牛磺酸的应用

牛磺酸的应用

摘要：牛磺酸(taurine)又名牛胆酸、牛胆素，是一种含硫／3一氨基酸，是从牛胆汁中分离出来而得名，是一种具有广泛生物学功能的营养物质。在工业上主要有两种制备方法，乙醇胺工艺和环氧乙烷工艺。本文介绍了牛磺酸的制备工艺，并且还介绍了牛磺酸在医学，养殖业中的广泛应用，前景广阔，有待学者们对牛磺酸在医学中对人类疾病的研究治疗和饲料中的适宜添加水平和添加形式，以促进它在更多领域的推广和应用。

关键字：牛磺酸 制备工艺 应用研究发展

牛磺酸又称为牛胆酸、牛胆素和牛胆碱，因最早从牛胆中分离出来而得此名。其化学名为2一氨基乙磺酸， 英文名称为Taurine， 分子式为H2NCH2CH2SO3 H，CA登记号为107—35—7，分子量为125．15。牛磺酸是一种白色针状结晶， 或结晶状粉末。无臭，昧微酸，在水中溶解。溶于乙醚等有机溶剂，是一种含硫的非蛋白氨基酸，在体内以游离状态存在，不参与体内蛋白的生物合成。牛磺酸虽然不参与蛋白质合成，但它却与胱氨酸、半胱氨酸的代谢密切相关。人体合成牛磺酸的半胱氨酸亚硫酸羧酶（CSAD）活性较低，主要依靠摄取食物中的牛磺酸来满足机体需求。其化学性质稳定，在室温下可存贮3年。

由于受资源的限制，从自然资源提取天然牛磺酸远远不能满足市场的需要。目前，牛磺酸基本上是采用化学合成的方法生产。虽然文献报道牛磺酸的合成方法很多，但工业上主要采用两种方法生产牛磺酸：乙醇胺工艺和环氧乙烷工艺。乙醇胺工艺是以单乙醇胺为原料，经浓硫酸酯化，亚硫酸钠还原和分离纯化得到牛磺酸产品。环氧乙烷工艺是以环氧乙烷为起始原料，经与亚硫酸氢钠加成，然后经氨化、中和，分离纯化得到牛磺酸产品。

牛磺酸的生产工艺，由于受资源的限制，从自然资源提取天然牛磺酸远远不能满足市场的需要。目前，牛磺酸基本上是采用化学合成的方法生产。虽然文献报道牛磺酸的合成方法很多，但工业上主要采用两种方法生产。 表一.

乙醇胺工艺 环氧乙烷工艺 原理：以单乙醇胺为原料，经浓硫酸酯化，原理：以环氧乙烷为起始原料，经与亚硫酸[1]

