肉堿（英文名稱：Carnitine），或音譯卡尼丁，是一種類氨基酸，屬于季陽離子復合物，可以在體內通過賴氨酸、甲硫氨酸及維生素等物質合成。又稱肉毒堿，化學名稱為β-羥基γ-三甲γ-氨基丁酸，化學結構式為(CH3)3N+CH2CH(OH)CH2COO-，有左旋（L）及右旋（D）兩種旋光異構體，只有L型具有生物活性，D型是其競爭性抑制劑。研究證明只有L型肉堿對動物具有營養作用。L-肉堿存在于自然界中，它是微生物、動物及植物的基本成分之一。大多數的動物具有合成L-肉堿的能力。白色晶體或白色結晶性吸水粉末，略有特殊腥味。易溶于水、乙醇和堿及無機化合物酸液，幾乎不溶于丙酮和乙酸鹽。穩定性較好。
L-肉堿的主要功能是作為載體參與機體脂肪酸的代謝，提供能量，降低血清膽固醇；對脂溶性維生素的吸收也具有一定的促進作用；調節一些支鏈氨基酸的正常代謝；調節線粒體內結合輔酶A（CoA）/游離CoA比率；刺激肝內酮體生成，刺激糖原異生，維持正常代謝等。L-肉堿分布在體內幾乎所有的細胞中，游離肉堿和乙酰肉堿均可由尿排出。
世界關于L-肉堿制備方法的研究報告和專利主要可分為三類：酶法轉化法、微生物發酵法和化學合成法。肉堿廣泛應用于食品領域，可以用于嬰兒食品、減肥食品、運動飲料，還可以作為營養補充劑。對動物生長也有促進作用，可用于豬、雞等飼料及魚餌料的添加。用于肉堿缺乏癥的治療，降血脂、減肥和治療血管疾病，作為營養劑，治療急性氨中毒、昏迷及神經系統疾病。
特性
肉堿化學名稱為β-羥基γ-三甲γ-氨基丁酸，化學結構式為(CH3)3N+CH2CH(OH)CH2COO-，有左旋（L）及右旋（D）兩種旋光異構體，只有L型具有生物活性，D型為其非生物活躍的對映異構體。自然界中只存在L-肉堿，并且研究證明只有L型肉堿對動物具有營養作用。摩爾分子質量為161.20g/mol。為白色晶體或白色結晶性吸水粉末，略有特殊腥味。易溶于水、乙醇和堿及無機酸液，幾乎不溶于丙酮和乙酸鹽。熔點不明確，于185~195℃時分解。穩定性較好，可在pH3~6的溶液中放置一年以上。
人體來源
天然食品中以羊肉、牛肉等紅肉中肉堿含量較高，人乳、牛乳中含有少量，植物性食品中肉堿含量極低，某些植物甚至不含肉堿，因此嚴格的素食者容易出現肉堿缺乏。外源性肉堿經腸道吸收后通過門靜脈進入肝臟，被肝細胞攝取并轉化為酯[zhǐ]肉堿。內源性肉堿的合成機制復雜，需要賴氨酸、甲硫氨酸、煙酸、維生素B、維生素c、鐵6種營養素參與。嬰幼兒合成能力為成人的10%~30%，較成年人更容易出現肉堿缺乏癥。
外源攝入
一般來說，植物性食物肉堿含量較低，某些植物甚至不含肉堿，動物性食物含量較高，按mg/100g計：羊肉209.06，牛肉61.60，羊肝59.05，兔肉21.00，綿羊奶15.20，其他動物性食品在1~5之間，植物性食品，均在1.0以下，甚至不含有，只有小麥芽為1.06，植物性食物不但肉堿含量低，同時合成肉堿的二種必需氨基酸—賴氨酸和甲硫氨酸含量亦低，因此，素食者食物中很容易缺少肉堿，造成肉堿缺乏癥。
內源合成
