β-羟基-β-甲基丁酸在猪胴体品质、生产性能及免疫机能的应用研究进展

张海泽，胡冰艳，李雨晴，庞卫军

（西北农林科技大学动物科技学院，陕西 咸阳 712100）

β-羟基-β-甲基丁酸（HMB）是一种支链短链脂肪酸，在动物体内由亮氨酸代谢产生，一些植物如紫花苜蓿、柚子等也富含HMB。HMB具有调控蛋白质合成与降解、增强免疫机能、减少疾病发生等作用[1-3]。HMB用于畜牧生产开始于20世纪九十年代，最早由Nissen等[4]开始探究HMB对肉鸡生长、死亡率和胴体品质的影响。大量研究表明，猪饲料中添加HMB有促进肌肉生长、改善胴体性状、提高母猪及仔猪的生产性能等作用[5-6]。近年来，HMB在猪生产领域的研究取得了新进展。本文总结了β-羟基-β-甲基丁酸的代谢途径、主要功能、及在猪生产中的应用，以期能为HMB在猪生产中的实际应用提供思路和方向。

1 HMB的代谢途径

β-羟基-β-甲基丁酸（HMB）可由机体经代谢产生。研究表明，在健康机体中，体内的亮氨酸在肝脏或其他组织内经转氨基作用生成α-酮异己酸（α-KIC）[7]，α-KIC在体内有两种代谢途径：90%～95%的α-KIC在肝脏线粒体中，在α-酮酸脱氢酶的作用下生成异戊酰基辅酶A，在线粒体内进一步分解代谢，生成β-羟基-β-甲基戊二酰-辅酶A ( HMG-CoA)；5%～10%的α-KIC在肝细胞内，α-KIC在双加氧酶的催化下直接生成HMB，与代谢途径中的其他酶不同，这种酶需氧[8]。体内10%～40%的HMB随着尿液排出体外[9]，其余HMB再进一步代谢，生成HMG-CoA。HMG-CoA最终生成乙酰乙酸（acetoacetate）、乙酰辅酶A（Acetyl CoA）和胆固醇，参与修复细胞膜[10]。HMB的代谢途径见图1。

图1 HMB的生成及代谢途径

2 HMB对猪胴体品质、生产性能、免疫机能的影响

HMB在猪生产中的研究，大多数是关于其对猪胴体品质、母猪的繁殖性能、仔猪的生长发育和对母猪及仔猪免疫力的研究（表1）。对于HMB在生长肥育猪中作用的研究以及HMB是否可以作为一种抗生素替代物方面的研究，在后非洲猪瘟时代及全面禁抗大背景下可能具有一定研究意义。

表1 HMB在猪生产中的应用研究

2.1 HMB对猪胴体品质的影响

大量试验结果表明，在猪饲粮中添加HMB对肉品质的影响主要表现在改善胴体组成，减少蛋白质分解，促进蛋白质合成，增加胴体肌肉含量和降低脂肪含量，此外对猪的脂肪酸组成具有积极的调节作用，饲粮补充HMB是调节猪脂质代谢的有效方法。

Holecek等[23]研究表明HMB对蛋白质降解的抑制主要是抑制骨骼肌中蛋白酶体依赖性蛋白质水解，以及与血液中谷氨酸、谷氨酰胺和丙氨酸水平降低有关；Girón等[24]研究表明HMB能够在没有发生氨基酸剥夺的条件下最大限度地提高骨骼肌中的蛋白质合成；Duan等[11]采用60头猪[（21±2）日龄，（5.86±0.18） kg体重]进行2×3析因子设计，试验进行了15 d的0.60% HMB饲粮补充处理，结果显示，饲料中添加HMB导致生长猪的脂肪减少，同时补充HMB调节脂肪组织功能，包括脂肪酸氧化、脂肪分解和脂肪因子合成及分泌；Wan等[12]研究发现，妊娠母猪饲粮添加HMB显著提高了断奶仔猪背最长肌雷帕霉素靶蛋白（mTOR）和SRY-Box转录因子6（Sox6）的mRNA表达，增加了肥育猪眼肌面积和背最长肌Ⅱ型肌纤维横截面积，其结果表明HMB通过增加酵解型肌纤维横截面积来改善肥育猪生长性能及胴体品质；Zhong等[13]研究发现，HMB改善了生长猪骨骼肌中的肌肉脂肪酸组成并改变了脂质代谢。饲喂HMB增加了5'-一磷酸腺苷（AMP）活化蛋白激酶（AMPK）磷酸化同时减少mTOR磷酸化，与脂质代谢相关基因的mRNA表达一致。因此推测补充HMB可能通过AMPK-mTOR信号通路调节主要在氧化骨骼肌中的脂质合成代谢和分解代谢。在最近的试验中，Zheng等[14]试验结果表明，在饲粮中添加0.13% HMB显著提高了巴马香脂肪组织n-3多不饱和脂肪酸（PUFA）含量和降低n-6/n-3 PUFA比值，表明饲粮中添加适量HMB后改善了巴马香猪的血脂代谢及胴体品质。

