俞 俊，张东伟，刘则学，丁玮云

1.中粮家佳康(赤峰)有限公司 (赤峰 024500)2.武汉中粮肉食品有限公司 (武汉 430200)3.中粮粮谷控股有限公司 (北京 100020)

亮氨酸(Leu)是所有蛋白质组成中不可缺少的氨基酸，同时也是蛋白质产品中含量最丰富的氨基酸之一，在蛋白质合成分解以及脂肪代谢中发挥重要作用。Leu是骨骼肌和心肌中唯一可调节蛋白质周转代谢的必须氨基酸，在机体中无法合成，必须由外源食物补充，80%的Leu被用于蛋白合成，其余在体内转化生成β-羟基-β-甲基丁酸(HMB)[1]，其正是Leu发挥重要调节功能的核心物质。HMB是一种含有五个碳原子的有机酸，具有促进蛋白质合成、肌肉增长以及提高畜禽生产性能和增强免疫机能等功效[2]。越来越多的研究表明，在母猪饲粮中添加一定量的HMB能够改善母猪乳品质、提高母猪免疫机能，进而促进仔猪的生长性能、改善子代骨骼肌数量和胴体品质[3-6]。但由于HMB并未列入《饲料添加剂目录》中，在未经法规允许使用的条件下，本文在叙述HMB代谢途径、可能作用机理的同时，汇集众多研究结果为其在家畜生产中的使用提供理论参考。

1 HMB生成和作用机制

HMB的生成大体上分为两种，一种是Leu在肝外组织首先经支链氨基酸转移酶的催化作用生成α-酮异己酸(KIC)，大部分在肝脏发生氧化[7]，最终生成HMG-CoA，参与细胞膜胆固醇的合成，合成量取决于细胞膜的损伤程度。另外一小部分KIC(约5%)在细胞质中KIC二氧化酶的催化下生成HMB[8]，生成的HMB有10%～40%随尿液排出体外；其余部分经一系列催化作用生成HMG-CoA，最终合成胆固醇，用于修复机体组织，维持细胞膜完整性。HMB动物体生成与代谢途径如图1[9]所示。

图1 HMB生成和代谢途径

另一种是工业化生产制取HMB，在国外已进行工业化生产，主要用在制药、饲料等行业，特别是作为畜禽肌肉强劲剂使用，来促进畜禽肌肉生长，提高抗病能力和免疫能力。我国HMB近几年才开发，虽没形成较大生产规模，但山东某焦化厂自行设计建成了1.5 t/月的生产实验装置，并在生产中不断完善工艺流程，降低生产成本，提高产品质量的稳定性。其生产工艺流程图如图2[10]所示。

图2 HMB生产工艺流程图

HMB能够调控肌肉蛋白质的合成与分解代谢,其作用机制十分精密复杂，对蛋白质的调控作用可能通过以下几种方式实现。

(1)HMB能够调控骨骼肌雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)信号通路，mTOR可通过调控p70S6K(核糖体40S小亚基S6K蛋白激酶)和4E-BP1(真核翻译起始因子eIF-4E结合蛋白)来促进蛋白质的合成[11-15]。

(2)HMB可通过激活丝裂原活化蛋白激酶/细胞外信号调节激酶(MAPK/ERK)和PI-3K/Akt通路，促进肌卫星细胞增殖和分化，减少成肌细胞凋亡，减少蛋白质的分解[16-17]。

(3)HMB可通过抑制凋亡蛋白酶3和8信号通路，减少蛋白激酶R(PKR)自磷酸化来降低肌肉蛋白质的降解[18]。

2 HMB在家畜生产中的应用

2.1 HMB在反刍动物生产中的应用

当前，随人们生活水平不断提高，对优质肉产品的需求日益迫切。由于之前盐酸克伦特罗滥用对人体健康造成不良影响，使得人们开始担心动物产品的安全性。由于HMB在促进肌肉增长和蛋白质合成方面发挥了重要作用，近年来在反刍动物研究中多有应用。