L-肉堿極易溶于水，從膳食攝入的肉堿能被人體完全吸收。已知體內吸收L-肉堿的部位是小腸，但有關肉堿（游離的或酯化的）透過腸粘膜的確切吸收過程和吸收部位都還不清楚。除了從食物中攝取的外源性L-肉堿外，人類還可以通過自身來合成內源性肉堿。肝臟和腎臟是體內生物合成肉堿的主要器官，從賴氨酸出發經ε-三甲基-β-羥基賴氨酸，并在醛縮酶、醛氧化酶的作用下生成γ-丁基甜菜堿，再經羥化酶轉化為L-肉堿。除賴氨酸外，體內L-肉堿的生物合成還需要甲硫氨酸以及維生素c、煙酸和維生素B6等物質。
分布與代謝
人體內肉堿以游離肉堿和酯酰肉堿兩種形式存在，分布在體內幾乎所有的細胞中。約98%存在于心肌、骨骼肌等肌肉組織中，2%存在于肝臟、大腦、腎臟及細胞外液（如血漿、尿液）。食物中的肉堿不論游離的或酰化的都易于吸收。體內總量約為100μmmol，每天大約更新5%。血漿中有游離和乙?；?/a>兩種形式，含量男性為36~83μmol/L（游離肉堿27~67μmol/L），女性為28~75μmol/L（游離肉堿21~59μmol/L)。由于細胞膜的能動轉運作用，細胞內約為細胞外濃度的50倍。肉堿的合成主要在肝臟及腎臟中進行，通過血液運到肌肉，主要經腎臟排泄，僅有小部分經膽汁排出體外。游離肉堿和乙酰肉堿均可由尿排出，排出量男性為300~530μ摩爾，女性為200~320μmol。其中游離肉堿占30%~50%。
生理作用
促進脂肪酸的運輸與氧化
細胞脂肪酸代謝需要胞液肉堿循環和線粒體β-氧化。肉堿是轉運長鏈脂酰CoA進入線粒體的中心物質，可將脂肪酸以酯酰基形式從線粒體膜外轉移到膜內，還可促進乙酰乙酸的氧化，可能在酮體利用中起作用。當機體缺乏肉堿時，脂肪酸β-氧化受抑制，導致脂肪浸潤。
促進碳水化物和氨基酸的利用
L-肉堿可將脂肪酸、氨基酸和葡萄糖氧化的共同產物乙酰輔酶A以乙酰肉堿的形式通過細胞膜，所以L-肉堿在機體中有促進三大能量營養素氧化的功能。
提高機體耐受力、防止乳酸積累
線粒體將脂肪作為燃料能形成較多的ATP可改善老齡鼠低的線粒體膜電位和低的細胞氧耗。L-肉堿能提高疾病患者在練習中的耐受力，如練習時間、最大氧吸收和乳酸閾值等指標在機體補充L-肉堿后，都會有不同程度的提高。在激烈運動中，氧氣供應常不足而造成肌肉產生乳酸，過量乳酸可造成酸中毒?？诜﨤-肉堿可使最大氧吸收時的肌肉耐受力提高，防乳酸積累，縮短劇烈運動后的恢復期，減輕運動帶來的緊張感和疲勞感。
作為心臟保護劑
已發現缺乏肉堿會導致心力衰竭。但肉堿改善心功能是刺激糖代謝而不是脂肪代謝。給正常健康人急性一次投予2g肉堿后，出現胰島素分泌增加和血糖降低（均在正常范圍內），即肉堿加強了糖代謝。此外，L-肉堿參與心肌脂肪代謝過程，有保護缺血心肌的作用，可用于治療心力衰竭、冠狀動脈粥樣硬化性心臟病及心率失常。L-肉堿還有緩解動物敗血癥休克的作用。
加速精子成熟并提高活力
L-肉堿是精子成熟的一種能量物質，具有提高精子數目與活力的功能。通過對30名成年男性的調查表明，精子數目與活力在一定范圍內與膳食L-肉堿供應量成正比，且精子中L-肉堿含量也與膳食L-肉堿的含量成正相關。
延緩腦細胞衰老
