新食品原料:L-α-甘磷酸胆碱
日前,国家卫生健康委发布“三新食品”相关公告,L-α-甘油磷酸胆碱获批为新食品原料。这意味着,此后L-α-甘油磷酸胆碱可添加至普通食品中,L-α-甘油磷酸胆碱行业迎来了更为广阔的发展空间。
根据各国的批准和使用情况,L-α-甘油磷酸胆碱的食用历史已超过10年。2009年,日本最早将L-α-甘油磷酸胆碱纳入“除非标示药效,否则不被判定为药物的成分(原料)清单”中。此后,美国、加拿大及瑞士等国家相继批准或允许其添加到食品中使用。在美国,L-α-甘油磷酸胆碱被作为“一般认为安全的物质(GRAS)”管理;在加拿大,L-α-甘油磷酸胆碱则被批准作为天然健康产品使用。
基于在其他国家和国际组织的批准使用情况,根据《中华人民共和国食品安全法》和《新食品原料安全性审查管理办法》规定,国家卫生健康委委托审评机构依照法定程序,组织专家对L-α-甘油磷酸胆碱的安全性评估材料进行了审查,并于日前发布相关公告,确认L-α-甘油磷酸胆碱具有安全性,可作为新食品原料使用。
作为一种人体内源性物质,L-α-甘油磷酸胆碱可以穿透血脑屏障,具有极高的生物利用度,是对人体至关重要的优质营养素。“血脑屏障是介于大脑毛细血管丛之间的一种结构致密、类似于‘墙’的结构。L-α-甘油磷酸胆碱极易穿透血脑屏障,在增强记忆、提升思维、缓解焦虑、稳定情绪和增加肌肉力量和耐力等方面具有潜在的益处。”业内专家介绍,L-α-甘油磷酸胆碱已明确的营养作用主要体现在5方面。
GPC在人体会代谢分解成磷酸甘油和胆碱,胆碱可以促进脑中乙酰胆碱的合成和释放来增强记忆、改善思维能力;磷酸甘油作为细胞膜磷脂底物可高效的构建神经元细胞膜,通过加强神经细胞膜的流动性、韧性和强度,激活神经递质信号通路,从而双效提升了神经信号的传导能力。1、是合成乙酰胆碱的重要原料。(前体物质)神经细胞之间的信号传输依托于神经递质的传递。而乙酰胆碱是保证思维活跃、维持大脑与全身协调的关键的化学信使和神经递质。L-α-GPC可以通过促进脑中乙酰胆碱的合成和释放来增强记忆,改善思维。2、促进神经元的修复和再生(神经元对大脑的认知能力和记忆力起着关键作用)L-α-GPC促进神经干细胞的增殖和分化,并且在成熟神经元结构中,有助于保护神经纤维的髓鞘部分,修复神经元轴突结构,促进神经元的修复和再生,提高神经传导能力,改善认知。3、降低脑部神经炎症反应。L-α-GPC可以对抗氧化应激,减少炎症因子释放,如肿瘤坏死因子α[TNF-α]、白细胞介素1β[IL-1β]等,对抗脑部炎症作用,从而显著逆转认知功能的下降,降低神经退行性疾病发病风险。4、促进神经递质释放(如多巴胺(DA)、5-羟色胺(5-HT)和γ-GABA的释放)L-α-GPC能够促进多巴胺的释放,上调多巴胺转运体的表达,提高脑内多巴胺的神经传递,同时提高纹状体及前额叶皮层5-羟色胺的水平;也可显著促进内源性皮层组织γ-氨基丁酸的释放,缓解失眠,从而发挥其抗抑郁、缓解焦虑和稳定情绪的作用。5、促进神经营养因子分泌神经生长因子是一种神经营养因子,可以促进形成新的神经连接。L-α-GPC可以促进多种神经营养因子的分泌,帮助大脑更新和重塑神经环路,提高认识能力,延缓认知衰退。6、促进生长激素分泌。1935年,康塔迪和埃尔科首次在实验中发现了GPC的存在1945年,Schmidt, Hershman和Thannhausers成功从牛胰腺中分离出来了较纯的GPC1948年,Bear和Kates首次合成活性化合物GPC。