郭俊清等[19]在内蒙古白绒山羊饲粮中分别添加0.5 g/d HMB-Ca(A组)、1.0 g/d HMB-Ca(B组)和1.5 g/d HMB-Ca(C组)，旨在研究对绒山羊免疫机能的影响。结果表明：饲粮中加入HMB-Ca，能提高血清溶菌酶含量(P>0.05)，且随试验时间持续血清溶菌酶含量逐渐增加；C组血清中免疫球蛋白IgG含量显著高于对照组(P<0.05)，血清中IgM含量随添加水平而升高(P>0.05)。该研究结果提示饲粮中添加一定量的HMB-Ca能有效提高绒山羊的免疫机能。

谷英等[20]在内蒙古白绒山羊和杂交绵羊基础饲粮中添加0.30% HMB，结果提示：添加HMB有提高试验组羊生长速度和U/S(不饱和脂肪酸/饱和脂肪酸)比值的趋势(P>0.05)；屠宰率、净肉重、眼肌面积、净肉率、肉骨比、熟肉率和肌内单不饱和脂肪酸含量显著高于对照组(P<0.05)；显著降低羊肌内脂肪的沉积的同时(P<0.05)，提高了肉中铁的含量(P>0.05)，有助于肉质的改善。

Koevering等[21]将256头杂交阉牛平均分为试验组和对照组(每组4个平行、每个平行32头)，对照组饲喂正常饲粮，试验组在正常饲粮的基础上添加0.03% HMB。在饲喂105 d、119 d、133 d和147 d后进行屠宰。每组只在最后的82 d内饲喂HMB。结果：饲喂HMB显著提高(P<0.01)在第105 d屠宰阉牛的日增重，背最长肌的脂质含量也有增加的趋势(P<0.10)，大理石花纹评分更高，胴体品质有向更高等级提升的趋势；试验组阉牛血浆中HMB的浓度较高(P<0.001)，而血浆中胆固醇的浓度较低(P<0.03)。研究结果表明：HMB在提高反刍动物生产性能的同时，对胴体品质同样具有一定程度的提升作用。

Papet等[22]研究高剂量HMB对公羔蛋白质代谢的影响，在6月龄羔羊饲粮中添加4 g/kg HMB-Ca，饲喂75 d后发现其血浆中蛋氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、组氨酸、脯氨酸和瓜氨酸含量显著高于对照组(P<0.05)。研究发现，动物摄入HMB能够提升生长性能，尤其在动物的幼年阶段。Tatara[23]将0.1 g/kg HMB-Ca饲喂给出生3周内的绵羊公羔。与对照组相比，试验组21日龄血清骨特异性碱性磷酸酶、骨钙素、生长激素和胰岛素样生长因子-1的浓度分别提高了125.2%、93.8%、71.8%和70.9%，显著高于对照组(P<0.05)，此外HMB还改善了股骨和腰椎的骨重量、骨矿物质密度、骨形态和机械性能。结果表明，HMB通过短暂改善生长轴功能和加速骨代谢，对外周和轴向骨骼特性的编程产生了长期有益的影响。

2.2 HMB在猪生产中的应用

大量试验结果提示，在猪饲粮中添加HMB可以提升母猪和仔猪的生产性能。在妊娠后期和哺乳期给母猪饲喂HMB均可显著提高仔猪初生重和哺乳期增重，这可能是通过增加母猪泌乳量和改善仔猪肠道功能来实现的。

李永明等[4]在妊娠74 d的“长×大”母猪饲粮中添加2 000 mg/kg HMB，探究对母猪繁殖性能及仔猪生长性能和免疫功能的影响。试验期为母猪妊娠第74 d至仔猪21日龄断奶，结果表明：相较于对照组，试验组仔猪初生个体重显著提高14.1%(P<0.05)，仔猪7、21日龄窝重、初生至7日龄和初生至21日龄窝重分别显著提高16.6%、11.7%、28.3%和12.5%(P<0.05)；母猪初乳中IgG和分娩第14 d常乳中IgM显著提高19.0%、21.4%(P<0.05)；7日龄仔猪血浆中IgG，IgM显著提高11.4%、40.1%(P<0.05)。上述结果说明，连续饲喂HMB，可显著提高仔猪生长性能，并有效改善母猪和仔猪的免疫功能。