維持腦細胞的功能需要正常攝取葡萄糖用于供能、不斷地合成蛋白質以維持細胞的存在及不停地排出細胞廢棄物。肉堿廣泛分布于體內各組織，包括神經組織。給小鼠腹腔注射醋酸胺導致氨中毒時，腦的能量代謝改變、ATP和磷酸肌酸下降，ADP、AMP、丙酮酸和DL-乳酸增多，而肉堿抑制此過程的發展（D-肉堿也有效），可見肉堿保護腦的機制不是以促進脂肪代謝就足以解釋。
其他作用
①抗氧化。可預防運動時產生的脂質過氧化物，保護肌纖維不受游離基團的傷害。
②降血膽固醇和三酸甘油脂，沒有肉堿參與，機體無法轉運脂類參與降解。肉堿改變血脂形式也有利于改善動脈粥樣硬化。
③減體重。肉堿可促進脂肪運至線粒體內氧化分解。補充L-肉堿，能改善脂肪代謝紊亂，能降血脂、治療肥胖癥以及糾正脂肪性肝病等。
應用領域
食品領域
嬰兒食品
L-肉堿屬嬰兒的條件必需物質，由于嬰兒合成L-肉堿的能力較弱，尤其是早產，必須補充外源肉堿，因此需要在嬰兒配方食品中添加適量的L-肉堿以滿足其生理需要。L-肉堿不僅在能量產生和脂肪代謝過程中起重要作用，而且在維持嬰兒生命及促進嬰幼兒發育的某些生理過程，如生酮作用、氮代謝等方面均具有一定的功能。
減肥食品
20世紀70年代就有把DL-肉堿用于治療肥胖癥的報道。由于機體內肉堿缺乏，脂肪代謝紊亂，一方面會造成肌肉供能不足產生機體疲勞及相關的心血管疾病；另一方面還會造成脂類物質在肌纖維和肝臟中積累產生肥胖、脂肪性肝病等。運動不足的肥胖型人常飲加入L-肉堿的飲品，并堅持長期鍛煉，能將體內積累的脂肪消耗，起到減肥作用。以L-肉堿為主要成分的減肥健身食品在歐美很受歡迎，中國也有這類食品面市。
運動飲料
據報道，體育運動后人體肌肉組織中的游離肉堿濃度下降20%左右，可以通過補充外源L-肉堿而得到改善，從而促進體內脂肪氧化產能，提高運動成績。用二十八烷醇與L-肉堿配伍發現有相乘作用，能使全身肌肉松弛，同時還提高爆發力和耐力。世界上均有以L-肉堿為生理活性成分的運動飲料，一日攝取L-肉堿7.5~10g，有相當好的增強體力的效果。
營養補充劑
中老年人隨著年齡的增長，體內的L-肉堿含量不斷減少，導致心肌細胞活力減退，故需補充L-肉堿以利于心肌能力的增強。糖尿病人以及患有腎功能疾病的人尿液排泄過多，體內L-肉堿的消耗量大，靠自身的合成不能滿足需要，易導致L-肉堿缺乏，需要長期補充L-肉堿以滿足身體的需求。
農業領域
左旋肉堿對動物生長亦有相應的促進作用，由于飼料類作物幾乎不含肉堿，有些國家已進行添加左旋肉堿用于飼料、餌料進行飼養豬、牛、雞、魚等試驗，結果表明外源性攝取肉堿可明顯促進素食類、食草類動物的生長，左旋肉堿可用于豬、雞等飼料及魚餌料的添加。
左旋肉堿輔助治療犬擴張性心肌病是有用的。90%以上有擴張性心肌的病犬的肉堿不足。對美國可卡犬、拳師犬以及患有半胱氨酸尿酸尿道結石和擴張性心肌病的犬都有很好的療效?；加袛U張型心肌病的任何品種犬試用大約5%的藥量就可以有很好的效果。在貓中，左旋肉堿可促進肝脂肪代謝，已推薦用于輔助治療貓科肝脂沉積，但對于該方法尚存在爭議。
醫藥領域
