베타인 (Betaine)

명아주과 사탕무우(Beta vulgar is L. var. rapa)의 당밀을 분리정제하여 얻어지는 물질로서 주성분은 베타인(C5H11NO2 = 117.15)이다.

 

 

식품첨가물공전에 정의된 내용

https://foodsafetykorea.go.kr/foodcode/04_03.jsp?idx=157

 

한글표시사항

제품명 : 베타인 (BETAINE ANHYDROUS)

제품유형 : 식품첨가물
수입판매업소명 : ㈜티오에프
제조회사 : FINNFEEDS FINLAND LTD.
원료명(성분명)및 함량 : 베타인 100%
중량 : 20KG(NET WEIGHT)
포장재질 : 내포장 (폴리에틸렌), 외포장 (종이)
사용 용도 : 식품 첨가물 및 원료
생산국명(원산지) : 핀 란 드

 

1. Betaine란?

베타인은 메틸기를 세개 가진 아미노산이다. 분자구조로 보았을 때 글리신에 메틸기가 세개가 부착되어 있는 형태이다. 주로 생체내 생리작용은 생화학 반응에서 중요한 메틸공여체(methyl donor)로 작용하고, 특히 homocysteine fighter(호모시스테인은 최근 연구에서 혈액순환 관련 및 암 등의 유발 인자로 부각되고 있다)로 많은 연구가 진행되고있다. 화학식은 C5H11NO2이고, 분자량은 117.5이다. 이 성분이 들어있는 식품으로는 사탕무우, 브로콜리, 어류, 굴, 조개, 구기자, 콩과식물 등이다. 구기자의 간에 대한 보호적인 역할은 최근 구기자내에 함유되어 있는 베타인으로 밝혀졌다. 베타인은 사탕무우에 0.2%~0.3% 정도 함유된 것을 추출, 정제, 농축, 결정화 과정을 거쳐 식품에 안정성 있게 제조된 식품 첨가물이다.

 

Betaine(Trimethylglycine)은 척추동물에서 최고의 methyl group donor로 작용하는 물질

Methyl기는 transmethylation cycle을 거쳐서 S-AM, methionine의 생산에 원료로 사용되어 신체내의 대사와 항상성 유지에 큰 역할을 담당

* S-AM은 100개 이상의 효소에 methyl기를 제공함

* 척추동물에 있어서 Methyl기는 합성능력이 미비하여 betaine, methione, choline의 형태로 반드시 음식으로 섭취하여야 함.

 

2. Betaine 기능

1. 탁월한 간 보호작용

지방간(알콜성, 비알콜성) 예방 및 치료.

2. 지질대사

고지혈증 예방 및 치료

심혈관질환(동맥경화증, 뇌졸증) 효과

3. 신경질환

Homocystinuria에 의한 정신발달저해, 안구돌출증, 폭력적 행동, 척추측만, 골다공증의 증상 개선 및 예방

Alzheimer's disease, 정신분열, 자폐증, 우울증, 발작 등의 신경계 질환 증상개선.

 

* SAM은 신경전달물질, carnitine(지방대사 관련물질), phosphoatidylcholine(생체막 구성성분), myelin(신경섬유 관련물질)으 합성에 관여

4. 관절염

류마티스 관절염치료제 (Methotrexate)의 부작용치료

 

 

 

생체내 메틸 공여체(methyl donor)로써의 역할

베타인의 기능은 콜린, 엽산, 비타민 B12와 밀접하게 관련되어있다. 이러한 화합물들은 모두 화학적 반응에서 필요한 메틸공여체로써의 기능을 한다. 베타인과 가장 밀접하게 연관된 화합물이 콜린인데, 콜린(tetramethylglycine)은 4개의 메틸그룹을 가지고 있어서 다른 분자들에게 메틸기를 공여하게 되면 베타인(trimethylglycine)으로 전환된다.

 

베타인에 의한 메틸 그룹의 공여는 간기능 정상화, 세포 복제, 무독화 반응들에서 중요하게 작용한다.

