枸杞属植物中甜菜碱类物质功能价值研究进展与产业化展望△

郑慧丽，郭盛，朱悦，康宏杰，宿树兰，郭兰萍，段金廒*

1.南京中医药大学 中药资源产业化与方剂创新药物国家地方联合工程中心/江苏省中药资源产业化过程协同创新中心/江苏省方剂高技术研究重点实验室，江苏 南京 210023；2.宁夏枸杞创新中心，宁夏 银川 750002；3.中国中医科学院 中药资源中心，北京 100700

茄科枸杞属（LyciumL.）植物种质资源丰富，全世界有80余种，记载有药用或食用价值的有31种[1]。载入《中华人民共和国药典》（以下简称《中国药典》）2020 年版的品种仅有宁夏枸杞LyciumbarbarumL.和枸杞L.chinenseMill.，分别以果实和根皮入药，除果实和根皮外，枸杞叶、枸杞花也均有药用记载。宁夏枸杞为落叶灌木，是我国西北地区的大宗药食同源植物资源，其干燥成熟的果实枸杞子，不仅是宁夏珍贵的中药材，也是世界上许多国家的保健食品。现代药理学研究表明，枸杞子具有多种生物学活性，如调节免疫、延缓衰老、抗氧化、抗炎、降血糖、调血脂、神经保护等作用。甜菜碱（betaine）类物质是枸杞属植物资源中的一种重要的生物碱成分，在枸杞果实、根、茎、叶中均有分布，具有调节脂质代谢、降血糖、抗炎、神经保护等多种生物学活性[2]，是枸杞属药用植物资源发挥保健功效的重要物质基础之一。

本文围绕甜菜碱类化合物在自然界及枸杞属中的资源分布、功能价值发现与利用，结合国内外专利分析，探讨甜菜碱类资源性物质在枸杞产业化发展中的应用价值，以期为宁夏枸杞产业资源潜力的开发和枸杞经济产业链的延伸提供参考。

1 甜菜碱类化合物在自然界及枸杞属中的分布

1.1 甜菜碱类资源物质在自然界的分布

甜菜碱因最初是从甜菜中发现的生物碱类化合物，故得此名，又称N，N，N-三甲基甘氨酸、甘氨酸甜菜碱，解离常数值为2.23，在机体中以两性离子形式存在。甜菜碱作为一种常见的渗透压调节剂，广泛存在于动物、植物和微生物中，其含量通常与生长过程中渗透压胁迫情况相关[3]。甜菜碱是许多食物的重要成分，包括小麦、贝类、菠菜、甜菜、苋菜、藜麦等[4]，现已在28 个科、178 种植物中检测到[5]，一些常见的中药材中也积累有较高水平的甜菜碱，如枸杞子、牛膝、肉苁蓉、锁阳等。

与甜菜碱有化学联系的其他天然产品统称为“甜菜碱类”，这些高极性两性离子化合物的共有特征是其阳离子官能团不能去质子化，并在高pH下保持电荷。植物中存在很多甘氨酸甜菜碱类似物，如脯氨酸甜菜碱（proline betaine）、胡芦巴碱（trigonelline）、丙氨酸甜菜碱（β-alanine betaine）、缬氨酸甜菜碱（valine betaine）、哌可酸甜菜碱（pipecolic acid betaine）、氨基戊甜菜碱（δ-valerobetaine）、N-三甲基赖氨酸（N-trimethyllysine）、砷甜菜碱（arsenobetaine）、γ-丁酰甜菜碱（γbutyrobetaine）和麦角硫因（ergothionine）。De Zwart等[6]对一般食物中的甜菜碱及其类似物的研究结果显示，甘氨酸甜菜碱、脯氨酸甜菜碱、胡芦巴碱是食物中仅有的质量分数＞150 μg·g-1的甜菜碱类化合物。自然界中藜科、禾本科、锦葵科及茄科中甜菜碱的含量较高[7-8]。此外，甜菜碱还可以从贝类、谷物和蔬菜中摄入；柑橘类水果和紫花苜蓿芽中含有脯氨酸甜菜碱和哌可酸甜菜碱[9]；而咖啡豆、鹰豆、扁豆和燕麦片中含有葫芦巴碱；海藻中含有较多的氨基戊甜菜碱和N-三甲基赖氨酸[10]。甜菜碱类似物及其在自然界中的分布见表1，结构式见图1。

