丙酮酸钙保健价值与制备方法的研究进展

李 明,王宏玉

(通化师范学院 制药与食品科学系,吉林 通化 134002)

随着对丙酮酸钙研究的不断深入，丙酮酸钙除了具有明显的减肥作用外，其它许多功能也逐渐被人们所认知.丙酮酸钙的制备方法也成了目前的研究焦点.本文对丙酮酸钙在保健功能方面的研究进展及生产方法作一综述.

1 丙酮酸及其钙盐的性质

丙酮酸(Pyruvic acid)又称2-氧代丙酸(2-Oxopropanoic acid),为无色至淡黄色液体，呈醋酸香气和愉快香气，沸点165℃，易溶于水，因分子中同时具有羟基官能团，具有许多特殊的化学性质，不稳定，极易被氧化.丙酮酸是有机体内糖类代谢过程中的中间产物，也是蛋白质类与脂类代谢必经的中转站.丙酮酸钙(Calcium Pyruvate)是丙酮酸的钙盐，很稳定，白色结晶粉末，无味，近乎中性，微溶于水.

2 丙酮酸钙的保健功能

2.1 降脂减肥作用

多项研究显示：丙酮酸钙能显著降低胆固醇(TC)，甘油三酯(TG)及瘦素(Leptin)水平[1-2]；降低体重和体脂含量，但不影响肌肉含量及运动能力[3-7]；减少能量堆积，控制脂肪生成[8].

丙酮酸钙降脂减肥的作用机理可能是外源丙酮酸钙的供给，提高了机体丙酮酸钙水平，刺激线粒体,促进三羧酸循环，增加静息代谢率，无效消耗更多的能量所致.

丙酮酸钙在进入人体后，首先被胃分泌的盐酸转换为弱酸——丙酮酸.机体内利用葡萄糖的最主要代谢途径是糖酵解和三羧酸循环过程，可发生在各种细胞.糖酵解过程需在多种酶的参与下经10步反应，才能分解为丙酮酸而后再经丙酮酸脱氢酶复合体作用下生成乙酰CoA参与三羧酸循环.因此,当外源性供给丙酮酸，可避免糖酵解过程中关键酶对丙酮酸合成的限速作用，增强丙酮酸脱氢酶复合体活性，加快丙酮酸向NADH和乙酰CoA的转化，使三羧酸循环得以不断进行，释放出大量的能量.从而可能会抑制从膳食中吸收过多能量而避免脂肪的合成.另一方面，活跃的三羧酸循环可加速脂肪动员,脂肪动员产生的甘油和脂肪酸，在氧和丙酮酸供给充足的条件下，分解成二氧化碳和水释放出大量能量.

另外，也有研究显示，丙酮酸钙能控制体重增长，降低脂肪酸含量，可能是通过调节肝脏 ACCαmRNA转录水平和增加机体能量消耗实现的[9].

2.2 增强耐力

美国匹兹堡大学的研究表明，志愿者连续服用七天丙酮酸钙后，进行体能测试，受试者耐力至少增加了20%[2].

崔黎黎[10]，郭宇[11]等研究显示，补充丙酮酸钙可通过提高运动前肌糖原和肝糖原水平及抵抗部分 ATP酶的失活来增强耐力，通过清除H2O2和提高GSH抗氧化能力来增强小鼠抗氧化损伤能力.

2.3 良好的营养保健补充剂

丙酮酸钙是一种良好的钙补充剂,含钙量约21.5%，比葡萄糖酸钙要高得多，更重要的是丙酮酸钙的阴离子为丙酮酸根离子，它的代谢是通过参与细胞能量代谢过程而完成.在代谢的过程中，丙酮酸根离子进入细胞，参与有机代谢，不会增加肝肾的负担，不影响机体对蛋白质的贮存[12].

陈永亮[13]等人研究得出，补充丙酮酸钙能明显降低急性运动性肝损伤 NO和线粒体 Ca2+浓度,可预防和治疗运动性急慢性肝病.

杨俊花[14]等人研究显示，在日粮中添加一定量的葵花油和丙酮酸钙可以提高反式油酸的积累,为组织内源合成共轭亚油酸提供前体.

2.4 抗氧化作用

丙酮酸具有明显的抗氧化能力.丙酮酸是一种极好的过氧化氢的清除剂.丙酮酸能抑制对离体鼠心脏缺血再灌注过程中谷胱甘肽还原酶、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性的正常衰减过程，这些酶是保护机体免受脂质过氧化损害酶系统的主要成员.通过防止自由基的伤害，丙酮酸可防止心肌细胞缺血性或缺氧性损伤，促进心脏功能恢复[15].