1990年,在意大利被批准作为治疗阿尔茨海默病和血管性痴呆的药物。1998年,美国医学研究所(Institute of Medicine of the National Academy of Sciences)将胆碱认定为人类必需的营养素,并推荐了膳食胆碱摄入量。2009年,日本批准α-GPC用于治疗由脑血管疾病或退行性脑综合征引起的认知障碍、情绪和行为变化以及老年假性抑郁症。2012年,美国提交GRAS(Generally Recognized as Safe)认证,并被批准用于常规饮料和食品中,作为胆碱的来源。2014年,韩国批准α-GPC用于治疗与脑血管疾病相关的认知障碍。2022年,金久奇GPC申报美国FDA,GRAS认证受理。2023年,加拿大将α-GPC认定为天然健康产品(Natural Health Product),并批准其在补充食品中使用。2024年,沈阳金久奇科技有限公司L-α-甘磷酸胆碱获批中国国家卫生健康委新食品原料行政许可。
L-α-GPC是磷脂酰胆碱PC的前体,磷脂酰胆碱PC是细胞膜的主要结构成分,通过补充L-α-GPC增加磷脂酰胆碱PC,可能提高脑垂体细胞膜的流动性,在垂体水平上产生更大的生长激素释放激素(GHRH)信号传导,从而促进生长激素的分泌,调节机体生长与代谢。L-α-甘磷酸胆碱(L-α-GPC)的制备工艺主要分为 化学合成法 和 水解法 两大类,具体如下:1. 化学合成法通过定向缩合含磷酸基、胆碱基和甘油基的底物制备,核心挑战是引入胆碱基团。主要路线:底物:1,2-异亚丙基甘油 Baer & Kates (1948) 首次用苯基磷酰氯磷酸化,再与氯化胆碱酯化,最后脱保护(路线A)。 Puricelli (1992) 改进为用2-氯-2-氧杂-3,3,2-二氧磷杂环戊烷磷酸化,收率57%(路线B)。 Wang et al. (2023) 改用(R)-缩水甘油和CO₂反应,但需金属催化剂且能耗高(路线C)。 底物:(R)-缩水甘油Park et al. (2010) 通过区域选择性开环反应生成中间体,再经磷酸化和脱保护,收率69%(路线A)。 或直接用POCl₃磷酸化(S)-缩水甘油,再与胆碱甲苯磺酸盐反应(路线B)。 底物:磷酰胆碱(PC-Cl) 主流方法:PC-Cl与缩水甘油开环反应(Liu & Wang, 2020)。 问题:缩水甘油易聚合,PC-Cl成本高。 改进:用更稳定的3-氯-1,2-丙二醇(CPD)替代缩水甘油(Rhee et al., 2011)。 用手性金属催化剂合成稳定的苄基缩水甘油醚(Wang et al., 2023)。以氯化胆碱(ChCl)和POCl₃合成PC-Cl,再与CPD反应(中国法规认可,能耗低)。 2. 水解法从天然磷脂(如大豆磷脂、蛋黄粉)水解制备,更适合食品和医药领域。(1)化学水解催化剂类型:碱金属醇盐(如CH₃ONa):高效但可能断裂P-O键,产生有害副产物。相转移催化剂(如TBAOH):用低毒MTBE替代有机溶剂,但TBAOH成本高且形成复合物难分离。胺类催化剂:叔丁胺或异丙胺在60℃下4小时转化率>98%,可蒸馏回收(Li et al., 2013)。固体催化剂(解决回收问题):硅胶负载CH₃ONa(6次循环后活性下降9%)。季铵碱树脂(可重复6-10次)。煅烧硅酸钠(无毒,3次循环后活性接近100%)。(2)酶水解酶类型:PLA1/PLA2:特异性水解sn-1/sn-2位酰基,但需酰基迁移步骤,效率低。 PLB:直接水解两个酰基键,减少迁移(如酵母PLB在20℃下收率92.7%)。 复合酶:PLA2→PLA1分步添加(120分钟完成,比同步添加效率高)。 优化策略:界面催化:PLA1固定化于金属-表面活性剂纳米复合物(MSNC),加速酰基迁移(10次循环稳定)。 添加表面活性剂:Span 60或Tween 20提高底物溶解度(PC浓度达360 g/L)。 无溶剂体系:水包大豆油乳液,PC浓度200 g/L(Cai et al., 2020)。
