牛磺酸的提取研究进展论文

浅谈营养强化剂——牛磺酸[摘要] 牛磺酸（Taurine）又称α-氨基乙磺酸，是一种条件性必需氨基酸,存在于大部分动物组织中，且具有广泛的生物学效应。而牛磺酸跨膜转运是其发挥生物学效应的基础。近年来许多研究证实，牛磺酸具有广泛的生理功能，如参与渗透调节、抗氧化、解毒和刺激糖酵解等，对维持机体的正常生长发育、中枢神经系统、心血管系统、视觉系统、血液、免疫和生殖系统的功能有着重要的作用。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要。故牛磺酸常作为一种食品添加剂用于各类食品中，以满足机体的需求。但添加的剂量要符合一定要求，特别是母婴食品。对于食品中牛磺酸的检测国家也作出了明确的规定。关键词：牛磺酸；生理功能；食品添加剂1、牛磺酸的生理功能 牛磺酸的理化性质 纯品为无色或白色斜状晶体，无臭，味微酸，水溶液pH值～。熔点300℃。溶于水，不溶于乙醇、乙醚、丙酮。天然品存在于牛胆等中。 牛磺酸可以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。[1]研究表明：早产儿脑中的牛磺酸含量明显低于足月儿，这是因为早产儿体内的半肤氨酸亚磺酸脱氢酶（CSAD）尚未发育成熟，合成牛磺酸不足以满足机体的需要，需由母乳补充。母乳中的牛磺酸含量较高，尤其初乳中含量更高。如果补充不足，将会使幼儿生长发育缓慢、智力发育迟缓。牛磺酸与幼儿、胎儿的中枢神经及视网膜等的发育有密切的关系，长期单纯的牛奶喂养，易造成牛磺酸的缺乏。 牛磺酸可以增强免疫 牛磺酸能使新生儿单个核细胞合成IgG、IgM增加,这对新生儿生理性体液免疫低下无疑是有益的。同时发现当成人外周血淋巴细胞与牛磺酸一起培养时,上清液中免疫球蛋白IgG和IgM浓度有上升的趋势。动物实验也表明,牛磺酸可促进鼠形成特异性抗体及抗羊红细胞抗体的产生,且主要是通过巨噬细胞而起作用的。阳忠辉等[2]报道牛磺酸能通过促进特异性皮炎患者IFN-γ的分泌,降低IL-4的水平。中性粒细胞通过产生次氯酸发挥抗细菌、真菌和病毒的作用。但次氯酸产生过多时会破坏中性粒细胞本身,而牛磺酸可以与产生的次氯酸反应,形成较稳定的氯化牛磺酸,从而清除次氯酸的氧化作用,使细胞免受攻击。另外氯化牛磺酸还有助于防止细胞自溶[3]。可见牛磺酸作为动物的条件性必需氨基酸,可以提高机体的特异性和非特异性免疫功能,缺乏牛磺酸可造成一系列免疫功能障碍。 牛磺酸与脂质代谢 动物体内胆汁酸与牛磺酸结合，有利于乳化、脂质代谢和脂溶性维生素的吸收。牛磺酸的这一作用首先发现于患囊性纤维化的儿童。此类患儿经大便丢失过多牛磺酸，使得胆汁酸盐中甘氨酸结合型/牛磺酸结合型比例升高，造成脂肪吸收不良，而补充牛磺酸后即可促进脂肪的吸收。[4] 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。 牛磺酸具有抗氧化作用及预防癌症的作用 牛磺酸具有清除氧自由基的过氧化损伤作用。通过抑制自由基的产生，保护抗超氧化物歧化酶(SOD)的活性，减少脂质过氧化反应，保护细胞膜的完整性，减轻心肌损伤。1998年Toth等[5]发现牛磺酸的衍生物-L-黄乙谷酰胺由于表现出类维生素A的活性及对多聚ADP核糖合成的刺激作用而能抑制丝裂霉素C诱发的骨髓造血细胞的微核形成并具有抗癌作用。已有报道表明，牛磺酸对二乙基亚硝胺和苯巴比妥诱发的肝癌有化学保护作用，肿瘤的发生率及数量有明显降低[6]；牛磺酸还可以降低侵染性结肠腺癌的发生率，并显著减少其数量[7]。 