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亚硫酸钠还原和分离纯化得到牛磺酸产品。 氢钠加成，然后经氨化、中和，分离纯化得到牛磺酸产品。 具体的生产过程如下： (1) 浓硫酸酯化 H2N— CH2CH2— 0H+ H2SO4： H2N— CH2CH2～ O— S( H+ H2o (2) 亚硫酸钠还原 H 2N— CH 2CH z— O — SO3H + Na2SO3一H 2N — CH 2CH2SO3H + Na2SO4 (3)牛磺酸的分离纯化 具体的生产过程如下： (1)亚硫酸氢钠的制备 SO2+ NaOH — NaHSO3 (2) 羟乙基磺酸钠的制备 CH2CH2O4-NaHSO3= H O- CH 2CH2一SO3Na (3)牛磺酸钠的制备 HO-CH2CH2一SO3Na+ NH3一HoN-CH2CH2一SO3Na+H2O 该工艺的特点是技术成熟，设备要求简单；缺点是收率低，生产成本高，污染严重。此工艺是牛磺酸的传统生产工艺， 日本和中国大多数牛磺酸生产厂家均采用此工艺生产牛磺酸。 (4)牛磺酸的制备 2H2N CH2CH2 SO3Na+ H2SO4= 2HzN — CH zCH2SO3H + Na2SO4 (5)牛磺酸的分离与提纯 该工艺的特点是技术含量高，生产成本低(比乙醇胺工艺低大约5000元／t)，污染小，对设备和控制水平要求高。该工艺由于生产成本低，环境污染小，正在逐步取代传统的乙醇胺工艺， 而成为牛磺酸的主流生产工艺。 牛磺酸在对人的生理方面有很大的作用。包括：①促进婴幼儿脑组织和智力发育牛磺酸在脑内的含量丰富、分布广泛，能明显促进神经系统的生长发育和细胞增殖、分化，且呈剂量依赖性，在脑神经细胞发育过程中起重要作用。② 提高神经传导和视觉机能。1975年Hayes等报道，猫的饲料中若缺少牛磺酸，会导致其视网膜变性，长期缺乏，终至失明。猫以及夜行猫头鹰之所以要捕食老鼠，其主要原因是老鼠体内含有丰富的牛磺酸，多食可保持其锐利的视觉。③防止心血管病。牛磺酸在循环系统中可抑制血小板凝集，降低血脂，保持人体正常血压和防止动脉硬化；对心肌细胞有保护作用，可抗心律失常；对降低血液中胆固醇含量有特殊疗效，可治疗心力衰竭。④影响脂类的吸收。肝脏中牛磺酸的作用是与胆汁酸结合形成牛黄胆酸，牛磺胆酸对消化道中脂类的吸收是必需的。牛磺胆酸能增加脂质和胆固醇的溶解性，解除胆汁阻塞，降低某些游离胆汁酸的细胞毒性，抑制胆固醇结石的形成，增加胆汁流量等。⑤改善内分泌状态，增强人体免疫。牛磺酸能促进垂体激素分泌，活化胰腺功能，从而改善机体内分泌系统的状态，对机体代谢以有益的调节；并具有促进有机体免疫力的增强和抗疲劳的作用。⑥影响糖代谢。牛磺酸可与胰岛素受体结合，促进细胞摄取和利用葡萄糖，加速糖酵解，降低血糖浓度。研究表明，牛磺酸具有一定的降血糖作用，且不依赖于增加胰岛素的释放。牛磺酸对细胞糖代谢的调节作用可能是通过受体后机制实现的，它主要依靠与胰岛素受体蛋白的相互作用，而不是直接与胰岛受体结合。⑦抑制白内障的发生发展。牛磺酸具有调节晶体渗透压和抗氧化等重要作用，在白内障发生发展过程中，晶状体中山梨酸含量增加，晶体渗透压增加，而作为调节渗透压的重要物质牛磺酸浓度则明显降低，抗氧化作用减弱，晶体中的蛋白质发生过度氧化，从而引起或加重白内障的发生。补充牛磺酸可抑制白内障的发生发展。⑧改善记忆的功能。在牛磺酸与脑发育关系的动物实验研究中发现，牛磺酸可促进大白鼠的学习与记忆能力。补充适量牛磺酸不仅可以提高学习记忆速度，而且还可以提高学习记忆的准确性，并且对神经系统的抗衰老也有一定作用。⑨维持正常生殖功能。正常的生殖功能需要用牛磺酸来维持。有资料证实，猫饲料中牛磺酸含量低于0.101%时，其生殖功能不良，死胎、流产和先天缺陷率增高，幼仔存活率下降。含0.105%以上时，

才能维持正常的生殖功能。[2]

随着时代的进步，科学技术的飞速发展，牛磺酸的研究也取得了巨大的成果。 在临床上，牛磺酸被用来治疗很多疾病，牛磺酸的类似物阿坎酸已经被用来治疗酒精中毒。酒精性肝病falcoholic liver disease，AI D)是由多种机制导致的肝细胞受损而影响肝脏正常功能的疾病。首先，脂肪滴积聚丁肝细胞，导致肝细胞肿胀，胞质疏松，甚而崩解；其次，由于酒精在体内代谢，生成了大量的自由基， 自由基与细胞膜上的不饱和脂肪酸结合，使脂肪酸和蛋白质的比例失衡，改变了细胞膜的流动性和通透性；再者，酒精属半抗原，进入体内激活免疫系统，巨噬细胞和淋巴细胞大量释放细胞因子 ，与肝细胞膜上受体结合产生细胞毒作用，使肝细胞坏死。酒精性肝病包括酒精性脂肪肝、酒精性肝纤维化、酒精性肝炎和酒精性肝硬化falcoholiccirrhosis，AC)。近年来，何关牛磺酸对酒精性肝病的研究受到重视，并取得了可喜成果。