图1 甜菜碱及其类似物的化学结构

表1 甜菜碱及其类似物在自然界中的分布

1.2 甜菜碱类资源物质在枸杞属中的分布及含量

茄科枸杞属植物广泛分布于北美、南美、非洲和欧亚大陆的干旱至半干旱地区，我国共有7种3个变种。其中，宁夏枸杞和枸杞被收录入《中国药典》2020年版，分别以果实和根皮入药，称枸杞子和地骨皮。Qian 等[20]对我国分布的宁夏枸杞、枸杞、黑果枸杞L.ruthenicumMurr.、新疆枸杞L.dasystemumPojark.、截萼枸杞L.truncatumY.C.Wang 和柱筒枸杞L.cylindricumKuang et A.M.6 种枸杞果实成熟过程中甜菜碱含量进行测定，结果显示，甜菜碱在果实成熟过程中逐渐增加，并在红果期达到最大。在测定的6 个枸杞红果期果实中甜菜碱含量差异不大，为0.001%～0.018%。

研究发现，宁夏枸杞的果实、花、叶和根中均含有甜菜碱，其中叶片中甜菜碱质量分数为3.92%～6.55%，花中为1.87%～2.16%，果实中为1%～2.8%，根皮中为0.5%～1%[23-25]。本课题组前期对全国不同产区7—8月份采收的94份枸杞子中的甜菜碱含量测定发现，不同产区枸杞子中甜菜碱质量分数由高到低依次为宁夏（1.3%）＞甘肃酒泉（1.28%）＞内蒙古（1.18%）＞甘肃白银（1.09%）=青海（1.09%）＞新疆（1.04%）。张磊等[26]在2011 年对全国不同产区6 月下旬至8 月上旬采收的38 份枸杞子中甜菜碱测定结果显示，河北（1.39%）＞青海（1.19%）＞内蒙古（1.15%）＞新疆（1.11%）＞甘肃（1.10%）＞宁夏（0.53%）。王欢等[27]对不同产区产枸杞子中甜菜碱含量进行测定，结果表明宁夏中宁＞新疆精河＞宁夏同心＞河北巨鹿＞甘肃靖远＞宁夏银川＞甘肃景泰。不同研究人员测定结果之间存在差异，造成以上差异的原因可能与采集的地点及时间不同有关。研究显示，宁夏枸杞中甜菜碱含量随白天平均温度和平均温差的增大而降低[28]，与土壤中盐浓度和肥力因子中的速效磷和速效钾含量呈显著正相关，与有机质无显著相关性[29]。对青海柴达木地区的宁夏枸杞子及黑果枸杞中甜菜碱含量进行测定，结果显示，宁夏枸杞子中甜菜碱质量分数为0.98%～2.19%，高于黑果枸杞中甜菜碱质量分数（为0.82%～1.84%）[30]。刘伟等[31]对不同产地栽培与野生地骨皮中甜菜碱含量进行测定，结果显示，宁夏中卫栽培地骨皮中甜菜碱质量分数最高，为0.904%，河南舞钢野生地骨皮中甜菜碱质量分数最低，为0.138%，整体而言，栽培品种中甜菜碱含量高于野生品。Liu 等[32]首次从枸杞子中鉴定出胡芦巴碱，并对我国不同产区23 批枸杞子样品进行测定，胡芦巴碱质量分数为0.06%～0.08%。

