資訊 > 專家原創(chuàng) > 甜菜堿:食品工業(yè)里的新功能因子
在營養(yǎng)學(xué)領(lǐng)域,有益健康的成分一直以來都備受關(guān)注。其中,甜菜堿(化學(xué)名:三甲基甘氨酸)作為一種天然存在且具有重要生理功能的營養(yǎng)物質(zhì),正逐漸成為健康科學(xué)界的熱點(diǎn)。這種天然化合物廣泛存在于微生物、植物和動物體內(nèi),常見于小麥、貝類、菠菜和甜菜等食物中。
作為甘氨酸的甲基化衍生物,甜菜堿已被證實(shí)具有多種生理功能。在食品工業(yè)中,甜菜堿具有諸多創(chuàng)新應(yīng)用和顯著的功能價值,如在糖果、飲料、乳制品等產(chǎn)品中發(fā)揮著重要作用,同時還能為人體提供健康益處。本期,我們將深入探討甜菜堿的應(yīng)用進(jìn)展,并重點(diǎn)分析其在食品加工中的功能價值,希望能夠為這一天然化合物的功能開發(fā)提供參考和依據(jù)。
甜菜堿的概述
甜菜堿(C5H11NO2),又稱甜菜素、三甲基甘氨酸等,化學(xué)名稱為N,N,N-三甲基甘氨酸,是一種天然存在于動植物中的季銨型化合物。在理化性質(zhì)方面,甜菜堿為白色或微棕色結(jié)晶粉末,味甘甜,熔點(diǎn)293℃,易溶于水和有機(jī)溶劑,200℃下性質(zhì)較穩(wěn)定,遇強(qiáng)堿分解生成三甲胺。
那么甜菜堿都來源于哪里呢?人體又是如何進(jìn)行吸收的呢?
研究發(fā)現(xiàn),甜菜堿廣泛存在于動植物及微生物中,例如谷物中的黑麥、小麥麩皮、藜麥,蔬菜中的菠菜、甜菜根,海產(chǎn)品中的罐裝蝦、魚糜制品,以及肉類、蛋類、豆制品等。此外,關(guān)于甜菜堿的吸收,一方面是來自食物中直接攝入的外源性甜菜堿,另一方面則來自膽堿在肝 臟和腎 臟氧化而來的內(nèi)源性甜菜堿,主要在十二指腸被吸收。
甜菜堿的功能價值
甜菜堿具有多種重要的生理功能,對人體健康和動物生長等具有諸多益處。每日適當(dāng)攝入甜菜堿對人類和動物具有潛在健康益處,對降低同型半胱氨酸(Hcy)水平、促進(jìn)蛋白合成、抑制肝 臟脂肪沉積等有著重要作用。除此之外,甜菜堿還對維持身體正常生理功能、預(yù)防疾病等多個方面發(fā)揮著重要作用。
1、提供活性甲基,降低同型半胱氨酸水平
同型半胱氨酸是一種氨基酸,當(dāng)其在血液中高水平存在時,會增加心臟病、中風(fēng)和其他健康問題的風(fēng)險。甜菜堿可以提供一個甲基,使同型半胱氨酸甲基化為蛋氨酸,從而有助于維持血液中同型半胱氨酸的健康水平。
2、節(jié)約蛋氨酸,促進(jìn)蛋白質(zhì)合成
蛋氨酸是蛋白質(zhì)合成所必需的氨基酸,甜菜堿有利于組織蛋白質(zhì)合成,能夠顯著增加肝 臟和肌肉中粗蛋白含量,從而提高蛋白質(zhì)的利用率,對于運(yùn)動員、健身人群以及需要增加肌肉量的人群具有重要意義。
3、促進(jìn)脂質(zhì)代謝,抑制肝 臟脂質(zhì)沉積
甜菜堿可促進(jìn)磷脂酰膽堿合成,磷脂酰膽堿是極低密度脂蛋白的重要組成部分,而極低密度脂蛋白是把甘油三酯從肝內(nèi)運(yùn)輸?shù)礁瓮獾闹饕问剑虼颂鸩藟A可促進(jìn)肝 臟脂質(zhì)向肝外的轉(zhuǎn)運(yùn),從而抑制肝 臟脂質(zhì)沉積,有助于預(yù)防脂肪肝等肝 臟疾病。
4、調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓,減輕環(huán)境應(yīng)激反應(yīng)
甜菜堿作為重要的有機(jī)滲透壓調(diào)節(jié)因子,能夠增加細(xì)胞的保水性,降低水分子對蛋白質(zhì)的溶解性,從而穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),在食品加工過程中,可幫助食品中的細(xì)胞保持良好的狀態(tài),延長食品的保質(zhì)期。
