牛磺酸的研究进展

牛磺酸的研究进展
摘要：牛磺酸由于其特殊的物理及化学性质而具有特殊生理功能。

其在调节物质代谢，抗氧化，心血管系统调节等方面具有独特的作用，是其它氨基酸不可替代的人体必需物质。

基于牛磺酸的作用被普遍传播，其提取方法也在不断更新和改进，包括发酵法、化学合成及生物提取。

牛磺酸提取工艺的不断完善，使得牛磺酸在食品和药品行业得到广泛应用。

目前，牛磺酸的生产成本高，产率低使得其应用受到限制，这些都将成为今后牛磺酸的研究方向。

关键词：牛磺酸，理化性质，提取方法，应用前景
牛磺酸（Taurine）是人体所必需的营养素，即条件性必需氨基酸。

牛磺酸具有独特的药理及营养作用，国内外研究表明，牛磺酸具有镇静、消炎及降血脂等作用，对促进婴幼儿的大脑发育、视觉传导、视觉能力的完善以及钙质的吸收也有良好的作用，以及对中老年人延缓衰老起着重要作用，同时牛磺酸能促进体内代谢，增强体质，解除疲劳，是一种很好的食品添加剂。

近年来，牛磺酸的应用越来越广泛，因此改进现有的牛磺酸合成工艺成为近几年牛磺酸研究和应用开发方向的热点之一。

1 相关理化性质
牛磺酸是一种非蛋白质结构的β型含硫氨基酸，化学名称为２-氨基乙磺酸。

其结构式为H2N-CH2-CH2-SO3H，分子量约125道尔顿。

到目前为止，许多研究者对牛磺酸提取和分离纯化并对其性质进行了研究。

牛磺酸在常温常压下为无色四面针状结晶，无毒、无臭、味微酸，熔点为328℃，微溶于水，其水溶液的pH值为4.1-5.6，溶于乙酸，不溶于无水乙醇、乙醚和丙酮。

溶解后以两性离子形式存在，具有酸、碱两性电解质作用。

其化学性质稳定，在避光、密封干燥条件下可在室温下贮存三年。

2 生理功能
2.1 影响激素的分泌
通过大量的动物实验表明，牛磺酸能够影响动物体内生长激素、催产素和甲状腺激素的分泌，从而发挥其生理作用。

同时，一些研究者曾在动物体内蛋白质供应充足及供应不足的情况下，添加１％牛磺酸时均可提高蛋白质消化率，并推测其机制是促进一些与蛋白质消化有关的激素的分泌[1]。

2.2 调节营养物质代谢
牛磺酸可通过调节体内微量元素、矿物元素代谢、糖代谢、脂代谢、蛋白质
代谢及氨基酸代谢来提高体内所需的物质和能量，起到促进大脑及智力发育和促进动物体内消化吸收的作用。

2.3 抗氧化作用
牛磺酸具有清除自由基、抗脂质过氧化的功能，与VE、VC、类胡萝卜素和一些多酚类化合物共同组成生命内源的防御系统，防止毒素对细胞及组织的伤害[2]。

其与氧化剂结合，从而可缓解氧化剂对有机体细胞的破坏，进而达到保护细胞的目的。

2.4 对心血管系统的影响
临床上，高血压、心率失常、心力衰竭、动脉粥样硬化、冠心病等病症往往同时存在，互为因果，互相转化，而牛磺酸对心血管系统具有明显的生理调节作用[3]。

研究发现，牛磺酸可通过中枢和外周两种机制影响血压。

其可改善心肌结构重塑，防治左室肥厚、降低心力衰竭等的发病率。

同时牛磺酸与心肌钙及心肌收缩有密切联系，能增加心肌收缩期钙的利用，预防钙超载引起的心肌损伤。

胞膜起保护作用。

同时，牛磺酸通过改变细胞膜上酸性磷酸脂的Ca2+结合位点数量，抑制心肌细胞内钙超载，且牛磺酸分子中的氨基可与有害因子相互作用，并有生理保护效应[4]。

2.5 其他功能
牛磺酸不仅可以促进肠道对铁的吸收，还可增加红细胞膜的稳定性，可用于防治缺铁性贫血；牛磺酸还是人体肠道内双歧菌的促生因子，可用于优化肠道内的菌群结构；对肝脏因四氯化碳中毒有保护作用，能抑制由此引起的血清谷丙转氨酶的升高，可促进急性肝炎的恢复；抑制糖尿病性白内障的发生和发展；也是眼用制剂的重要成分。

3 提取方法
3.1发酵法
日本shoko专利报道，用链球菌或微生物提取的酶，从结合型胆汁酸制取游离牛磺酸，将来源于牛肉的链球菌在含有1.5kg牛胆汁提取物和葡萄糖的培养基中37℃培养2天，可以产45g牛磺酸。