1.3 自然界及枸杞属中甜菜碱的生物合成途径

在高等植物中甜菜碱由胆碱经两步氧化形成，第一步由铁氧化还原蛋白依赖的胆碱单加氧酶（choline monooxygenase，CMO）催化合成甜菜碱醛（betaine aldehyde，BAL），BAL 在烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）依赖的甜菜碱醛脱氢酶（betaine aldehyde dehydrogenase，BADH）的催化下转化为甜菜碱[33]（图2A）。在世界盐生植物中记载了茄科的23 种植物，其中12 种为枸杞属[34]，可以合成甜菜碱，在茄科经济作物中，如番茄、马铃薯、茄子、辣椒和烟草都是非盐生植物，对土壤盐分敏感，天然不积累甜菜碱。氨基醛脱氢酶（aminoaldehyde dehydrogenase，AMADH）催化甜菜碱合成的最后一步，Liu 等[35]通过比较枸杞属植物和茄科作物中AMADH 的BADH 功能残基，发现AMADH1具有较低的BADH 活性，而来自枸杞属中的LbAMADH2具有较高的BADH 活性。在动物中，BAL 由胆碱脱氢酶（choline dehydrogenase，CHDH）催化而来，后经BADH 催化形成甜菜碱[36]（图2B）。许多微生物能够利用胆碱脱氢酶经两步反应催化胆碱生成甜菜碱，在某些细菌及真菌中只能使用胆碱氧化酶（choline oxidase，COD）在氧气存在下直接催化胆碱的4 个电子，氧化生成甜菜碱和过氧化氢，伴有甜菜碱醛中间体产生[37]（图2C）。此外，嗜盐古细菌产甲烷菌、耐盐嗜盐蓝藻和耐盐嗜盐厌氧光合细菌已经被证明可以从简单的碳源，如乙酸盐合成甜菜碱[38]。对嗜盐古细菌产甲烷菌的核磁共振研究表明，甜菜碱可能是由甘氨酸通过一系列甲基化反应合成的，涉及甘氨酸肌醇甲基转移酶（glycine sarcosineN-methyltransferase，GSMT）和肌氨酸二甲基甘氨酸甲基转移酶（sarcosine dimethylglycineN-methyltransferase，SDMT）经3 次N-甲基化生成甜菜碱[39]（图2D）。

图2 甜菜碱及其衍生物的生物合成途径

2 甜菜碱类资源性物质的功能价值发现与应用

2.1 甜菜碱类资源性物质在医药行业中的开发与应用

甜菜碱主要积累于肝脏和肾脏等组织和器官中，在肝脏中充当甲基供体参与将同型半胱氨酸转化为蛋氨酸；在肾脏中作为有机溶质参与机体渗透压调节，控制细胞体积，稳定蛋白质结构，防止细胞过早凋亡。近年来研究表明，甜菜碱具有调节脂质代谢、改善胰岛素抵抗、抗炎、改善线粒体功能等作用，在脂肪肝、冠状动脉粥样硬化、癌症、肾功能不全、糖尿病等多种病理中起保护作用[2]。

1966 年甜菜碱被美国食品药品监督管理局批准为孤儿药（即罕见病药物），用于治疗同型半胱氨酸尿症，正常剂量为6 g·d-1，最高剂量可达20 g·d-1[40]。6 g·d-1或更高剂量甜菜碱单独或与B 族维生素联合使用可以降低血浆同型半胱氨酸水平，部分纠正其他生化异常，从而改善临床状况[41]。甜菜碱盐酸盐能够有效改善胃酸分泌过少患者胃液pH[42]。

研究表明，甜菜碱能够缓解酒精性脂肪肝和非酒精性脂肪肝损伤[43]，可能与逆转胰岛素抵抗和肝脏脂肪变性、延缓内质网应激、恢复线粒体功能有关，但根据现有的临床试验评估结果尚无法判断甜菜碱在治疗非酒精性肝病中的有益作用，有待进一步开展甜菜碱治疗酒精性脂肪肝和非酒精性脂肪肝的大型随机调查研究。

研究发现，心血管疾病患者尿液中甜菜碱排泄量与随访期间新发糖尿病风险之间存在显著的独立线性关系，可以作为评估心血管疾病患者未来发生糖尿病的标志物[44]。此外，甜菜碱干预能够降低阿尔茨海默病（AD）患者中同型半胱氨酸水平，改善AD患者认知障碍[45]。