科研进展:1. 药理作用L-α-GPC已被证明具有多种药理作用,包括:神经保护作用:L-α-GPC可以保护神经元免受缺血、缺氧和神经毒素的损伤,减少神经元的死亡和血脑屏障的破坏。抗炎作用:L-α-GPC通过激活α7烟碱型乙酰胆碱受体(α7nAChRs),抑制NF-κB的信号转导,减少炎症因子的释放。改善认知功能:L-α-GPC可以增强胆碱能神经传递,改善学习和记忆能力,特别是在老年痴呆症和血管性痴呆等疾病中表现出显著效果。2. 代谢途径L-α-GPC主要通过以下代谢途径发挥作用:磷脂酰胆碱(PC)的合成:L-α-GPC是PC的前体,参与PC的合成和循环。乙酰胆碱的合成:L-α-GPC可以增加乙酰胆碱的合成和释放,增强胆碱能神经传递。3. 临床应用L-α-GPC在临床上已有多种应用:治疗阿尔茨海默病和血管性痴呆:多项临床研究表明,L-α-GPC可以改善这些疾病患者的认知功能和生活质量。改善运动性能:L-α-GPC可以提高运动员的力量和耐力,减少疲劳。肝保护作用:L-α-GPC可以减轻肝缺血再灌注损伤,保护肝功能。4. 未来研究方向未来的研究将集中在以下几个方面:作用机制的深入研究:进一步阐明L-α-GPC在神经保护和抗炎等方面的具体作用机制。临床应用的拓展:探索L-α-GPC在其他神经系统疾病和代谢性疾病中的应用潜力。优化生产工艺:开发更高效、环保的生产工艺,降低生产成本,提高产品质量。
L-α-甘磷酸胆碱(L-α-GPC)的安全性评估主要基于其在临床前研究和临床试验中的表现。以下是一些关键点:1.急性口服毒性测试:在啮齿动物和狗中进行的研究显示,L-α-GPC的口服LD50值分别为≥10 g/kg和≥3 g/kg,表明其在高剂量下仍具有较低的急性毒性。2.亚慢性毒性评估:在为期26周的啮齿动物和狗的亚慢性毒性研究中,剂量高达1000-2000 mg/kg/day(啮齿动物)和300 mg/kg/day(狗)时,未观察到显著的不良反应。3.生殖毒性研究:在怀孕大鼠中进行的致畸性研究显示,即使在高达2000 mg/kg/day的剂量下,也未观察到对胎儿发育的不良影响。4.遗传毒性研究:包括哺乳动物红细胞微核试验、细菌反向突变试验和染色体畸变试验在内的多项遗传毒性研究均未发现L-α-GPC具有致突变性或染色体损伤。5.临床研究:在一项为期6个月的研究中,参与者每天口服1200 mg的L-α-GPC,未报告严重的副作用或毒性。仅有2.14%的患者报告了轻微的不良反应,主要包括胃灼热(0.7%)、恶心呕吐(0.5%)、失眠兴奋(0.4%)和头痛(0.2%)。
尽管如此,仍有一些关于L-α-GPC安全性的担忧,特别是其代谢产物三甲胺N-氧化物(TMAO)可能与心血管疾病的风险增加有关。未来的研究需要进一步评估L-α-GPC在不同人群中的长期安全性和潜在的心血管风险。
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