HMB作為功能性食品的開發和應用
HMB是人體必需氨基酸亮氨酸的中間代謝產物。本文概括了HMB的理化性質和卓越的生理功能，展示了多種不同劑型與在功能性產品中的應用，說明了HMB潛在的巨大市場價值和提升空間。
一、HMB的來源及代謝
HMB是β-羥基-β-甲基丁酸鹽（β- hydroxy -β- methylbutyrate）的簡稱，廣泛存在於廣泛存在於動植物中，如紫苜蓿、柚子和鯰魚等。HMB是人體必需氨基酸亮氨酸的中間代謝產物，人體自身也可產生少量HMB。在正常飲食情況下，人體大約每天產生300～400毫克，其中90%來源於亮氨酸的分解代謝。
研究表明，人體內約5%~10％的亮氨酸在人體內通過兩種代謝途徑生成HMB：一種是亮氨酸在肝臟或其他組織內經轉氨基作用生成α-酮異己酸（KIC），α--KIC在肝臟線粒體中，經α--酮酸脫氫酶的氧化不可逆地生成異戊醯基乙醯輔酶A，進一步代謝生成HMB；而另一種則是在肝臟細胞內，α--KIC在雙加氧酶的催化下直接生成HMB[1]。人體攝入HMB後有2條排泄途徑：1）直接通過尿液排出體外，尿液中HMB濃度與血漿中HMB濃度呈正比。2）經催化生成HMB-CoA，再酯化成HMG-CoA，最終合成膽固醇，用於修復機體組織，維持細胞膜完整性[1]。
人體口服HMB鈣後，血清HMB到達峰值時間與服用劑量有關，一般在60~120分鐘範圍內，其半衰期約為2.5小時，血漿HMB濃度在服用9小時後可恢復至起始水平，14%~27%的HMB通過尿液排出[2]。
二、HMB促進肌肉健康作用的發現
1992年，Steve Nissen等發表的一項研究首次證明了在哺乳動物體內HMB是亮氨酸的正常代謝產物，即HMB由亮氨酸/α-KIC直接代謝產生，並且該代謝途徑可能占亮氨酸代謝的2%~10%[3]。Nissen等在動物研究的基礎上，首次提出了亮氨酸在人體內通過α-KIC代謝的產物HMB具有抑制蛋白分解作用的假設。1996年，他的研究團隊發表的臨床研究顯示，進行抗阻力訓練期間補充HMB可以減少尿液中的3-甲基組氨酸，表明HMB可以緩解高強度訓練引起的肌肉損傷，減少或者延緩蛋白的分解[4]。一項2007年發表的體外研究證實，HMB可上調mTOR/p70S6k通路等，表明HMB促進蛋白合成的作用機制與亮氨酸類似，且HMB作用更強[5]。
HMB對蛋白代謝的作用成為越來越受關注的研究領域，大量相關的基礎研究和臨床研究相繼發表。最新研究顯示，HMB通過多種作用機制影響機體的蛋白代謝，從而達到增加蛋白合成和減少蛋白分解的作用[6]。
隨著研究的不斷深入，HMB的應用領域也越來越廣，從提高運動人群的運動成績和改善運動恢復，到增加老年人的瘦體重和肌力，以及改善臨床腫瘤、創傷等患者的生活質量等等。
三、HMB在功能性食品的應用
a)在肌肉衰減綜合征中的應用
流行病學研究顯示，人體的骨骼肌隨年齡的增加而不斷的衰減。2010年老年肌肉衰減綜合征歐洲工作組(European Working Group on Sareopenia in Older People，EWGSOP)發表的報告將肌肉衰減綜合征定義為：「老年人骨骼肌質量和骨骼肌力量及功能下降的一種病徵」[7]。老年人肌肉減少後活動能力降低，完成行走、登高、坐立、舉物等日常動作困難，並逐步發展到活動障礙，易摔倒骨折，甚至喪失自理生活能力，給社會和家庭帶來沉重的經濟負擔。