耿文静等[24]在母猪妊娠84 d到仔猪21日龄断奶期间饲喂含0.2% HMB的饲粮。结果显示：试验组仔猪初生均重、初生窝重、7日龄均重、7日龄窝重、21日龄断奶均重和21日龄断奶窝重，相较于对照组分别提高了3.95%、10.70%、5.58%、6.12%、5.45%和6.70%(P>0.05)；试验组母猪血清中IgG含量相较于对照组提高了80.49%，极显著高于对照组(P<0.01)，IgG作为唯一由胎盘获得的抗体，不仅在动物体内含量高，而且在抗菌、抗病毒和抗毒素等方面长时间发挥作用，因此在初生仔猪的抗感染中起着非常重要的作用[25]。

朱加桃[5]等将120头妊娠后期PIC杂交母猪按背膘相近原则平均分为4个处理组，在猪饲粮中添加0.00%、0.10%、0.20%和0.30% HMB(试验添加HMB为其钙盐(HMB-Ca)形式，纯度98.5%)。结果发现：0.20% HMB组显著提高了仔猪出生窝重(P<0.05)，降低仔猪IUGR(宫内发育迟缓)的发生率；提高了泌乳7 d仔猪体重、窝重和平均日增重；仔猪血浆中IGF-1浓度显著高于对照组(P<0.05)。万海峰等[6]在妊泌乳母猪(泌乳1～28 d)饲粮中添加HMB(2 g/kg HMB-Ca)。结果如下：与对照组相比HMB组显著增加育肥猪胴体重(P<0.05)，显著提高泌乳28 d乳中和断奶仔猪背最长肌HMB含量(P<0.05)； HMB组显著提高断奶仔猪背最长肌mTOR和Sox6 mRNA表达，上调断奶仔猪和育肥猪背最长肌II b型肌球蛋白链(Myosin heavy chain,MyHC)基因和Fast-MyHC蛋白表达，并增加育肥猪眼肌面积和背最长肌II型肌纤维横截面积(P<0.05)。该研究表明，泌乳母猪饲粮中添加HMB在提高母乳和仔猪骨骼肌HMB含量的同时，也改善了育肥猪生长性能及胴体品质。

3 结束语

HMB在家畜上的研究以猪居多，尽管众多研究报道HMB在提高家畜生产性能等方面起到一定的积极作用，却忽略了亮氨酸作为猪生长必须的高比例氨基酸能够转化生成HMB的事实。现行国标猪营养需要量(GB/T 39235—2020)[26]中规定亮氨酸在不同类型瘦肉型猪饲粮中占有一定比例并发挥着不可替代的作用。

然而大多数的研究并未明确说明饲粮中亮氨酸水平，未深入探究产生作用的主体究竟是HMB还是亮氨酸，认为对研究动物某一方面性能的提升完全是所添加HMB功能的体现，这可能会让人对研究结果的客观真实性产生质疑。HMB作为亮氨酸的代谢中间产物与饲粮结构、亮氨酸含量以及所研究动物的需要量有很大关系。只有将基础饲粮中亮氨酸水平呈现出来，才能确定对于所研究动物来说是否不足，消除饲粮亮氨酸对添加HMB效果的干扰，在此基础上比较HMB添加后某一性能是否提升才有意义。现阶段关于HMB的营养代谢规律、生理作用调节机制尚处在研究之中，mTOR、MAPK/ERK信号通路在组织肌肉合成和蛋白质调控等多方面发挥调节作用的触发性物质是否为HMB，还有待于进一步探讨。亮氨酸作为猪体组织蛋白中含量很高的氨基酸，在母体妊娠期调节子代骨骼肌蛋白质发育过程中发挥重要生理作用的同时，也有可能是触发正向调节通路的媒介物质，同时多种氨基酸之间的交互作用，亦或是HMB与氨基酸之间的交互作用都有可能触发某一性能调节通路，而单一添加HMB是否参与调节并不清楚，有待于深入研究。

虽然，很多研究表明HMB能在家畜性能提升等方面发挥重要作用，但现阶段并没有国内实际使用的实例可循，更没有相应的法规标准，无法全面科学的评判其效果。加之，现如今国内盐酸克伦特罗滥用的前车之鉴，贸然推广使用HMB，存在一定潜在风险，继续深入研究十分必要。相信，随着HMB调节机制等不断清楚，其在家畜生产上的应用会愈加广泛。