除了甘氨酸甜菜碱外，Liu 等[32]还从宁夏枸杞子鉴定出了胡芦巴碱。研究表明，葫芦巴碱具有多种药理学活性，包括改善糖尿病、抑制肝癌肿瘤生长、预防非酒精性脂肪肝、缓解中枢神经系统疾病[46]。此外，葫芦巴碱还具有拟雌激素样作用，能够提高地塞米松诱导的大鼠血清钙磷含量、雌二醇水平、骨密度，改善骨结构，防治骨质疏松的进展[47]。胡芦巴碱能够促进棕色脂肪和米色脂肪标志性蛋白和基因的表达，诱导小鼠脂肪前体细胞3T3-L1 白色脂肪褐色化，减少脂肪生成，促进脂肪分解和脂肪酸氧化，具有较好抗肥胖的潜力[48]。

2.2 甜菜碱类资源性物质在食品添加剂中的开发与应用

研究表明，甜菜碱的摄入与体脂、体质量指数和腰围呈负相关[49]；流行病学研究结果显示，我国中老年人血清中甜菜碱质量浓度越高，体质量轻的比例越大[50]；此外，甜菜碱还被认为能够提高运动员肌肉耐力及爆发力，改善促炎细胞因子及白细胞计数，提高运动成绩[51]。提示甜菜碱具有一定的改善体态和抗疲劳作用。

2019年，欧盟批准甜菜碱作为新资源投放市场，可以应用于运动员专用饮料粉和能量饮料，专用于蛋白、谷物及代餐中；用于控制体质量的总膳食替代品及成人的特殊医疗用途食品中。海外专利检索发现，甜菜碱已经被用于新型食品及烘焙食品中。

2.3 甜菜碱类资源性物质在畜禽及水产养殖中的开发与应用

甜菜碱在畜牧业、家禽及水产养殖业中应用广泛，其有提高饲料转化率及胴体质量、改善肉质、缓和应激、提高生产性能等作用。日粮中添加甜菜碱能够提高樱桃谷鸭胸肌质量、减少皮下及腹部脂肪含量、提高肌肉中氨基酸含量及抗氧化酶活性、改善肉质[52]；甜菜碱还能够改善鸡球虫病对肠道的损伤，提高饲料转化率及营养成分的吸收[53]。与正常饮食相比，日粮中补充甜菜碱能使蛋鸡的产蛋率提高4.3%，该作用机制与甜菜碱改变肝脏脂质合成及转运相关基因的表达及甲基化、促进肝脏中蛋黄前体物质合成与释放有关[54]；此外，甜菜碱还能够改变肌肉无氧糖酵解和抗氧化能力，下调血清皮质酮和皮质醇含量，降低肉鸡运输过程中造成的体质量下降及肉质劣变[55]。

甜菜碱可以提高羔羊平均日采食量和日增体质量，降低屠宰后肌肉失水率，提高屠宰后24 h 肉质pH，以及肌肉游离氨基酸和风味氨基酸含量[56]；调节仔猪肌纤维类型和生肌调节基因的表达，改善肉质，提高仔猪的瘦肉率及胴体质量[57]；在泌乳早期饲喂含有甜菜碱的液体补充剂能够改善奶牛泌乳量[58]。

在水产养殖中，甜菜碱作为诱食剂，对多种水产生物具有良好的味觉刺激和诱食效果，可以增加动物食欲及采食率，减少饲料浪费。在饲料中添加0.5%甜菜碱能够提高黄颡鱼体重率和摄食率[59]；促进军曹鱼生长，并有一定的降脂作用[60]。甜菜碱通过维持离子及渗透平衡，促进鲑鱼幼鱼由淡水养殖向海水养殖转移[61]。