L-肉堿在臨床應用上作為藥物對許多病癥有效。早在60年代合成生產的DL-肉堿即作為胃藥應用于臨床，中國1982年也有商品將DL-肉堿鹽酸鹽作為消化藥，其臨床應用主要是助消化，促進食欲。后來發現只有L-肉堿起作用，D-肉堿反而有拮抗作用，因此逐漸為L-肉堿所替代。L-肉堿的臨床研究是從1973年Engel報道了首例肉堿缺乏癥開始的?？捎糜谌鈮A缺乏癥的治療，降血脂、減肥和治療血管疾病，作為營養劑，治療急性氨中毒、昏迷及神經系統疾病。
膳食建議
經各國安全性試驗，證明左旋肉堿是安全的。服用左旋肉堿唯一需要注意的是：在夜間太晚的時間服用，精力可能會過于旺盛，影響睡眠。不同類型的日常飲食已經含有5~100mg的左旋肉堿，但一般人每天只能從膳食中攝入50mg，素食者攝入更少。左旋肉堿安全的服用范圍是4g/d服用時不要同時服用大量氨基酸，否則會影響左旋肉堿吸收。左旋肉堿在服用后1~6h內發揮作用，在這個時間段加大運動量效果最好。
健康危害
缺乏
體內95%肉堿貯存在肌肉中（骨骼肌和心?。?。組織內肉堿的含量比血漿中高可相差60倍之多。這些體內肉堿，75%是從食物（紅肌肉等）中攝取，約25%由肝腎組織將γ-丁酰甜菜堿轉化而來。腎臟通過重吸收尿中肉堿，使體內排出的肉堿十分微量。
肉堿缺乏癥分為肌肉堿缺乏癥和系統性肉堿缺乏癥。系統性肉堿缺乏癥又可分為原發性系統性肉堿缺乏癥和繼發于酒精性肝硬化、營養不良、慢性腎功能損害、腎性Fanconi綜合征和非洲的紅體病的繼發性肉堿缺乏癥。
肌肉堿缺乏癥
發病于兒童或青少年。臨床表現無特殊，與其他原因的肢帶型肌病相類似?；顒雍笠壮霈F乏力。體檢時發現四肢近端和干肌無力。除此之外可無其他異常。肌肉活檢用oil-red-O（ORO）染色時，發現肌組織內有脂質沉積。血漿中肉堿濃度正常，但肌肉勻漿內肉堿含量下降。
原發性肉堿缺乏癥
本病為常染色體隱性遺傳。發病于兒童。有肌病表現：肢體無力、肌力降低，可伴有心肌肥大、心電圖T波變化和傳導阻滯等心肌病，也有反復發生的肝性腦病或有低血低血糖性腦病發生，貧血和生長發育遲緩。血漿和肌肉中肉堿濃度低于正常。培養的成纖維細胞中也有肉堿含量低于正常。
繼發性肉堿缺乏癥
繼發性肉堿缺乏癥較原發性遠為多見。由于病因和合并癥的不同，個體差異很大。
長鏈、中鏈、短鏈酯酰輔酶A脫氫酶缺乏及多種酯酰輔酶A脫氫酶缺乏導致脂肪酸β氧化障礙，肉堿消耗增加。甲基丙二酸尿癥、丙酸尿癥、異戊酸尿癥、戊二酸尿癥等有機酸代謝病患者體內蓄積的大量有機酸需轉化為酯酰肉堿從尿液排泄，多合并嚴重肉堿缺乏。肝臟在氨的代謝過程中需消耗大量肉堿，鳥氨酸氨甲酰轉移酶缺乏癥、瓜氨酸血癥等尿素循環障礙患者常見肉堿缺乏。成纖維細胞代謝分析發現線粒體病患者肉堿轉運能力僅為正常人的一半，可能是由于線粒體能量代謝功能下降所致。并且，線粒體呼吸鏈酶缺陷導致酯酰輔酶A蓄積，長期堿消耗導致細胞內肉堿含量下降，atp合成障礙又可導致消化道及腎小管上皮細胞肉堿回吸收障礙，因此，線粒體病患者血漿肉堿常明顯下降。
過量
部分人服用過量的左旋肉堿會導致輕度腹瀉。在一般左旋肉堿減肥產品中，初次服用后，有部分人會出現輕微頭暈旋以及口渴。
慎用人群
肝臟、腎臟疾病人群慎用：因為左旋肉堿會促進脂肪的代謝，可能加大腎臟和肝臟的負擔，因此患有腎臟、肝臟疾病的人群要慎用。想要改善肥胖新陳代謝和肌肉能力的人士，最好使用一個月后就停用一個星期。