已有研究表明，補充HMB對老年人群的肌肉量、力量和功能有積極影響。一項隨機、對照、雙盲和平行試驗研究了HMB對健康老年人瘦體重和身體功能的影響[8]。該研究納入24名健康老年人（女性20名，男性4名），自卧床前5天到卧床結束期間補充HMB鈣鹽1.5克，每日2次，結果顯示對照組因卧床導致瘦體重顯著下降（2.05±0.66千克; p=0.02），補充HMB則防止因卧床所致的瘦體重下降（ 0.17±0.19千克; p=0.23）。因此，健康老年人10天卧床期間每日補充HMB可維持肌肉量。
Vukovich等研究了補充HMB對31 位70歲老年男性和女性體成分和肌肉力量的影響[9]。將受試者隨機分為HMB組14人（HMB 3克/天）和安慰劑組17人（米粉3克/天）。所有受試者每周5天鍛煉，其中非連續的2天為力量訓練，採用Badger健身器械，在最大負荷70%的狀態下，做10-12次的升舉運動，共做2組；其餘3天做60分鐘散步和拉伸。8周後，上身力量增加近15%，下身力量增加約20%，兩組間無顯著性差異；HMB組瘦體重顯著增加了0.8千克，安慰劑組無變化。因此在相對短期內補充HMB可降低運動期間老年人體脂，增加瘦體重，有效改善體成分。
Flakoll等研究了補充HMB而無運動干預對老年人的影響[10]。將62歲以上50名受試者隨機分為HMB組（HMB 2克/天，精氨酸5克/天和賴氨酸1.5克/天）和安慰劑對照組，干預12周。採用生物電阻分析法和Bod Pod體成分測量儀檢測瘦肉組織含量，HMB組增加了0.7千克（P=0.08），安慰劑組無變化；此外，HMB組相比安慰劑組「起立—行走」時間減少了2.3秒，大腿伸肌力量增加了3千克，握力顯著增強。以上身體機能的改善情況表明，補充HMB對老年人有積極影響。
b)在運動營養中的應用
Nissen等人在一項抗阻力訓練研究中，首次研究了口服不同劑量的HMB對於肌肉質量的調節作用。41名男性受試者分別補充、1.5、3g/天的HMB，並且進行持續3周的抗阻力訓練，研究人員通過檢測尿液中3-甲基組氨酸的排出量，發現補充HMB能夠顯著減緩運動相關的肌肉蛋白分解（降低27%）；同時，也通過肌肉損傷指標CPK（肌酸磷酸激酶）和LDH（乳酸脫氫酶）水平的降低，表明HMB具有減輕肌肉損傷，縮短恢復時間的作用[4]。
對於耐力運動的人群，補充HMB能提高有氧耐力以及運動成績的積極影響。Vukovich和Dreifort就補充HMB對於自行車運動員最大耗氧量的影響進行了研究，4名平均訓練量為每周300英里的一級競技自行車手分別服用3gHMB、3g亮氨酸和3g安慰劑，結果顯示，HMB的補充使最大耗氧量增加了4%，使達到最大耗氧量的所需時間增加了3.6分鐘[11]。16名大學生每周跑步3次，試驗組每人每日攝入HMB 3 g ，結果顯示HMB 增加最大耗氧量7.1%，並改善呼吸補償點4.9 %，幫助運動員承受更長時間的高強度活動[12]。
健美運動員和體重分類的運動員往往會為參加比賽而進行限制能量的攝入，骨骼肌會被消耗，導致瘦體重和運動表現的下降。在一項關於柔道運動的研究中，女性運動員在能量限制期間服用3gHMB 3天後，體重與體脂率都明顯降低；在對照組中，爆發力的峰值下降了近11%，而HMB組只有5%；同時，HMB的補充防止了能量限制導致的握力損失（+2.8% vs. -3.8%）[13]。這些研究結果表明，對於適度限制體重的人群，補充HMB可以在減少體脂的同時維持肌肉量、爆發力和力量。
大量的研究結果都已經證明了補充HMB在運動營養中的重要作用，2013年國際運動營養學會（ISSN）對HMB在運動營養方面的文獻進行了綜述，得出如下觀點：HMB可緩解訓練及非訓練人群因練習導致的骨骼肌損傷，促進肌肉修復；HMB 可促進訓練及非訓練人群的骨骼肌增長，增強肌肉的強度和力量；合理的鍛煉計劃配合攝入HMB減少脂肪量；鍛煉開始前補充HMB，持續兩周，可起到最佳效果；HMB 的作用機制包括抑制蛋白水解和促進蛋白合成；長期服用HMB是安全的[14]。