2.4 甜菜碱类资源性物质在农作物生产中的开发与应用

甜菜碱能够提高植物对抗应激引起的代谢功能障碍。许多高等植物，特别是藜科和禾本科植物，在受到水分或者盐胁迫时积累大量的甜菜碱，以保护细胞抵抗外界的高盐浓度和极端缺水，使细胞在逆境下仍能发挥正常功能。一些参与甜菜碱合成途径的酶已经被鉴定、分离和克隆，并应用于转基因植物中，以提高植物对盐、干旱和极端温度的耐受性，已经成功应用于经济作物包括烟草、番茄、玉米、水稻、马铃薯和小麦中[2]。此外，甘氨酸甜菜碱能够在光胁迫下稳定番茄光合系统Ⅱ光合放氧复合体结构，减轻高温及光抑制损伤[62]；诱导氧化应激基因的表达，减少盐胁迫下烟草细胞活性氧积累和脂质过氧化[63]；增加小麦叶片K+和Ca2+的积累，提高叶片水势和抗氧化酶活性，减少光抑制，促进生长和提高产量[64]。此外，甜菜碱能够改善重金属胁迫下植物的生长、光合作用、抗氧化物酶活性及养分吸收，减少植物对重金属的吸收和氧化应激，获得更好的生长和产量[65]。

甜菜碱可以降低水果储存中冷冻伤害、褐变和芳香类气味损失。甜菜碱处理能减轻南果梨贮藏期褐变指数，降低褐变发生率，可能与降低果实中脂质过氧化物水平、调节脯氨酸代谢、提高细胞膜完整性有关[66]；甜菜碱可以提高参与酯类合成的脂氧合酶和醇酰基转移酶活性，减少南果梨贮存过程中的香味损失[67]；甜菜碱可以降低番木瓜冷藏期间电解质泄露和丙二醛含量，提高三磷酸腺苷水平和能量代谢相关酶活性，减少番木瓜的冷藏损伤[68]。

此外，甜菜碱还可用于缓解植物病害。甜菜碱处理可提高酵母对青霉菌和灰葡萄孢菌的生物防治，下调苹果采摘后活性氧水平及脂蛋白氧化损伤，改善苹果伤口生长[69]。使用甘氨酸甜菜碱处理黄瓜花叶病毒感染的黄瓜植株后，叶绿素含量、植物激素、内源性渗透保护剂、抗氧化能力等各项生理指标均有显著改善[70]。

2.5 甜菜碱类资源性物质在微生物领域中的开发与应用

甘氨酸作为有机渗透溶剂积累于许多沿海生物中，一些生活在高盐环境中的微生物细胞中可以达到摩尔级浓度，经厌氧微生物代谢后，释放出甲烷[71]。甜菜碱可以显著提高多种工业菌株的性能，如提高经过脱水、储存和再水化过程中的乳酸菌的存活率，以及双歧杆菌的冻干后复苏存活率[72-73]。甜菜碱能够提高大肠杆菌磷酸戊糖途径和L-苏氨酸生物合成途径的代谢通量，提高葡萄糖转化率和L-苏氨酸产量[74]；在高糖浓度或者低氮营养条件下，甜菜碱能够提高混凝芽孢杆菌的乳酸产量[75]；上调假单胞菌维生素B12生物合成途径相关蛋白的表达，促进维生素B12的生物合成[76]。

以甜菜碱为阳离子，氨基酸为阴离子，制备的一种新型天然深层共晶溶剂，能够有效去除木聚糖和木质素，提高纤维素和玉米芯的酶解效率[77]。此外，甜菜碱还可应用于废水处理，能够提高含盐废水中厌氧氨氧化细菌和氨氧化细菌活性，提高废水中总氮和有机物的去除率[78]。

2.6 甜菜碱类资源性物质在化工领域的开发与应用

天然甜菜碱由于没有长的疏水基团而没有表面活性，通过在甜菜碱分子上结合疏水基团，以产生表面活性。基于这个简单的结构，已经产生了一系列甜菜碱类表面活性剂，包括烷基甜菜碱、烷基酰胺丙基甜菜碱、甜菜碱酯、硫代甜菜碱（磺基甜菜碱）和磷基甜菜碱[79]。与其他两性表面活性剂相比，甜菜碱类表面活性剂在水中的溶解度更高，比阴离子表面活性剂性质更温和。酰胺丙基甜菜碱是最重要的两性表面活性剂之一，特别是椰油酰胺丙基甜菜碱，主要用于化妆品和洗涤剂产品，如滚动式除臭剂、隐形眼镜液、牙膏、卸妆液、沐浴露、护肤品、清洁剂、去屑产品和去角质产品及眼部彩妆和防腐剂[80]。