综上，HMB对生长猪或是断奶仔猪都具有积极的改善胴体以及促进蛋白质生成的作用，在未来的研究中，可以进一步探索HMB对于生长猪肌内脂肪含量的影响，提高肉品质，这对于畜牧生产具有重要意义。

2.2 HMB对母猪及仔猪生产性能的影响

2.2.1 HMB对母猪生产性能的影响 在母猪妊娠后期及哺乳期补充HMB会影响母猪的初乳成分和泌乳量、提高新生仔猪的存活率以及可能具有防止母猪骨质流失的功能，此外会对妊娠期母猪的采食量造成影响。

Flummer等[15]研究表明，在母猪妊娠后期及哺乳期饲粮中补充5 g/d HMB会提高母猪初乳量，但不影响初乳的成分，此外可增加猪乳的脂肪含量、干物质和能量，降低初生仔猪的死亡率。同时，朱加桃[16]的研究发现，在围产期母猪饲粮中添加HMB改善母猪的血液生化指标，提高母猪泌乳量和乳脂率，降低了仔猪宫内生长受限（IUGR）的发生率，提高仔猪在泌乳第7天和断奶时的体重并增加仔猪平均日增重。此外，Tomaszewska等[25]通过评估小鼠骨小梁和致密骨以及透明和骨骺软骨的变化，确定怀孕期间补充HMB对产后骨组织质量的影响，其结果显示妊娠中期补充膳食HMB可加强骨代谢过程并防止妊娠期间骨质流失，HMB对妊娠母猪骨质的影响尚未发现，很有可能也具有加强骨代谢过程并防止骨质流失的功能。

研究表明，不同剂量的HMB对于母猪的采食量会产生不同的影响：Nissen等[26]自母猪产前3～4 d至仔猪断奶饲喂添加2 g/d的HMB饲粮，显著增加了HMB组母猪泌乳期间背膘损失，采食量有降低的趋势；Wan等[12]研究表明，母猪在饲粮中添加4 g/d的HMB会降低母猪泌乳期的采食量；朱加桃[16]研究表明，在母猪饲粮中添加0.10% HMB显著降低母猪泌乳期采食量，0.2%的添加量无显著影响，0.3%的添加量可显著提高母猪泌乳期采食量。这些结果表明，饲料中添加HMB影响母猪泌乳期的采食量，但由于此前的研究未对HMB进行更为详细、准确的定量，且需要考虑所使用的母猪饲料中亮氨酸的水平，因此对于饲料中添加HMB对母猪采食量产生的影响需要更为科学、全面的研究。

以上研究都表明，在母猪妊娠后期及哺乳期补充HMB对妊娠母猪生产具有积极作用，但对于HMB的使用剂量还需要更为全面的研究。在未来的研究中可以探究HMB是否具有对母猪妊娠后期氧化应激的缓解作用以及母猪分娩后恢复生产状态是否具有积极的影响。

2.2.2 HMB对仔猪生长发育的影响 研究表明，对母体膳食蛋白质水平的任何限制都会降低胎儿蛋白质血浆浓度，包括谷氨酰胺、脯氨酸和精氨酸等氨基酸的浓度，从而导致生长发育进一步迟缓[27]，在母猪妊娠期补充HMB对仔猪的生长发育有重要影响，可提高新生仔猪的成活率、促进仔猪骨骼肌发育[28]、促进仔猪肠道黏膜发育并对新生仔猪骨骼系统发育具有显著影响。

Wan等[12]研究表明，补充HMB的新生猪其背最长肌（LD）和半腱肌（ST）肌肉的相对重量比对照组更高。此外，母体HMB治疗增加了肌源性基因的mRNA水平，包括肌肉调节因子4（MRF4）、肌源性分化因子（MyoD）和胰岛素样生长因子1（IGF-1），说明HMB可以改善仔猪的生长性能，促进仔猪生长发育。

补充HMB可刺激新生猪的骨骼肌中的蛋白质合成，同时具有促进仔猪骨骼发育的功能。Tomczyk-Warunek等[29]试验研究评估母亲在怀孕期间补充HMB对其后代骨骼系统发育的影响，试验结果表明，在怀孕期间给予母亲HMB在许多方面显著影响仔猪肱骨的发育，母猪在怀孕期间补充HMB会影响其后代的多重指数，提高了仔猪肱骨质量和长度，压实骨和小梁骨的胶原结构也发生了变化。同时，Kao等[17]研究结果也表明，肠内补充HMB通过刺激蛋白质合成和卫星细胞增殖来增加新生儿的骨骼肌蛋白质合成代谢。Wheatley等[18]研究也表明，补充HMB通过刺激翻译启动来增强新生儿骨骼肌中的蛋白质合成。Świetlicka等[19]使用傅里叶变换红外显微光谱（FTIR显微光谱）和多变量分析研究对补充HMB期间发生的关节软骨（AC）主要成分分布变化的频率范围。其结果表明添加HMB增加了AC组织胶原蛋白和蛋白多糖含量，同时提高了AC组织的硬度。短链脂肪酸（SCFA）已被证明是仔猪断奶后肠上皮细胞的重要能量来源[30]，补充HMB可以增加仔猪肠道中SCFA的浓度，同时可以减轻仔猪由免疫应激引发的肠道功能障碍。Zheng等[20]研究结果显示，补充HMB显著增加了脂多糖（LPS）诱导处理的仔猪末端回肠中SCFA（尤其是丁酸）的浓度，还改善了仔猪肠道完整性和功能，调节AMPK信号通路和肠道微生物群落。这表明HMB具有减轻仔猪肠道损伤的能力，以改善受到LPS攻击的断奶仔猪的肠道健康状况和生长性能；不仅可以促进肠黏膜的生长，还可以以SCFA的形式为仔猪提供能量。