c)在減脂減重中的應用
HMB的營養補充劑通過參與脂代謝來降低體內的脂肪含量。HMB還可以限制體內被分解的肌肉組織數量，意味著人體內需要從分解其他組織來獲取能量，而接下來被分解的其他組織即是脂肪，所以服用HMB可增加體內優先分解成能量的脂肪量。
Park等人進行的動物實驗也表明，正常餵食（ALT）6周後的小鼠體內脂肪含量增加了25%，而額外增加HMB（0.5g/kg）的攝入的小鼠體內脂肪含量比ALT組降低了12%[15]。Panton等人對比了服用HMB（3g/d）四周後的受試者與對照組受試者的脂肪含量和瘦體重後發現，HMB組的脂肪量減少了1.1%，而對照組為0.5%，瘦體重分別增加了1.4kg和0.9kg[16]。
四、HMB的產品配方與劑型
在商業化生產中，為了便於儲存和使用，合成時通常將HMB轉化成鈣鹽。HMB鈣為白色粉末，流動性好，溶於水，水溶液呈弱鹼性，其推薦食用量為≤3克/天。
經3個月的加速實驗測試和室溫 12個月的長期實驗測試顯示，HMB鈣穩定性好，在長期保存中含量始終保持穩定。此外，研究顯示含HMB鈣的水溶液經過121℃和20分鐘滅菌後含量不會衰減，且該溶液在常溫存儲24個月後HMB含量依然穩定。
HMB鈣性質穩定，熔點高（>200℃），且熱耐受性好。適用於膠囊、片劑、軟糖、壓片糖、硬糖、固體粉末類產品、功能性飲料、果汁飲料及乳製品中。
HMB鈣可以添加在優質蛋白如乳清蛋白中，促進肌肉蛋白合成，也可以將HMB添加在特定全營養配方中，用於老年肌肉衰減的患者。HMB鈣可以與多種氨基酸複合使用（如支鏈氨基酸、精氨酸和谷氨醯胺等），開發成一款針對癌症、艾滋病、糖尿病、燒傷、嚴重創傷等適應症患者的腸內營養產品。
五、HMB的法規狀況
1995年HMB鈣通過了美國FDA的GRAS評估，被批准可用於醫用營養食品和特殊膳食；1997年歐盟批准HMB鈣可作為普通食品原料使用；2009年日本也將其納入食品原料。
2009年由TSI技源集團申請，HMB鈣在2011年獲批新資源食品 （2009年第1號公告），可應用於運動營養食品、特殊醫學用途配方食品[17]。2017年HMB鈣應用得到擴項，可應用於：飲料類、乳及乳製品、可可製品、巧克力和巧克力製品、糖果、烘焙食品、運動營養食品，以及特殊醫學用途配方食品[18]。
六、HMB的市場前景
與國外市場相比，中國市場對HMB產品的開發時間相對較晚。數據顯示，2016我國市場對HMB原料需求僅為2噸，而2017年達到20噸左右，預計2025年市場需求將突破1000噸。
目前，中國市場HMB的法規障礙已解決，鑒於HMB產品在國際市場需求量的與日俱增，這也不斷激勵著國內品牌對HMB產品的開發熱度。自2015年以來，國內企業也相繼推出了多款HMB產品。
隨著中國市場正逐步進入老齡化社會，運動和健身意識正發生深刻的變化，傳統醫療費用的縮減和康復治療的興起，加之女性對健康塑形減脂的需求都成為HMB市場發展各種推動力，中國的潛在消費群體是日本市場的15倍，而隨著我國消費者健康意識的提升，對於肌肉健康認識的逐步完善，HMB應用法規的完善，以HMB成分為核心成分開發的健康產品將迎來良好的發展態勢。
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17.衛計委：關於批准翅果油等2種新資源食品的公告（2011年 第1號）
18.衛計委：《乳木果油等10種新食品原料的公告》
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