5、抗氧化、抗炎作用
甜菜堿具有抗氧化作用,可清除體內(nèi)自由基,減少氧化損傷。同時,它還能抑制炎癥反應(yīng),減輕炎癥對身體的損害,對預(yù)防和治療炎癥相關(guān)疾病具有一定的作用。
6、改善腸道功能
甜菜堿可以調(diào)節(jié)腸道菌群平衡,促進(jìn)有益菌的生長,抑制有害菌的繁殖,從而改善腸道微生態(tài)環(huán)境,增強(qiáng)腸道屏障功能,提高腸道對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收能力,預(yù)防腸道疾病的發(fā)生。
7、對心血管系統(tǒng)的保護(hù)作用
甜菜堿可通過降低氧化應(yīng)激、抑制炎癥和降低血壓來有效預(yù)防心血管損傷,有助于維持心血管系統(tǒng)的健康,降低心血管疾病的發(fā)生風(fēng)險。
8、對神經(jīng)系統(tǒng)的保護(hù)作用
甜菜堿已顯示出顯著的神經(jīng)保護(hù)作用,可以減輕認(rèn)知障礙,其機(jī)制包括抑制氧化應(yīng)激和炎癥、改善突觸功能、抑制小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞活化、激活BDNF/ERK以及抑制cGAS-STING通路等,對預(yù)防和治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病具有一定的潛力。
甜菜堿在食品加工領(lǐng)域中的應(yīng)用
甜菜堿在食品加工中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在天然色素、調(diào)味劑、保鮮劑等方面。
1、在天然色素中的應(yīng)用
作為天然色素的穩(wěn)定劑:甜菜堿具有抗氧化作用,能夠清除自由基,減少氧化反應(yīng)的發(fā)生。在天然色素的提取和保存過程中,添加甜菜堿可以有效防止色素被氧化,從而保持其顏色的穩(wěn)定性和鮮艷度。例如,在提取花青素等天然色素時,加入甜菜堿可以提高花青素的穩(wěn)定性,延長其保質(zhì)期。
參與天然色素的合成:甜菜堿可以作為甲基供體,參與一些天然色素的合成過程。在植物細(xì)胞中,甜菜堿能夠為色素合成提供必要的甲基,促進(jìn)色素的合成和積累。例如,在甜菜根中,甜菜堿參與了甜菜紅素的合成,使甜菜根呈現(xiàn)出鮮艷的紅色。
2、在調(diào)味劑中的應(yīng)用
改善風(fēng)味:甜菜堿本身具有一定的甜味,可以作為天然甜味劑使用。在一些食品中,添加甜菜堿可以增加食品的甜味,改善食品的風(fēng)味。例如,在飲料、糖果等食品中,甜菜堿可以替代部分人工甜味劑,提供天然的甜味。
增強(qiáng)風(fēng)味:甜菜堿能夠與食品中的其他成分相互作用,增強(qiáng)食品的風(fēng)味。它可以促進(jìn)食品中香味物質(zhì)的釋放,使食品的香味更加濃郁。例如,在肉類加工中,添加甜菜堿可以改善肉制品的風(fēng)味,使其更加鮮美。
掩蓋不良風(fēng)味:甜菜堿具有一定的掩蓋不良風(fēng)味的作用。在一些食品中,添加甜菜堿可以掩蓋食品中的苦味、澀味等不良風(fēng)味,使食品的口感更加純正。例如,在一些中藥制劑中,添加甜菜堿可以掩蓋中藥的苦味,提高患者的接受度。
3、在保鮮劑中的應(yīng)用
維持細(xì)胞滲透壓平衡:甜菜堿是一種重要的有機(jī)滲透壓調(diào)節(jié)因子。在食品保鮮過程中,添加甜菜堿可以維持食品細(xì)胞的滲透壓平衡,防止細(xì)胞因失水或吸水而受損。例如,在水果和蔬菜的保鮮中,甜菜堿可以保持細(xì)胞的水分含量,延長水果和蔬菜的保鮮期。
