膽鹼是一種必需的營養素，主要參與細胞膜磷脂的合成、作為甲基供體參與代謝，並作為乙醯膽鹼的前驅物質。
膽鹼是磷脂酰膽鹼 (Phosphatidylcholine, PC) 的關鍵成分，而 PC 是細胞膜中最豐富的磷脂，佔細胞總磷脂的 45% 至 55%。膽鹼通過 PC 來維持細胞膜的結構、流動性和通透性。PC 同時也是髓鞘 (myelin) 的主要組成部分，髓鞘能提供神經的電絕緣，減少信號干擾並加速神經傳導。膽鹼也參與鞘磷脂 (Sphingomyelin, SM) 的合成，進一步支持神經系統的正常功能。研究顯示，補充膽鹼可改善記憶力與認知功能，並降低如同半胱氨酸 (Homocysteine) 等心血管風險因子的血清濃度。
膽鹼作為甲基供體，對維持細胞功能至關重要。甲基代謝參與 DNA 和蛋白質的合成及基因表達調控。膽鹼可轉化為甜菜鹼 (Betaine)，進一步提供甲基，參與這些重要過程。甲基代謝的平衡，不僅影響細胞的生長、分化和能量代謝，還與表觀遺傳有關，對預防心血管疾病、神經系統疾病及某些癌症具有重要意義。此外，膽鹼也參與肝臟的解毒過程，保護肝細胞免受化學毒素及藥物的不良影響。
乙醯膽鹼是重要的神經遞質，膽鹼作為其前驅物，對其合成和功能維持至關重要。乙醯膽鹼不僅調控神經肌肉接頭處的肌肉收縮，還參與中樞和周邊神經系統的信號傳遞。大腦中的乙醯膽鹼系統對認知、學習、記憶、注意力和情緒調節至關重要，其失衡與阿茲海默症等神經退行性疾病密切相關。在自主神經系統中，乙醯膽鹼還負責調控心率、消化和呼吸等功能。因此，保持足夠的膽鹼攝取，對健康和認知功能有深遠影響。臨床上，許多治療失智症的藥物是透過增加腦內乙醯膽鹼含量來達成，如乙醯膽鹼酯酶抑制劑 (Acetylcholinesterase Inhibitors)。
補充乙醯膽鹼的最佳方式是通過飲食補充膽鹼，因為體內膽鹼可轉化為乙醯膽鹼。動物研究顯示，多攝取富含膽鹼的食物有助於增強腦功能，並預防腦部退化。膽鹼存在於多種動物性食物中，植物性食物也含有膽鹼，但含量相對較低。雞蛋、牛肉、海鮮、堅果、種子及十字花科蔬菜等食物富含膽鹼。例如，一顆雞蛋含有約 147 毫克膽鹼，一杯黃豆則含有約 214 毫克。雖然一些富含膽鹼的食物同時也含較高的膽固醇，但膽固醇攝取與體內膽固醇水平無絕對關聯，因此無需過度擔心。此外，若選擇以保健品補充膽鹼，建議每日劑量為女性 425 毫克，男性 550 毫克，過量補充可能會引發副作用。