此外，甜菜碱表面活性剂由于其驱油性及酸化转向作用，还被用于油田开采，具有降压增注的作用[81]。除了表面活性外，表面活性剂还与蛋白质相互作用，改变两者的功能性，目前被广泛应用于制药和食品行业[82]。例如，β-丙氨酸甜菜碱与蛋清溶菌酶复合可提高蛋白稳定性和抗菌活性[83]；聚磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯和聚羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯由于具有优良的抗非特异性蛋白吸附性能和生物相容性，被用于药物载体及医用植入体的开发中[84]。

3 甜菜碱类资源性物质在相关领域的专利分析

甜菜碱及其衍生物作为机体重要的营养素，在生活中多个领域均有广泛应用，为了更深入了解甜菜碱相关功能的专利申请情况，笔者通过中国知网（CNKI）专利检索系统，以专利名称中含有“甜菜碱”为检索条件，共获得中文专利723 项，海外专利1573项，并对国内外专利进行了初步分析。

3.1 国内专利分析

从2011 年，我国甜菜碱相关专利申请进入持续活跃期，专利申请数量逐年增加，现在依然在持续增长中（图3）。分析我国甜菜碱相关专利可知，其主要集中于山东、江苏、北京和广东（图4）。723项专利中，发明专利580 项，占比93.77%，授权发明专利共计98 项，占比13.5%，授权专利较少；从专利分布领域看（图5），甜菜碱相关专利主要集中于化学及材料科学领域；从主题词分布（图6）看，该部分专利主要集中于甜菜碱型表面活性剂的合成及应用，如磺基甜菜碱、烷基甜菜碱等。在材料科学领域，甜菜碱被用于抗菌保鲜凝胶、两性高分子抗菌涂料中。此外，甜菜碱聚合物还被应用于水凝胶、纳滤膜及反渗透膜、蛋白纳米微囊的制备。分析甜菜碱在医学及生物学中的应用，发现其主要用于治疗肺动脉高压[85]、多发性硬化症[86]、白癜风[87]，预防及治疗饮食性肥胖的药物[88]开发中，以及用于治疗肌肉萎缩[89]的营养补充剂中。由此可见，随着研究的不断深入，甜菜碱的医疗应用范围有进一步扩大的趋势，在皮肤病及呼吸系统疾病中都有一定的应用。

图3 甜菜碱类物质的中国专利申请趋势

图4 甜菜碱类物质的中国专利申请地区分布

图5 甜菜碱类物质的中国专利申请领域分布

图6 甜菜碱类物质的中国专利主题词分布

3.2 海外专利分析

海外甜菜碱相关专利申请从1990 年左右进入快速增长期，并于2006 年达到年申请最大值后开始下跌（图7）。对甜菜碱的海外相关专利主题词分析结果显示（图8），与国内甜菜碱相关专利申请领域相似，海外市场甜菜碱相关专利也集中于甜菜碱型表面活性剂的开发及应用上。不同之处在于，海外有相当一部分专利是从甜菜提取蜜糖后的废液中回收甜菜碱的制备工艺。此外，甜菜碱在海外市场中还被申请用于新型食品及烘焙食品中，而我国尚未批准甜菜碱用于食品添加剂。我国甜菜碱相关专利在化妆品、生物农药等领域较海外专利少，但在高分子材料中的应用较海外专利多，充分体现了我国甜菜碱相关的高分子材料处于国际较为领先的水平。