 

메틸 공여(methyl donor)와 메틸레이션(methylation)

메틸레이션(methylation)은 화합물들 간의 메틸기 전달에 대한 자연적인 과정이다. 이러한 반응은 여러 가지 대사과정에서 각종 화합물들을 activation, recycling, detoxyfication, protection 시키는데 관여한다. 생체내 메틸레이션 감소는 심혈관계 질환, 뇌질환, 간질환, 암 등의 발현에 중요한 factor로서 역할을 한다. 메틸레이션은 1초당 10억 번 정도 일어나는 생화학적으로 중요한 반응이다. 최근 DNA에 대한 메틸 그룹의 코팅은 노화, 항암, 산화, 유전적 손상에 대해 보호적인 역할을 하는 것으로 밝혀졌다. 따라서 생체내 메틸 공여체(methyl donor)의 존재와 농도는 각종 질환들의 발생에 깊게 관여하는 것으로 최근의 연구에서 확인되고 있다.

 

베타인은 메틸 공유체로서 가장 안전하고 우수한 물질로서 브로콜리나 사탕무우에 많이 존재한다. 외국의 제품 중에 브로콜리를 이용한 제품 등은 베타인의 메틸공여 작용에 대한 생리적 역할에 기초하여 설계된 제품이라 할 수 있다.(브로콜리는 항암식품으로 외국에 많이 소개되고 있다.)

 

 

심혈관계의 risk factor인 호모시스테인(homocystein) 농도 저하

최근의 연구를 볼 때, 심혈관계에서 가장 중요한 요소로 콜레스테롤 농도 증가와 고혈압 같은 고전적인 factor 외에 호모시스테인을 지목하고 있는데, 심장발작, 혈전형성, 골다공증, 염증질환, 알츠하이머, 당뇨병 등에서 위험한 인자로 속속 밝혀지고 있다. 따라서 호모시스테인을 줄이는 방법이 각종 악성 질환들의 예방에 있어서 중요한 요소로 여겨지며 이와 관련한 많은 연구들이 활발히 진행되고 있다.

 

베타인은 동맥경화나 골다공증 등을 야기시키는 호모시스테인(아미노산 분해 과정 중에 발생되는 toxic substance)의 혈중 농도를 저하시키는데 중요한 역할을 한다. (대부분의 메틸공여체들이 이러한 역할을 수행한다.) 앞서 기술한 것처럼 베타인과 유사한 메틸공여체인 엽산, 비타민 B12 등은 호모시스테인 농도와 관련해 조절적 역할을 하지만, 호모시스테인 농도가 증가된 어떤 사람의 경우에는 베타인의 투여에서만 그 저하 효과가 관찰되곤하여 그 역할적 특징에 있어서 다른 차이점을 보여준다.

 

아미노산의 일종인 메티오닌은 그 메틸기를 소실하여 호모시스테인으로 전환되는데, 육류, 달걀 등의 메티오닌이 많은 음식을 섭취할 경우 호모시스테인 농도가 올라간다는 연구들이 확인되고 있고, 이러한 높은 호모시스테인은 과일이나 야채, 비타민 C 같은 식품을 섭취할 경우 그 농도가 저하되는 연구도 동시에 확인되고 있다. 이러한 호모시스테인과 관련한 대사적 중요성에서 최근 베타인과 같은 메틸공여체의 섭취는 각종 질환들의 개선 측면에서 긍정적인 평가를 받고 있다. 앞서 언급한 호모시스테인을 줄일 수 있는 식품들을 자주 또는 많이 섭취하지 못하는 경우에는 베타인의 섭취로 그 개선효과를 상당히 기대할 수 있는 점에서 유용한 식품소재로 주목받고 있다.

 

지방간을 치유하거나 예방

동물실험에서 베타인의 투여는 화학적 물질에 의한 간 손상을 예방하는 것이 관찰되었는데, 특히 알코올에 의한 간손상의 첫 번째 단계인 간의 지방 축적이 베타인의 lipotropic factor로 인해 억제되는 것이 몇몇 사람들을 대상으로 한 임상실험에서 유의성있게 관찰되었다.

(alcohol-induced fatty liver disease) 독일, 프랑스, 이태리 등에서도 이런 유사한 연구들이 계속 시도되어 동일한 연구결과를 얻어냈다. 최근의 알코올 질환에 대한 연구에서는 베타인이 가장 cost-effective 한 treatment 라는 것이 확인되어 비용 절감 면에서 긍정적으로 평가되었다.

