由胎盤獲得的抗體，不僅在動物體內(nèi)含量高，而且在抗菌、抗病毒和抗毒素等方面長時間發(fā)揮作用，因此在初生仔豬的抗感染中起著非常重要的作用[25]。

朱加桃[5]等將120頭妊娠后期PIC雜交母豬按背膘相近原則平均分為4個處理組，在豬飼糧中添加0.00%、0.10%、0.20%和0.30% HMB(試驗添加HMB為其鈣鹽(HMB-Ca)形式，純度98.5%)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：0.20% HMB組顯著提高了仔豬出生窩重(P<0.05)，降低仔豬IUGR(宮內(nèi)發(fā)育遲緩)的發(fā)生率；提高了泌乳7 d仔豬體重、窩重和平均日增重；仔豬血漿中IGF-1濃度顯著高于對照組(P<0.05)。萬海峰等[6]在妊泌乳母豬(泌乳1～28 d)飼糧中添加HMB(2 g/kg HMB-Ca)。結(jié)果如下：與對照組相比HMB組顯著增加育肥豬胴體重(P<0.05)，顯著提高泌乳28 d乳中和斷奶仔豬背最長肌HMB含量(P<0.05)； HMB組顯著提高斷奶仔豬背最長肌mTOR和Sox6 mRNA表達(dá)，上調(diào)斷奶仔豬和育肥豬背最長肌II b型肌球蛋白鏈(Myosin heavy chain,MyHC)基因和Fast-MyHC蛋白表達(dá)，并增加育肥豬眼肌面積和背最長肌II型肌纖維橫截面積(P<0.05)。該研究表明，泌乳母豬飼糧中添加HMB在提高母乳和仔豬骨骼肌HMB含量的同時，也改善了育肥豬生長性能及胴體品質(zhì)。

3 結(jié)束語

HMB在家畜上的研究以豬居多，盡管眾多研究報道HMB在提高家畜生產(chǎn)性能等方面起到一定的積極作用，卻忽略了亮氨酸作為豬生長必須的高比例氨基酸能夠轉(zhuǎn)化生成HMB的事實?，F(xiàn)行國標(biāo)豬營養(yǎng)需要量(GB/T 39235—2020)[26]中規(guī)定亮氨酸在不同類型瘦肉型豬飼糧中占有一定比例并發(fā)揮著不可替代的作用。

然而大多數(shù)的研究并未明確說明飼糧中亮氨酸水平，未深入探究產(chǎn)生作用的主體究竟是HMB還是亮氨酸，認(rèn)為對研究動物某一方面性能的提升完全是所添加HMB功能的體現(xiàn)，這可能會讓人對研究結(jié)果的客觀真實性產(chǎn)生質(zhì)疑。HMB作為亮氨酸的代謝中間產(chǎn)物與飼糧結(jié)構(gòu)、亮氨酸含量以及所研究動物的需要量有很大關(guān)系。只有將基礎(chǔ)飼糧中亮氨酸水平呈現(xiàn)出來，才能確定對于所研究動物來說是否不足，消除飼糧亮氨酸對添加HMB效果的干擾，在此基礎(chǔ)上比較HMB添加后某一性能是否提升才有意義。現(xiàn)階段關(guān)于HMB的營養(yǎng)代謝規(guī)律、生理作用調(diào)節(jié)機(jī)制尚處在研究之中，mTOR、MAPK/ERK信號通路在組織肌肉合成和蛋白質(zhì)調(diào)控等多方面發(fā)揮調(diào)節(jié)作用的觸發(fā)性物質(zhì)是否為HMB，還有待于進(jìn)一步探討。亮氨酸作為豬體組織蛋白中含量很高的氨基酸，在母體妊娠期調(diào)節(jié)子代骨骼肌蛋白質(zhì)發(fā)育過程中發(fā)揮重要生理作用的同時，也有可能是觸發(fā)正向調(diào)節(jié)通路的媒介物質(zhì)，同時多種氨基酸之間的交互作用，亦或是HMB與氨基酸之間的交互作用都有可能觸發(fā)某一性能調(diào)節(jié)通路，而單一添加HMB是否參與調(diào)節(jié)并不清楚，有待于深入研究。

雖然，很多研究表明HMB能在家畜性能提升等方面發(fā)揮重要作用，但現(xiàn)階段并沒有國內(nèi)實際使用的實例可循，更沒有相應(yīng)的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，無法全面科學(xué)的評判其效果。加之，現(xiàn)如今國內(nèi)鹽酸克倫特羅濫用的前車之鑒，貿(mào)然推廣使用HMB，存在一定潛在風(fēng)險，繼續(xù)深入研究十分必要。相信，隨著HMB調(diào)節(jié)機(jī)制等不斷清楚，其在家畜生產(chǎn)上的應(yīng)用會愈加廣泛。