2.3 HMB对母猪及仔猪免疫机能的影响

仔猪可以从两个方向获得免疫保护：在自然状态下仔猪自身免疫系统的发育获得的主动免疫以及由母乳中免疫球蛋白提供的被动免疫保护[31-32]。仔猪胎儿在母体内生长发育时，母猪体内的免疫球蛋白大多无法传递给胎儿，因此初生仔猪基本没有获得性免疫保护[33]；此外，初生仔猪自身的免疫系统发育不成熟，免疫功能不健全，仔猪的成活必须依靠母猪乳汁中的免疫球蛋白，以此获得被动免疫[34]。因此，仔猪断奶前在母乳中免疫球蛋白水平下降，而自身的免疫系统发育完全之前的这段时期，是病原微生物侵扰高发阶段。

近年来关于HMB对猪免疫机能影响的研究开展逐渐增多，研究发现在母猪饲粮中补充HMB，可提高母猪及仔猪机体主动免疫能力，主要表现在提高淋巴细胞增殖能力、强化巨噬细胞功能和增加仔猪体内抗体量。耿文静等[21]哺乳母猪饲粮中添加0.2% HMB，母猪血清中IgG[35]含量极显著提高，而且母猪初乳中IgG含量有提高的趋势。Krakowski等[36]按母猪体重15 mg/kg添加HMB，发现添加HMB显著增加了母猪血清和初乳中IgG的浓度；李永明等[22]在妊娠后期至哺乳期母猪饲料中添加2 000 mg/kg的HMB，其结果显示，试验组母猪在妊娠第98天、分娩当天及分娩后第14天血清IgG含量和IgM含量均有不同程度的提高；试验组仔猪7日龄血浆IgG、IgM含量显著提高；试验组仔猪14日龄血浆IgG、IgM及21日龄血浆IgG含量均高于对照组，但差异不显著。以上研究都表明，HMB可提高仔猪的免疫机能，这有利于提高仔猪日后的生产成绩，提高经济效益。

此前有研究表明，在饲料中添加HMB可以提高鱼类[37]、肉鸡[38]、小牛[39]、山羊[40]等动物的免疫能力，对机体有积极的作用，但在生长猪中的应用还未见研究，对猪的免疫机能的影响还需要更多的研究来充当理论支持。在当今全面禁抗的大背景下，寻找安全、有效的抗生素代替物十分重要，HMB作为机体可代谢产生的物质，具有天然的优势，因此，HMB或许有潜力成为一种新型的抗生素替代物应用在猪生产中。

3 总结与展望

目前在猪生产中的应用，主要存在以下几个问题。

（1）HMB的添加剂量没有标准。以往的研究表明HMB的不同使用剂量会产生不同的影响，因此探究最适于生产的剂量十分重要，对于HMB使用剂量的问题很有可能未来研究HMB在猪生产中应用的一个值得考虑的方向。

（2）饲料配方需考虑HMB与亮氨酸之间在体内转化的问题。亮氨酸是体内唯一的生酮氨基酸，研究发现，母猪妊娠后期，赖氨酸∶苏氨酸∶缬氨酸∶亮氨酸的相对理想比率100∶71∶66∶95[41]。妊娠母猪除赖氨酸外，对于亮氨酸的需求量也很大，因此对于饲料中亮氨酸在体内转化为HMB的量也需要充分考虑。

（3）外源性HMB摄入对中间代谢物水平的影响尚不清楚。外源补充HMB是否会对亮氨酸在母猪体内的代谢产生影响以及是否其他代谢产物发挥作用还需要进一步的研究。

此外，国内也尚未有HMB在实际生产中使用的案例，也并未有相应的规定与监管，因此对于HMB的推广使用还需要一定时间，可以在一定范围内在猪生产中试点使用HMB，以观察使用效果是否适合大范围推广应用，并设立严格的饲料监管体系，避免出现HMB滥用的现象。总之，HMB在当今时代的畜牧生产领域中具有很高的使用潜力，相信随着研究的深入开展，HMB一定能在畜牧生产中发挥出更大的作用。