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最近几年的研究结果发现糖尿病及其并发症与牛磺酸相关，更有趣的是长时间补充牛磺酸可降低糖尿病鼠的死亡率。胰岛素敏感性降低是引起Ⅱ型糖尿病的主要原因。Yutaka等(2000)报道牛磺酸能降低自发产生Ⅱ型糖尿病的OLETF大鼠胰岛素的敏感性，可能主要是通过降低脂质浓度来实现的。正如生化课本中提到的那样，牛磺酸可以和肝脏中的胆碱结合生成牛磺胆酸，由于牛磺胆酸内酸性硫酸基基团的亲水性和离子性特征，牛磺胆酸与游离的胆酸盐相比更具有水溶性，也更能促进脂类的吸收和胆固醇的排泄。此外，牛磺酸可以增强胆固醇7-e羟化酶活性(Murakami等，1996)，这种酶是胆固醇向胆汁酸转变过程中的限速酶。因此，牛磺酸可能通过这2种途径降低糖尿病鼠体内脂质的浓度。胰岛素与胰岛素受体结合后要经过一系列的信号传导才能发挥其促进葡萄糖被摄取和利用的生理功能。蛋白酪氨酸磷酸酶(PTP)能水解胰岛素受体(InsR)酪氨酸残基上重要的磷酸基团，抑制InsR p亚基酪氨酸蛋白激酶(PTK)的活化，从而阻止了胰岛素信号传导级联放大效应。胰岛素和肾上腺素可以刺激脂肪细胞对葡萄糖的摄取。Colivicchi等(2004)在给大鼠注射STZ前后的4周内补充牛磺酸，有效改善了胰岛素和肾上腺素刺激的脂肪细胞对葡萄糖摄取能力的减弱。

牛磺酸具有多种营养生理功能和作用，在养殖业中应用前景广阔。

在养殖业中，牛磺酸作为一种新型的添加剂得到了应用。牛磺酸参与维持机体内环境稳态调节，对神经、消化、生殖、心血管、免疫和内分泌等生理功能的正常发挥具有重要的调节作用。其作用可与水分子的作用相提并论，被广泛作为保健食品、医药和饲料添加剂，在动物营养中具有十分重要的作用。例如，在蛋鸡日粮中添加适量牛磺酸，可明显改善蛋鸡的产蛋率，并提高鸡蛋的营养品质。饲料中添加适量的p一胡萝卜素和牛磺酸能够提高蛋重并改善蛋黄色泽。

还有，牛磺酸对许多水产类动物有促进摄食，促生长作用。研究表明：牛磺酸是虾蟹饵料中最好的诱食剂Es]。刘媛等(2005)报道，在饵料中添加0．4 ～0．8 的牛磺酸，日本沼虾的增重率显著增加；饵料中添加0．4 的牛磺酸，日本沼虾肌肉中的酚氧化酶活性也显著升高，对日本沼虾的免疫力存在显著影响。罗莉(2005)报道，在草鱼饲料中添加牛磺酸促进草鱼生长，添加量为600 mg／kg时，特定生长率、饲料转化率和蛋白质效率表现为最好；草鱼体内水分含量下降，体脂增加，体蛋白含量增加。

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综上所述，牛磺酸具有多种营养生理功能和作用，在养殖业和医学研究中，应用前景广阔，有待于学者们进一步深人研究牛磺酸在医学中对人类疾病的研究治疗和饲料中的适宜添加水平和添加形式，以促进它在更多领域的推广和应用。

参考文献；

[1] 吴迎 ，朱圣东 牛磺酸的生产与市场[J]. 精细与专用化学品-2010(5).-1-3 [2] http://baike.http://www.wodefanwen.com//view/390089.htm

[3] 王英，赵刚等 牛磺酸对酒精性肝病防治作用的研究进展[J]. 现代畜牧兽医-2010(6).-73-76

[4] 孙艳侠 新型添加剂牛磺酸在养殖业上的应用研究[J]. 养殖与饲料-2006(11).-35-36 [5] 杨志勇 ，冯颖等 牛磺酸与生殖[J]. 饲料工业-2008.29(11).-20-22

[6]杨洁，刘永琼，祝宏等．牛磺酸合成工艺的优化[J].化工进展，2005，24(1 1)：1 269—1 272

[7] 刘嫒，王维娜，王安利等．牛磺酸对日本沼虾生长及酚氧化酶活性的影响口[J]．淡水渔业，2005，35(2)：28~30

[8] 王俊萍，黄仁录，冀建军．牛磺酸对蛋鸡抗氧化能力的影响[J]．畜牧与兽医，2004，36(11)：23~24

[9] 赵婷, 胡建民, 张建成等.牛磺酸在防治糖尿病及其并发症中的作用[J]. 中国畜牧兽医-2007.34(12).-61-65

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