抗氧化作用:甜菜堿具有抗氧化作用,能夠清除食品中的自由基,減少氧化反應(yīng)的發(fā)生。在食品保鮮中,添加甜菜堿可以延緩食品的氧化變質(zhì)過程,保持食品的品質(zhì)。例如,在肉類、魚類等易氧化的食品中,添加甜菜堿可以防止食品的氧化變色和變質(zhì)。
抗菌作用:甜菜堿對一些細(xì)菌和霉菌具有一定的抑制作用。在食品保鮮中,添加甜菜堿可以抑制食品中微生物的生長和繁殖,延長食品的保質(zhì)期。例如,在面包、糕點(diǎn)等食品中,添加甜菜堿可以防止食品的霉變和腐敗。
甜菜堿在食品工業(yè)中的創(chuàng)新和具體應(yīng)用
1、糖果類應(yīng)用
在功能性硬糖中添加甜菜堿,添加量一般為0.5%-1.2%,可賦予硬糖獨(dú)特的功能特性,如促進(jìn)新陳代謝等;無糖巧克力中添加甜菜堿,不僅增加了產(chǎn)品的營養(yǎng)價值,還能改善口感;維生素軟糖中添加甜菜堿,可增強(qiáng)營養(yǎng)素的穩(wěn)定性,使軟糖在儲存過程中更好地保留維生素等營養(yǎng)成分。
2、飲料產(chǎn)品應(yīng)用
在運(yùn)動飲料中,甜菜堿可維持滲透壓平衡,替代部分電解質(zhì),幫助運(yùn)動員在運(yùn)動過程中保持身體的水分平衡和電解質(zhì)穩(wěn)定,同時還能抗熱應(yīng)激,降低熱應(yīng)激損傷;在護(hù)肝解酒飲料中,甜菜堿常與奶薊草、姜黃素等復(fù)配,發(fā)揮協(xié)同作用,增強(qiáng)護(hù)肝解酒的效果;在代餐奶昔中,甜菜堿可促進(jìn)蛋白質(zhì)利用,提高代餐奶昔的營養(yǎng)價值,幫助消費(fèi)者在控制熱量攝入的同時,滿足身體對蛋白質(zhì)的需求。
3、乳制品創(chuàng)新應(yīng)用
在發(fā)酵乳中添加甜菜堿,可調(diào)節(jié)乳酸菌的生長和代謝,改善發(fā)酵乳的風(fēng)味和質(zhì)地,同時還能提高乳制品的營養(yǎng)價值,為消費(fèi)者提供更多的健康益處。
結(jié)語
總的來說,甜菜堿作為一種具有多種功效的生物活性物質(zhì),在食品加工中具有廣闊的應(yīng)用前景。在功能性食品方面,甜菜堿能為人體提供營養(yǎng),具有抗氧化、抗炎、調(diào)節(jié)代謝等功效,可用于開發(fā)運(yùn)動飲料等產(chǎn)品。隨著研究的不斷深入,甜菜堿的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑦M(jìn)一步拓展,并為消費(fèi)者提供更多健康、安全的食品選擇。
作者簡介:
辛夷,主要從事食品安全、食品包裝與加工管理工作。
亞精胺是一類生物活性有機(jī)小分子,毒 性低功效強(qiáng),具有抗炎、抗氧化,增強(qiáng)線粒體代謝等功能。機(jī)體內(nèi)亞精胺除外源膳食補(bǔ)充和細(xì)胞生物合成外,腸道菌群代謝也是亞精胺重要來源之一。而且亞精胺還可以和腸道菌群相互作用維持腸道穩(wěn)態(tài),在增強(qiáng)腸道免疫功能方面起到重要作用。
從蛋白質(zhì)到膳食纖維,從維生素到礦物質(zhì),每一種營養(yǎng)素都在維持人體機(jī)能中扮演著獨(dú)特角色。而在眾多功能性成分中,N-乙酰氨基葡萄糖(N-Acetylglucosamine,簡稱GlcNAc)正逐漸走進(jìn)大眾視野。作為一種天然存在于食物中的活性成分,它不僅與人體健康密切相關(guān),更在功能性食品領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊前景。
明日葉是傘形科當(dāng)歸屬多年生大草本植物,因生長旺盛,萌蘗能力非常強(qiáng),今天摘了葉子明天就能冒出新葉的強(qiáng)盛生命力而得名。
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