2.5 改善心脏功能，降低血液中低密脂蛋白(LDL)的含量

由于丙酮酸是直接作用于细胞线粒体，能及时供给心肌活动所需的能量，改善心肌泵血能力，从而延长心脏的寿命.造成心脑血管疾病的主要因素是血液中低密度脂蛋白(又称低密度胆固醇)含量的增加.丙酮酸根离子可以与低密度脂蛋白作用，促进其分解，能有效地预防高血脂及相关疾病的发生[12].

3 丙酮酸钙的生产

3.1 天然提取

天然提取法可以从果蔬中提取，但在实践中都因成本高、产率低而被放弃[2].

3.2 化学合成

(1)氧化生产丙酮酸.由于乳酸属于α一羟基酸, 其羟基比醇羟基更易被氧化.实际生产中所采用的催化剂(activator)根据生产工艺不同，采用的可能是Pt、Pd、FePO4、Ag、KMnO4、托伦试剂(AgNO3+NH3H2O)等[2,12].

(2)酸失水脱羧生产丙酮酸.该法是由酒石酸与焦硫酸钾(或硫氢酸钾)反应，得到丙酮酸.

酒石酸钾法生产的丙酮酸适合用于生产有机合成原料和生化试剂.该方法最大缺点是污染严重，生产成本高[2,16].

3.3 发酵生产

利用微生物发酵生产丙酮酸选用的微生物有酵母菌、担子菌、霉菌、放线菌以及细菌.该技术的关键是要筛选出维生素B1(硫胺素)缺陷型的菌株，以限制丙酮酸代谢进入三羧酸循环前的氧化脱羧，使生成乙酰CoA的速率降低，即TPP(丙酮酸氧化脱羧酶系)循环中丙酮酸的代谢速率降低，使丙酮酸形成积累，再加以分离.采用发酵法生产的丙酮酸相当于天然产物，无毒副作用可应用于减肥剂的生产[12].

3.4 蛋壳灰化制备丙酮酸钙

盛淑玲[17]等以蛋壳为原料制备丙酮酸钙的工艺条件进行了研究.最佳工艺条件为：鸡蛋壳在1000℃温度下煅烧2h，1g蛋壳粉加10 mL水，用6 mol/L的丙酮酸7～8 mL在50～60℃温度下进行中和反应，制得产品，产率可达95%以上，丙酮酸钙含量为87.6%.这与张富捐[18]研究结果基本相同.

段旭光[19]等人研究得出，5.6 g蛋壳煅烧灰粉后加55 mL水和0.08 mol丙酮酸、在65℃下搅拌(速度为400 r/min)反应时间1 h，产率可达95%.

该法生产丙酮酸钙所用原料为纯生物组织-鸡蛋壳，无毒、无害.而丙酮酸又是机体正常的代谢产物.因此该法生产出来的丙酮酸钙安全性极高，可用于食品和药物.

3.5 丙酮酸、生石灰中和法

李辉[20]等用丙酮酸、生石灰为原料, 经中和反应、分离、干燥等工艺过程制得丙酮酸钙含量在99%以上，其分析结果显示产品质量符合卫生标准.该方法工艺简单，投资少，成本低，回报高，应用前景广阔.

3.6 固-固反应法制备丙酮酸钙

王天元[21]等以丙酮酸钠和CaCO3·H2O为原料，等量混合，加入少量丙酮，在玛瑙钵中研磨使之充分反应后，用稀氨水洗涤6次，减压真空干燥得丙酮酸钙成品.因该法所得丙酮酸钙纯度不高，但产品粒度可达微米级，适合化妆品生产要求，所以在化妆品及卫生用品方面会有很好的发展前景.

4 展望

现在丙酮酸钙在国内外降脂减肥食品方面已有开发.例如在国内，刘颖[22]等以丙酮酸钙和L-肉碱原料，以咖啡溶液为载体研制出的速溶减肥咖啡饮料，显示出了明显的降血脂功能及一定的减肥作用；薛晚利[23]等以丙酮酸钙和壳聚糖为主要原料研制的丙-聚胶囊，显示了明显的减肥作用和一定的降血脂功能.但在耐力开发方面仍是空白.所以可与焦糖色甜味剂、酸味剂等配伍制成无热量含汽运动专用功能饮料, 或与螺旋藻制成体能块.鉴于在此方面国内研究几近空白, 所以丙酮酸钙作为有机钙盐的开发前景相当广阔.

参考文献：

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