カルノシンはβアラニンとヒスチジンのジペプチドでβアラニル・ヒスチジン，アンセリンはヒスチジン部分がメチル化されβアラニル・1メチルヒスチジンとなったものである．筋肉中に高濃度に存在するが，図1に示す通り牛肉や豚肉では主にカルノシンが，鶏肉ではカルノシンも含まれているが，アンセリンが多い．ちなみに魚ではアンセリン，ウミヘビや鯨ではバレニン（βアラニル－3メチルヒスチジン）が多い．これらは，ヒスチジンの構成要素であるイミダゾールから，イミダゾールペプチドと呼ばれ，内因性抗酸化物質としての役割を果たしている．
カルノシンを摂取したラットでは，筋肉中含量が上昇し，筋肉脂質の過酸化や蛋白の酸化が抑制される．これは生理的状況下におけるカルノシンの生体内での抗酸化性を示している．また，カルノシンは脂質酸化で生成される細胞毒素（不飽和アルデヒド）を消去する．カルノシンの抗酸化力は，グルタチオンやチオクト酸と比較すると劣るものの，筋肉中の含量が非常に多いため，生体内脂質酸化物の消去に重要な役割を果たしていると考えられている．
生体内で発生する活性酸素には，呼吸によるエネルギー代謝の過程で生成する水酸化ラジカル，侵入異物の分解のための窒素系ラジカル，白血球による殺菌作用で生じる塩素系ラジカルがある．植物性食品のポリフェノールやビタミンEは水酸化ラジカルに，ビタミンCは窒素系ラジカルに，アンセリンやカルノシンは塩素系ラジカルに対して抑制作用を示す．カルノシンは1.0％で肉製品の褐色化を抑制し，銅イオンによるアスコルビン酸の酸化を阻害する．アスコルビン酸とともにカルノシンを肉製品に添加して用いると，品質保持や色調安定に効果的である．
アンセリンやカルノシンにおける生体pHの緩衝能も知られている．過大な負荷のかかる運動を行った場合，筋肉中に乳酸が蓄積して酸－塩基バランスが酸性側に傾く傾向を示す．この乱れを防止し，運動の持続や疲労感の軽減に役立つ．アンセリンやカルノシンを豊富に含むチキンエキスをマウスに6日間経口投与したところ，遊泳持久力が有意に向上したという報告がある．緩衝能の向上に起因する効果であると考えられている．
牛筋肉の筋線維タイプとの関連では，乳酸の蓄積しやすい解糖型筋線維数の多い筋肉部位でカルノシン含量が高い傾向があり，各筋肉部位の含量は図2の通りである．しかし，アンセリンについては筋線維型との関係は認められない．