 

항암제로써의 역할

최근의 연구에서는 젊은 사람보다 노화된 사람의 DNA에서 methylation level이 낮다는 것이 밝혀졌다. 암은 보통 암유전자라 불리는 oncogene의 발현 여부에 따라 암의 진행과정이 결정된다는 것이 최근의 암연구의 속설로 알려지고 있다. 이러한 cellular biology 연구를 통해 확인된 oncogene expression의 중요성은 식생활과 관련하여 상당히 흥미로운 방법의 변화를 유도하는데 즉, oncogene의 발현 정도를 줄일 수 있는 식품의 섭취는 암 예방의 새로운 시도로 선진국에서는 진행되고 있다는 것이다. 암유전자의 발현 여부는 DNA에 대한 methylation정도에 따라 틀리다는 것이 점점 밝혀지고 있고, 이러한 메틸레이션을 조절할 수 있는 식품의 섭취가 암의 진행에 대해 효과적인 방법일수 있다는 것이 주목을 끌고 있다. 이밖에도 DNA의 메틸레이션 정도는 당뇨와 같은 여러 질환들과도 밀접한 관련성을 가지고 있고, 이를 통한 새로운 치료 방법의 접근도 시도되고 있는 실정이다. 베타인은 우수한 메틸기의 공여체보다 안전하면서 값이 싸고, 특히 메틸기 공여에 대한 작용 외에도 다른 여러 가지 부수적인 효과를 거둔다는 측면에서 베타인의 중요성이 부각되고 있다.

 

우수한 항산화제 역할

베타인의 메틸기는 많은 생화학적 반응에서 일어나는 전자 전달과정에서 유용한 항산화 역할을 하는데, 활성산소와 같 유해산소들을 소거하여 세포내 손상들을 상당부분 억제하는 것으로 밝혀지고 있다. 따라서 베타인은 메틸기 공여뿐만 아니라 세포내 산환환원 과정의 전자 전달에 있어서도 훌륭한 역할을 하는 화합물이라 할 수 있다.

 

우수한 보습 역할

베타인은 물을 흡수, 유지하는 성질이 있어 훌륭한 보습제로 이미 많은 화장품들에서 그 활용성이 활발하게 이루어지고 있다. 최근에는 구강건조증에도 이러한 베타인의 기능성을 적용한 제품들이 개발되어 화제를 일으키고 있다.

 

 

3. 베타인의 생리적 역할을 위한 섭취량은?

알코올성 지방간 환자들을 위해서는 1회 1~2그램 정도를 일일 3회 처방하고, 그 이하의 양은 일반적인 간기능 개선이나 혈액순환 개선에 있어서 보조적인 목적으로 처방하곤 한다.

 

 

 

4. 베타인의 안전성

식품 첨가물로서 베타인은 사탕무우와 같은 천연 식물로부터 추출된 것이기 때문에 현재까지 어떠한 부작용도 관찰된 적 없고, 이미 알려진 약물과의 병행 섭취에 있어서도 부작용이 없는 것으로 나타났다.

 

 

5. 베타인의 기능성 요약

1) methyl donor

- 각종 화합물의 메틸기 공여를 통한 무독화 반응과 DNA의 메틸레이션 조절

 

2) cardiovascular health

- 호모시스테인 농도의 조절(현관 흐름 개선과 동맥경화 등으로 진행을 억제)

 

3) anticancer effect

- oncogene(암유발 유전자)의 발현 조절(coating of methyl group on DNA)

 

4) liver function improvement

- 간의 지방 축적을 억제(지방간으로부터 간경화, 간암으로의 진행을 억제)

 

5) antiaging

- 노화유전자의 DNA methylation control(유전적 노화과정의 억제)

 

6) antioxidant

- 전자전달계로부터 빠져나온 전자들의 유출을 방지(면역관련 각종 염증 반응들의 부작용을 최소화)

 

7) excellent wetting substance

- 물 흡수성을 통한 수분 보호(세포내 수분 증대를 통한 피부 노화 방지)

 

8) 기타

- 당뇨병, 지방간, 간암, 골다공증, 염증질환, 알츠하이머, 심혈관계 등의 질환 개선 등에 관해 활발한 연구가 진행

 

 

6. 베타인의 화학적/물리적 성질

용해성.