充水型肥胖者并不適用：左旋肉堿的功能只在于幫助脂肪燃燒，但肥胖也分幾種類型，并不是所有肥胖者都適用。很多想減肥的人其實并不是脂肪型肥胖，那些肉質結實的肥胖者被稱為充水型肥胖，燃燒脂肪的左旋肉堿減肥法對其根本沒用。
相關歷史
“肉堿（Carnitine）”的詞根與“肉食動物（Carnitine）”和“肉體（Carhal）”一致，因為肉堿首先是在肉類中發現的。
L-肉堿于1905年由兩位俄羅斯科學家Gulewitsch和Krimberg在肌肉抽提物中發現。1927年，Tomita和Sendju確定了其分子結構。1947年，Fraenkel發現黃粉蟲等昆蟲的生長需要一種存在于酵母中的生長因子（mealworm factor），當時稱之為維生素BT。隨后在1952年，美國Illinois州立大學Carter等人確認維生素BT即是L-肉堿。1958年，Fritz發現了L-肉堿在脂肪氧化中能刺激脂肪氧化的速度。1980年，L-肉堿成為一種商品。1984年美國食品藥品監督管理局確定L-肉堿是一種重要的食品營養強化劑。1985年，在美國芝加哥召開的國際營養學術會議上，將L-肉堿指定為“多功能營養品”。1988年法國規定肉堿可作為營養強化劑，1993年美國食品與藥物管理局（FDA）專家委員會認為左旋肉堿是“公認安全無毒的”。左旋肉堿及其制劑（片、膠囊、口服液）已被收入美國藥典22版。
L-肉堿已廣泛應用于醫藥、保健和食品等領域，并已被瑞士、法國、美國和世界衛生組織（WHO）規定為法定的多用途營養劑。中國《食品添加劑使用衛生標準》（GB2960—1996）規定了L-肉堿酒石酸鹽為食品營養強化劑，可應用于咀嚼片、飲液、膠囊、奶粉及乳飲料等。
制備方法
世界關于L-肉堿制備方法的研究報告和專利主要可分為三類：酶法轉化法、微生物發酵法和化學合成法。
酶法轉化法
DL-肉堿經乙?；?/a>處理后，成為DL-肉堿衍生物，然后利用從動物或微生物中篩選出來的酰胺酶、水解酶和酯酶對DL-肉堿衍生物選擇性地拆分除去D肉堿衍生物，再水解L-肉堿衍生物便能得到高純度的L-肉堿。
微生物發酵法
①通過在含有葡萄糖、大豆粉、無機鹽和表面活性劑的培養基中接入具有產L-肉堿能力的曲霉屬微生物菌種于28℃培養6d和8d，結果分別獲得57ug/L和5.08mg/L的L-肉堿鹽酸鹽。
②在可溶性淀粉、硝酸鈉、磷酸氫二鉀、小麥皮組成的固體培養基中，接入根霉、毛霉、鏈孢霉、青霉等微生物菌種進行固態發酵，于25℃下培養4~7d，獲得12~48mg/kg的L-肉堿。
化學合成法
化學合成法具有生產工藝成熟、生產周期短、產品得率高及固定資產投入少等諸多優點。因此就飼用L-肉堿開發而言，化學合成法是比較理想的生產方法。主要可分為化學拆分法、以手性化合物為原料合成法及不對稱合成法三類。
化學拆分法：L-肉堿的合成可通過拆分DL-肉堿或其前體來完成。
以手性化合物為原料合成法：1982年，Fiorini以D甘露糖為原料經9步反應合成L-肉堿；1995年，Mccarthy以(S)-3γ-羥基丁酸內酯為原料反應合成L-肉堿。