牛磺酸与生殖 正常的生殖功能需要用牛磺酸来维持。猫饲料中牛磺酸含量低于时，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。含以上时，才能维持正常的生殖功能。[8]研究表明,饲料中缺乏牛磺酸时,可导致某些雌性动物生殖机能紊乱,如发情异常、死胎、胎吸收、流产等症状;幼仔表现为先天缺陷率增高,初生重、断奶重及成活率下降,有时还出现精神异常症状(等,1973)。在精液稀释液中添加牛磺酸,可提高冷冻精液中精子的成活率,增加精子活力(等,1980)。这些结果均表明牛磺酸无论是对雌性还是雄性动物甚至人的生殖系统都起到有益的作用。 其他作用 牛磺酸防治缺铁性贫血有明显效果，它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；牛磺酸还是人体肠道内双歧菌的促生因子，优化肠道内细菌群结构；还具有抗氧化、延缓衰老作用；能够促进急性肝炎恢复正常；对四氯化碳中毒有保护作用，并能抑制由此所引起的血清谷丙专氨酶的升高。对肾毒性有保护作用，牛磺酸对顺铂所致的兔原代肾小管上皮细胞改变有保护作用；另有报道，牛磺酸可镇静、镇痛和消炎，对冻伤、KCN中毒及偏头疼也有防治作用。2、 牛磺酸作为营养强化剂添加在多种食品中 牛磺酸的制备及提纯 盐酸酯化法(1) 2-氯乙胺盐酸盐的制备 在250mL烧瓶中加入100g浓盐酸，搅拌下缓缓加入乙醇胺61g，升温至145-150℃,通过氯化氢气体至有少量HCL逸出为止；然后蒸馏，在150℃下边减压蒸馏边反应15h，至无水馏出为止；最后将反应液冷却至70℃，加入无水乙醇50g，冷却结晶，经分离、洗涤（用无水乙醇）、真空干燥得成品106g，收率.（2） 牛黄酸的制备 将加入500mL烧瓶中，加250mL水溶解，在50℃下开始滴加上述产品58g溶于15mL水的溶液，6h滴完；然后升温至65℃反映3h，升温至90℃反应4h，最后回流1h，测定牛黄酸含量折算收率94%。用电渗析法除去无机盐，然后浓缩结晶得牛黄酸，提取收率，纯度,总收率 硫酸酯化法(1) 2-氨基乙基硫酸氢酯的合成 在500mL烧瓶中加入乙醇胺（，）和甲苯（100mL）,在水浴冷却及搅拌下滴加98%的硫酸（），约需50min滴完；再加入十六烷基三乙基氯化铵（），溶剂用四氯化碳（CTC）,加热回流，分离出理论量的水（约11mL）；经冷却、过滤、洗涤、干燥，得2-氨基乙基硫酸氢酯83g(熔点273-279℃)，收率.(2) 牛黄酸的合成 在500mL烧瓶中加入亚硫酸钠（）和250mL水，在氮气保护下缓缓且均匀地加入硫酸氢酯(，)，加完后继续回流10-12h生成牛黄酸；减压蒸去其中的水分，在漫漫加入浓硫酸100mL搅拌约1h，使产物溶解完全；滤出无机盐晶体，并用20mL浓盐酸洗涤两次。滤液减压浓缩至体积的一半，加入95%的乙醇50Ml,即有部分结晶析出；将滤液放入冰箱冷冻1-2h，过滤得粗品，再用浓盐酸重结晶一次即得产品(熔点298-301℃，收率85%。总收率为83%。 牛磺酸作为营养强化剂在食品中的应用 使用限量 GB 14880-94规定用于乳制品、婴幼儿食品及谷类制品、强化饮料～；乳饮料、饮液～。GB 2760--2002(g/kg)：配制酒～；果冻～；豆奶粉、豆粉～；豆浆、豆乳～；儿童口服液～；果汁(果味)型饮料～；可可粉及其他口味营养型固体饮料110～140mg/100g(相应营养型乳饮料按稀释倍数降低使用量)；果冻～；果汁(果味)型饮料～。