图7 甜菜碱类物质的海外专利申请趋势

图8 甜菜碱类物质的海外专利主题词分布

4 讨论与展望

4.1 有效开发利用枸杞资源植物中的甜菜碱类物质，有利于延伸枸杞产业链和拓展其资源价值

甜菜碱类物质的医用价值及饲用价值较高，通过研究其在枸杞属中的分布可知，世界范围内大多数枸杞物种中的甜菜碱类化合物含量尚未明确，有待开发利用。宁夏枸杞作为我国大宗药食同源资源性植物，是我国西北地区重要的经济植物，种植规模不断增长，在收获枸杞子干果时会产生大量的枝条及茎叶资源，若不加以合理利用，将造成巨大的资源浪费。宁夏枸杞叶片中甜菜碱质量分数，为3.9%～6.5%，是获取甜菜碱的优质天然植物来源。此外，枸杞叶中含有大量的粗蛋白、纤维及甜菜碱，具有较高的医用及饲用价值，关于枸杞叶的药用价值在历代本草中多有记载，具有补益、明目、消渴、安神、清热解毒等作用，现在在我国少数民族地区依然有临床应用。对于枸杞叶医用价值的恢复及挖掘有助于更合理地利用这一传统药用资源。将枸杞叶用于鸡、鸭、鹅、牛、羊、猪等禽畜的饲养，能够减少动物疾病的发生，降低肉料比，提高胴体质量及产蛋量。由此可知，通过对世界范围枸杞属物种中甜菜碱的研究，发现优良的甜菜碱来源植物，并对其品种进行合理改良，或可得到优质牧草来源和饲料添加剂原料来源。

4.2 甜菜碱类物质相关专利分析与挖掘，有利于不断提升枸杞资源植物开发利用的深度与广度

甜菜碱类物质可用于抗菌保鲜凝胶及水凝胶剂型中，且具有较好的保湿效果。随着我国消费水平的提高，化妆品行业日益繁荣，植物提取物的护肤品深受广大消费者的青睐，若将枸杞叶中甜菜碱提取物用来抗菌、保湿、平衡渗透压的理念开发成相应的化妆品，应该有较好的市场前景。此外，基于甜菜碱调节脂质代谢及糖代谢的作用，可以开发一种以枸杞叶为原材料的甜菜碱类化合物的减肥产品。基于甜菜碱的专利分析发现，甜菜碱还被应用于心血管疾病、肺动脉高压、白癜风及肌肉萎缩中，可以考虑以枸杞叶为原材料开发相应的药物。

4.3 从甜菜碱类物质的生物合成与生物学角度开展研究，有利于深入认知其潜在资源价值

在水产养殖中，甜菜碱可以作为鱼类的诱食剂，可能是由于甜菜碱自然存在于海底沉积层的细菌及微生物中，是鱼类的天然捕食来源。将甜菜碱应用于反刍动物的饲养，可以提高其生产性能，推测可能与甜菜碱改善反刍动物瘤胃及肠道微生物结构及环境，提高瘤胃及肠道细菌抗逆性有关，此外，还可能与甜菜碱参与蛋氨酸循环、增加动物体内蛋氨酸有关。从甜菜碱的自然分布可知，在一些嗜盐古菌门细菌中发现了较高含量的甜菜碱，用以适应高盐环境；在海洋藻类中，甜菜碱作为渗透压及冷冻保护剂，可以提高藻类对低温、干旱及光胁迫的耐受性。赵百锁团队[90]在嗜热盐碱厌氧菌种发现了甜菜碱合成的基因，并认为该基因表达的蛋白可能具有耐受多种极端环境的特性。由此可见，对甜菜碱在自然界中的多重生物学活性的挖掘，有利于更全面地认识并应用这一化学资源，充分释放其资源价值。

4.4 从甜菜碱类物质的生物合成角度开展研究，有助于构建其生物工程生产体系

尽管在工业上已经实现了以氯乙酸、氢氧化钠和三甲胺为原料通过化学途径合成无水甜菜碱，但是从副产物氯化钠中提纯甜菜碱技术难度较大，设备昂贵、能耗较高，且该反应伴随较高浓度的易挥发、有毒气体三甲胺产生。由甜菜碱的自然资源分布及合成途径可知，生活在海底沉积层中的嗜盐厌氧光和细菌能够利用简单的碳源，通过多步甲基化反应合成甜菜碱，若能够培育相关菌种，获得催化该途径的生物酶，利用基因工程技术，以实现甜菜碱的微生物全合成，加之甜菜碱在日常生活中各行业的广泛需求，利用微生物合成技术替代现有的工业合成，将是一件非常值得进行深入研究的工作。