不對稱合成法：不對稱合成法是制備手性化合物重要的一種合成方法。1988年，Kitamura以r氯乙酰乙酸乙酯為原料經不對稱催化氫化制得L-肉堿重要的中間體(R)-4-氯-3-羥基丁酸乙酯，進而轉化為L-肉堿。
檢測診斷
采用核素標記或酶學反應法可測定血清或血漿、尿、肌肉、肝臟、精液中游離肉堿和酯酰肉堿濃度。
采用高效液相、氣相色譜質譜聯用和串聯質譜分析技術可進一步明確酯酰肉堿譜，有助于有機酸尿癥、脂肪酸β氧化障礙的病因診斷與鑒別診斷。一些國家和地區運用串聯質譜分析進行干燥濾紙血片酯酰肉堿譜和氨基酸測定，提高了新生兒篩查和臨床高危篩查效率。
在診斷肉堿缺乏癥時除測定肉堿外尚需進行尿有機酸分析，脂肪酸β氧化障礙患者?？梢姺峭Y性二羧基酸尿癥，而肉堿轉運障礙所致原發性肉堿缺乏癥少見二羧基酸尿癥，有機酸尿癥、藥物、營養等原因所致繼發性肉堿缺乏癥患者可見酮癥性二羧基酸尿癥。其他輔助檢查如測定血糖、肝功能、血氨、心肌酶等可見低血糖、肝功能損害、高血氨、心肌酶增高等異常。原發性肉堿缺乏癥和脂肪酸β氧化障礙患者以低酮癥性低血糖為主要特點，但是，部分患者急性發作時血液酮體無明顯下降。
安全事宜
安全標識
象形圖
GHS危險性說明
H315 （100%）：引起皮膚刺激 [警告皮膚腐蝕/刺激]
H319 （100%）：引起嚴重的眼睛刺激 [警告：嚴重的眼睛損傷/眼睛刺激]
相關爭議
由于一位“西木博士”（經濟學博士）在媒體上的大肆推銷，一種叫左旋肉堿的保健品成了流行的減肥產品。這并不是“西木博士”率先想到的或推銷的，在很久之前就已經有人據此在推銷左旋肉堿保健品了。但是一種保健品的功效是不能僅靠從理論推導出來的（何況還是一個有漏洞的理論），也不能僅靠動物實驗，和藥物一樣需要有人體臨床試驗。自1985年以來，有十幾項研究口服2~9克左旋肉堿對運動成績的作用的臨床試驗，大多數發現沒有任何效果，個別的發現能減少DL-乳酸的累積和增加氧氣消耗。研究口服左旋肉堿是否能減肥的臨床試驗很少。
2000年墨爾本王家工學院做過相關研究，36名中度超重婦女隨機分成兩組做雙盲對照試驗。實驗組每天兩次口服兩克左旋肉堿，對照組口服同等量α-乳糖作為安慰劑，試驗對象不知道自己被分在哪一組，研究者也不知道（即“雙盲”），分組情況由第三方掌握，試驗完成后再解盲進行統計，這樣才能避免試驗結果出現主觀偏差。兩組都做適度鍛煉（一周4天每天散步30分鐘）。8周后發現兩組的體重和脂肪量的變化都無區別，說明口服左旋肉堿無助于減肥。
左旋肉堿保健品的廣告聲稱：“只有在運動量較大時，服用左旋肉堿才有助于減肥?！比绻麥p肥無效則被歸咎于運動量不夠。但是有動物實驗表明，在迫使動物做高強度運動的情況下，讓其口服左旋肉堿并不能進一步減輕體重，體重的減輕都是由于運動引起的。運動量大本來就能減肥，在這種情況下再吃左旋肉堿當然會覺得有效了。
參考資料 >
Levocarnitine | C7H15NO3 | CID 10917 - PubChem.PubChem.2023-12-02
吃左旋肉堿能夠減肥嗎?.中國青年報.2023-12-13
左旋肉堿減肥并非人人適用.廣西壯族自治區民族醫院.2023-12-02
科學生活：左旋肉堿減肥方法靠不住.中國政府網.2023-12-02