베타인은 물과 알콜에 녹지만, 그 외의 유기용매에서는 거의 녹지 않는다. 용해도는 물에 대해서 160g/100ml, 매탄올에 대해서 55 g/100 g, 에탄올에 대해서8.7 g /100 g으로 알려져 있다.

안정성.

베타인의 용점은 293도이다. 베타인은 안정적인 물질로, 200도이하에서는 분리되지 않으며, 융해에 가깝게 가열하면 일부는 지메치르아미노산메칠로 성질이 바뀐다. 베타인의 결정수는 100도에서 사라진다. 이 점에서 베탄인이 조리나 식물가공의 조건에서 안정적이라고 말할 수 있다.
베타인은 화학적으로는 효소에 대해서도 저항성의 높고 안정적인 물질이다. 0.03M의 KMnO4용액중에 베타인을 10일간 넣어 두어도 산화하지 않는다. 황산과의 반응에서는 다른 아미노산이 분해되어도 분해되지 않는다. 알칼리공존하에서 200～220도 까지 가열하면 분해가 되어, 토리메칠아민을 생성한다.

베타인이 분해되어 생긴 토리칠아민이 생선냄새의 원인이라는 설이 있지만, 일반적인 조리나 식품가공조건에서는 이러한 변화는 예상되지 않는다.

 

 

7. 베타인의 관련논문

 

LITERATURE

 

▷ Barak AJ, Tuma DJ. Betaine, metabolic by-product or vital methlating agent?

Life Sci. 1983; 32:771-774.

▷ Barak AJ, Beckenhauser HC, Tuma DJ. Betaine effects on hepatic methionine

metabolism elictied by short-term ethanol feeding. Alcohol. 1996; 13:483-486.

▷ Barak AJ, Beckenhauser HC, Tuma DJ. Betaine, ethanol and the liver; a review.

Alcohol.1996; 13:395-398.

▷ Barak AJ, Beckenhauser HC, Badakhsh S, Tuma DJ. The effect of betaine in

reversing alcoholic steatosis. Alcohol Clin Exp Res. 1997; 21:1100-1102.

▷ Brower IA, Verhoef P, Urgert R. Betaine supplementation and plasma

homocysteine in healthy volunteers. Arch Inter Med. 2000; 160:2546-2547.

▷ Davies SEC, Chalmers RA, Randall EW, lles RA. Betaine metabolism in guman

neonates and developing rats. Clin Chim Acta. 1988; 178:241-250.

▷ Gahl WA, Bernardini l, Chen S, et al. The effect of oral betaine on vertebral

body bone density in pyridoxine-non-responsive homocystinuria. J Inher Metab

Dis. 1988; 11:291-298.

▷ Holme E, Kjellman B, Ronge E. Betaine for treatment of homocystinuria caused

by methylenetetrahydrofolate reductase deficiency. Arch Dis Childhood. 1989;

64:1064.

▷ Junnila M, Barak AJ, Beckenhauer HC, Rahko T. Betaine reduces hepatic lipidosis

induced by carbon tetrachloride in Sprague-Dawley rats. Vet Hum Toxicol.

1988; 40:263-266.

▷ Junnila M, Rahko T, Sukura A, Lindberg L-A. Reduction of carbon tetrachloride

-induced hepatotoxic effects by oral administration of betaine in male Han:

Wixtar rats. A morphometric histological study. Vet Pathol. 2000; 37:221-238.

▷ Koskinen E, Junnila M, Katila T, Soini H. A preliminary study on the use of

betaine as a cryoprotective anent in the deep freezing of stallion semen.

Zentralbl Veterinarmed A. 1989; 36:110-114.

▷ Millian NS, Garrow TA. Human beraine-homocysteine methyltransferase is a zinc

metalloenzyme. Arch Biochem Biophys. 1998; 356:93-98

▷ Smolin LA, Benevenga NJ, Berlow S. The use of beraine for the treatment of

homocystinuria. J Pediastr. 1981; 99:467-472.

 

 

NOW Foods Betaine HCL – 120 Caps

Swanson Betaine HCl

 

Betaine HCL With Pepsin - Country Life - 250 - Tablet

BETAINE HCL 650MG - 90 TABS

Searching in Google