一水肌酸在人体中的作用机制及其制备方法

背景及概述^[1][2]

人体中肌酸是在肝进行化学过程中由氨基酸形成的，然后从血液送到肌肉细胞，在肌肉细胞中转化成肌酸盐。人体肌肉的运动是靠分解三磷酸腺苷( ATP) 来提供能量。肌酸可以自动调节进入肌肉的水分，使肌肉横断面肌扩张，从而增加肌肉的爆发力。

此外，人工合成的肌酸可用于促进骨胳肌适应剧烈运动和对抗虚弱个体疲劳过度的营养增补剂；还可用于制备治疗心脏病和呼吸功能不全的药物；制备含有人生长激素的药物制剂；并可用于复配一种新的健康食品，具有抗衰老、恢复青年力的效用。由于肌酸不是激素，对人体的内分泌系统不造成任何干扰和破坏，不会使人产生赖药性或生理性副反应，因此肌酸补剂近年来大受欢迎。肌酸存在于鱼、肉食品中，但数量很少，要达到对生长肌肉有帮助的每人每日摄取量，很难全部从食品中获得。大量研究报道，补充一水肌酸可增加骨骼肌中肌酸的含量。肌酸在肌酸激酶作用下可转换成磷酸肌酸，从而增加磷酸肌酸供能代谢池。补饲一水肌酸引发肌酸代谢的变化将可能改变机体原有的生长发育和肉品质状态。尽管当前关于肌酸在畜禽生产中应用研究报道不多，而且结果存在较大差异，但其为畜禽肉品质改善途径提供了一种新的有效方法，表现出了巨大的应用潜力。

作用机制^[1]

1. 增加骨骼肌中肌酸含量，提高能量储备

大量体内、外试验研究已证实，补充肌酸或一水肌酸可提高骨骼肌中肌酸含量，增加能量储备。研究发现，持续 5 d 补充一水肌酸 12.5、25、50 g/d头使杜洛克和长白猪血清中肌酸含量成剂量依赖性增加，使杜洛克猪骨骼肌中磷酸肌
酸含量增加。这表明畜禽补饲一水肌酸可通过增加骨骼肌中肌酸和磷酸肌酸含量改善骨骼肌能量代谢，进而增加能量储备，这有助于肌肉的生长发育，同时也有助于降低糖原酵解供能作用减少乳酸产生。

2. 调控糖代谢途径，降低乳酸产生

肉色、pH 和保水性能是畜禽肉品质评价体系中的重要指标，研究发现，pH 与肉色和保水性能密切相关，而 pH 的快速下降与其糖原酵解产生乳酸含量有关。体外细胞试验表明，肌酸可激活AMPK，使基础糖代谢转向有氧代谢，降低乳酸产生以及葡萄糖转运载体和单羧酸转运载体表达有关。补充一水肌酸可降低乳酸产生，有助于缓解畜禽屠宰后 pH 的快速下降，改善常规肉质性状，而这种机制有别于其通过增加能量储备降低糖原酵解作用来降低乳酸的产生。

3. 增加肌内糖原储备

增加骨骼肌糖原酵解潜力值（屠宰时糖原水平）则降低终点 pH，增加肉色亮度值和滴水损失，含低水平糖原和高水平乳酸含量的肌肉表现出较低的pH，而含低水平糖原和乳酸含量的肌肉表现出正常的屠宰后糖原酵解速率和肉品质性状。因骨骼肌内糖原含量影响畜禽肉品质主要取决于其酵解产生乳酸的能力和速率。短期高剂量补充肌酸使鼠骨骼肌中糖原储量增加，其中氧化型部位肌肉中的改善幅度比酵解型部位更为明显。一水肌酸调控葡萄糖吸收速率的增加主要是由于磷酸肌酸的浓度而非磷酸肌酸与肌酸含量比值。然而在另一项研究中却发现补饲一水肌酸并未改变骨骼肌中肌酸、磷酸肌酸和 ATP 含量，但却使 GLUT4 表达水平显著增加，糖原含量也显著增加，这表明一水肌酸可能增加骨骼肌中的糖原含量，其调控机制可能独立于能量代谢调控的影响。   

4. 增加抗氧化功能

在发生氧化应激时一水肌酸具有保护细胞的功能。在体外应激模型细胞（暴露于 H2O2 和叔丁基化过氧氢）中添加一水肌酸，结果发现，一水肌酸通过直接清除活性氧（特别是羧基）和活性氮而保护细胞。肌酸可激活肌酸激酶，而线粒体肌酸激酶可通过 ADP 再循环机制降低氧自由基的产生，发挥抗氧化作用。有研究报道，肌酸可显著提高氧化应激损伤情况下对线粒体 DNA 基因活性的保护，这有助于维持线粒体基因组稳定，使线粒体突变正常化，确保其正常功能的发挥。

应用 ^[1，3]

一水肌酸是一种医药原料及保健品添加剂。可抑制肌肉疲劳因素的产生，减轻疲 劳与紧张，恢复体能，可加速人体蛋白质合成，使肌肉更结实，增强肌肉弹性，降低胆固醇、 血脂、血糖水平，改善中老年人肌肉萎缩症，延缓衰老，一水肌酸可用作食品添加剂、化妆品表面活性剂、饲料添加剂、饮料添加剂、医药原料及保健品添加剂，也可直接制成胶囊、片剂口服。一水肌酸用途十分广泛。一水肌酸用于畜牧业时可通过调控组织肌酸含量、糖代谢途径、组织糖原含量、抗氧化特性和骨骼肌肌纤维发育等 5 个方面影响畜禽的生产性能、胴体性状和肉品质。

制备^[4]

一种一水肌酸的制备方法，其包括以下步骤：

步骤1：将羟基乙腈水溶液与甲胺水溶液进行亲核取代反应，生成甲氨 基乙腈，所述的亲核取代反应的温度为10℃～40℃，所述的亲核取代反应的 时间为1小时～6小时；

步骤2：将步骤1得到的甲氨基乙腈反应液，在氢氧化钠存在的条件下 进行水解反应，得到肌氨酸钠水溶液，所述的水解反应的温度为60℃～80℃，所述的水解反应的时间为2小时～6小时；

步骤3：调节步骤2制得的肌氨酸钠水溶液的pH至9～12，与氰胺进行 缩合反应，得到一水肌酸，所述的缩合反应的温度为50℃～90℃，所述的缩合反应的时间为1小时～6小时；

主要参考资料

[1] 一水肌酸在畜禽生产中的应用

[2] 一水肌酸的合成方法

[3] CN201611233189.4 一种一水肌酸的化工合成方法

[4] CN201410321312.2 一水肌酸的制备方法