FEMA(mg/kg)：焙烤制品250；肉制品585；汤类500；小吃食品2100；无醇饮料30；早餐谷物1000；油脂565；干酪630；禽类550；蛋类190；鱼类190；加工蔬菜200；调味品1125；甜沙司、肉羹汤、复水蔬菜375；坚果制品640；代乳品190；代糖品3750；调味香料70000。 允许残留量添加剂中文名称 允许使用该种添加剂的食品中文名称 添加剂功能 最大允许使用量（g/kg） 最大允许残留量（g/kg）牛磺酸 食品 食品用香料 用于配制香精的各香料成分不得超过在GB 2760中的最大允许使用量和最大允许残留量 牛磺酸 运动营养食品 营养强化剂 1－6g 牛磺酸 儿童配方粉 营养强化剂 ～ 国标中的检测方法 食品中牛磺酸的测定第一法 高效液相色谱法原理：试样中牛磺酸经提取后，用衍生剂衍生衍生物经C18柱分离，于其最大吸收波长330nm检测，根据保留时间和峰面积进行定性定量。第二法 薄层色谱法原理：试样中的牛磺酸，经离子交换柱提纯后，以薄层色谱法定性、定量。[9]婴幼儿食品和乳品中牛磺酸的测定第一法 OPA柱后衍生法原理：样品用偏磷酸溶液溶解，经超声波振荡提取、离心、微孔滤膜过滤后，通过钠离子色谱柱分离，与邻苯二甲醛（OPA）衍生反应，用荧光检测器进行检测，外标法定量。第二法 单磺酰氯柱前衍生法原理：样品用水溶解，用亚铁氰化钾和乙酸锌沉淀蛋白质。取上清液用丹磺酰氯衍生反应，衍生物经C18反相色谱柱分离，用紫外检测器（波长254 nm）或荧光检测器（激发波长330 nm，发射波长530 nm）检测，外标法定量。[9]3、总结 牛磺酸具有多种生理功能，是人体健康必不可少的一种营养素。我国牛磺酸主要用于医药，作为食品营养添加剂虽然逐步被国人所认识与接受，但国人消费牛磺酸的量还非常少。据调查，目前世界主要一些国家人均年消费牛磺酸量大致为：日本60g、美国50g、英国34g、德国32g、加拿大29g、法国26g、韩国19g、印尼17g、新加坡17g，而我国不足。牛磺酸作为一种保健品还是比较安全的，服用一些含牛磺酸的制品，用于保健，还是很可取的。牛磺酸作为一种优质的营养素，应该更好地被国人利用。主要参考文献：[1]金锋，优质营养素——牛磺酸[J].中国食物与营养Food and Nutrition in China，2006年第3期，2006:53-54 [2]阳忠辉,张玉环,焦振山,等.牛磺酸对特应性皮炎患者Th1/Th2细胞因子的影响[J].中国中西医结合皮肤性病学杂志,2005,4(2):51-57.[3]赵红波,姜利.牛磺酸与猫的营养[J].饲料广角,2003(11):35-36.[4]俞鸣，田庆伟.牛磺酸保健作用的研究进展[J].中国食品添加剂，1999，[5]Toth S, Csaba G Mutat Res,1988,209（1-2）：85-89 [6]Okamoto K, Sugie S, Ohnishi Res, 1996,87(1):30-36[7]Roddy B S,Rao C V,Rivenson A et Rcs,1993,53(15)：3493-3498[8]杨志勇，冯颖，吕秋凤，杨建成，胡建民.牛磺酸与生殖[J].饲料工业,2008年第29卷第11期：20-22[9] 中华人民共和国国家标准 GB/T —2003 食品中牛磺酸的测定[10] 食品安全国家标准婴幼儿食品和乳品中牛磺酸的测定GB —2010