据Nakanishi报道，将一株谷氨酸棒状杆菌在含有葡萄糖、蛋白胨、KH2PO4、K2HPO4、MgSO4、生物素、酵母膏、尿素和维生素B1的培养基中28℃摇瓶发酵24h，然后在含有糖浆、K2HPO4、MgSO4、CaCO3、维生素B1的用链球菌或微生物提取的酶，从结合型胆汁酸制取游离牛磺酸[5]。

3.2化学合成法
化学合成法制备牛磺酸根据原料和工艺不同，目前有二十多种方法，但是由于受到收率、原料来源、生产成本及合成工艺条件和设备要求高的影响，真正工业化的方法很少。

目前工业生产牛磺酸的方法主要有二氯乙烷法、乙胺法和乙亚胺法等[2]。

二氯乙烷法和乙醇亚胺法原料有剧毒，收率低，所以乙醇胺法成为当今国际上牛磺酸生产企业采用最多的一种方法。

乙醇胺法又分为酯化法和氯化法。

3.2.1酯化法
以乙醇胺、硫酸、亚硫酸钠为原料，首先硫酸与乙醇胺进行酯化反应，合成出中间体2-氨基乙基硫酸酯，中间体再与亚硫酸钠进行磺化反应合成牛磺酸。

该法原料易得，反应简单，三废产生少，但酯化反应不易进行完全，且硫酸钠分离困难，影响了产品的收率和质量。

3.2.2氯化法
以乙醇胺、盐酸、亚硫酸钠为原料，反应为氯化和磺化两步进行。

氯化过程中生成的中间体2-氯乙胺盐酸盐经磺化制备出牛磺酸。

该法工艺简单，是国内外牛磺酸生产企业采用最多的一种生产方法，但收率低，成本高，有污染，产生的主要杂质氯化钠、硫酸钠等无机盐难以分离。

3.3生物提取法
生物提取法的原料为牛磺酸含量较高的海洋生物，采用水煎自溶法和乙醇回流法等进行章鱼下脚料中牛磺酸的提取。

提取后，采用一级超滤、二级超滤、反渗透浓缩、醇沉结晶、重结晶技术，对牛磺酸进行分离和纯化。

最后采用邻苯二甲酰、2-巯基乙醇柱前衍生HPLC法、红外光谱法、核磁共振法测定样品结构和纯度，考察获得的牛磺酸成品的各项指标是否符合食品添加剂的卫生标准。

黄志勇等人曾利用烤鳗下脚料提取牛磺酸，其工艺流程为：下脚料预处理→蒸煮→过滤→沉淀酸性蛋白质→沉淀碱性蛋白质→离子交换脱盐→收集牛磺酸组分→浓缩洗脱液→加乙醇重结晶[6]。

此工艺是牛磺酸生物提取工艺新的突破。

4 应用与前景
随着研究者对牛磺酸的广泛提取和深入研究，其功能性质的应用越来越广泛。

牛磺酸独特的生理、药理功能，决定了它在医药、食品添加剂等方面有着广泛的应用。

牛磺酸在医药行业可制成成品药，它具有消炎、镇痛、降血压、降血糖、抗血小板聚集、增强免疫功能、调节血管张力等作用。

临床上可用于治疗急慢性肝
炎、脂肪肝、胆囊炎、支气管炎、扁桃体炎、急性结膜炎、疱疹性及病毒性结膜炎等等[7]。

作为药品，牛磺酸在我国已得到广泛的应用。

牛磺酸还可以制作成食品添加剂。

研究表明，将牛磺酸添加至乳制品中可使其营养价值接近母乳；加至运动员、宇航员的食品中可以增强体质、解除疲劳。

同时，在动物饲养中也有着广泛的应用。

牛磺酸可提高饲料的转化率和蛋白质效率；可作为良好的水产动物的诱食添加剂，使饵料的综合营养和微量元素平衡达到较好的状态；而在禽类的饲料中添加牛磺酸则可对禽类的免疫器官起到作用。

牛磺酸在医药、食品行业的应用广泛，但是生产设备投资高，产率低，环境污染等都成为牛磺酸广泛应用的瓶颈问题。

随着牛磺酸的用量越来越大，这些问题成为了当前牛磺酸研究的新方向。

因此改进现有的牛磺酸合成工艺，降低牛磺酸的生产成本，提高牛磺酸的产率具有十分重要的意义。

同时，目前的研究表明，人们对牛磺酸的一起作用机制尚未彻底掌握，因此可以作进一步的深入研究，开发牛磺酸的新用途。