牛磺酸(Taurine,NH2CH2CH2SO3H)是一种含硫的β氨基酸,1827年首先从牛胆汁中提取,但是被认为是新陈代谢的产物。直到1989年Hayes等人研究发现幼猫因牛磺酸缺乏而导致失明后[1,2],牛磺酸作为一种重要的生物活性物质,越来越受到人们的重视。牛磺酸具有重要的生理作用,主要表现在以下5个方面：(1)促进大脑发育;(2)增强视力;(3)调节神经传导;(4)促进吸收、消化脂肪,参与胆汁酸盐的代谢;(5)对心脏、肝脏、内分泌机能也具有生理功能[3]。随着对牛磺酸的生理作用认识的深入,人们对牛磺酸的需求也越来越多。在食品和营养品中牛磺酸被大量的使用。目前世界上有些发达国家如美国和日本在牛奶和奶粉中已加入了牛磺酸[2,3],我国用于婴幼儿的部分食品中也已加入了牛磺酸。如红牛饮料、娃哈哈等营养食品中均含有牛磺酸。近年来牛磺酸的需求越来越多,1990年,美国年消费量达6 000t,日本年消费量约2000t,而我国要达到美、日年消费水平,年产量需在30 000t以上[4,5]。
   
    牛磺酸的生产主要有2种方法,化学合成法和天然提取法。目前,应用最广泛的是化学合成法[3-6],由于化学合成法的原料和生产过程中都接触到了有剧毒的物质,随着人民生活水平的提高和绿色化学的进展,人们越来越提倡使用天然提取的牛磺酸。
   
    牛磺酸以游离形式广泛存在于海产品及哺乳动物的几乎所有脏器中,在脑、内脏、血液、肌肉和母乳中含量较多[7,8]。尤其贝类,甲壳类海产品中牛磺酸的含量最多,如：马氏珠母贝中含量更是高达13 830mg/kg[9],牡蛎、沙虫干和翡翠贻贝中含量也不少于10 000 mg/kg[10]。从海洋生物组织中提取牛磺酸有着广泛的发展前景。
    随着我国向海洋发展的战略性政策的提出,
   
    对海产品的精深加工也是一个重要的组成部分。目前,我国海洋资源丰富,尤其低值贝类的养殖占很大比重。对低值贝类的综合利用和开发不仅解决了贝类的供求问题,而且开发出了相应的加工产业,缓解社会就业的问题。
   
    1　牛磺酸的提取方法
   
    牛磺酸作为一种容易溶于水的氨基酸,在水产动物组织中以游离态存在[11],故适合于使用水煮法提取。而且由于牛磺酸绝大部分分布在细胞内,各种组织细胞内外牛磺酸浓度从100∶1到50 000∶1[12],因此在提取前,往往要对贝肉进行粉碎。经过提取后的牛磺酸溶液中含有大量无机盐类、蛋白质和多糖等物质[13],其中蛋白质和多糖可用沉淀分离法去除,而提取液中的牛磺酸、氨基酸和无机盐类则通过离子交换树脂分离。因此,牛磺酸的提取分离方法主要包括如下几个步骤[14]：
   
    原料预处理→蒸煮→过滤→沉淀蛋白质→离子交换脱盐→收集牛磺酸组分→浓缩洗脱液→重结晶
   
    1。1　原料的预处理
   
    从海洋生物中提取牛磺酸首先要对原料清洗,除去灰尘杂质。由于组织中的牛磺酸绝大多数存在于细胞内,就要对细胞进行破壁。目前破壁的方法有多种,如机械粉碎、超声破碎等[11],而且使用高温高压,强酸碱和重金属盐可以使细胞中的蛋白质变性,从而使细胞中的牛磺酸扩散出来。但是重金属盐的加入使体系引入了其他的离子,不利于下一步的分离。黄志勇等人提出了一套从烤鳗下脚料中提取牛磺酸时,使用组织捣碎机进行匀浆[10]。孙利芹等人也使用组织匀浆机进行匀浆的方法[8]。
   
    1。2　牛磺酸的提取
   
    由于牛磺酸的水溶性好,往往使用水作为提取溶剂,在较高的温度下提取,因此被称为水煮法。为了提高提取效率,往往对样品经过多次提取后合并提取液。李珊等人使用水煮法从章鱼中提取牛磺酸[15],但也有报道使用70%的乙醇溶液进行浸泡提取牛磺酸情况[12]。钱俊青等人在40℃pH为5。5的条件下,提取珍珠贝母体中的牛磺酸,得到最佳的提取效率[16]。
   
    超声波协助提取在天然植物有效成分的提取中得到了广泛的应用,而在处理动物性样品的操作中用的比较少。超声波作用于介质产生的空化效应、热效应和机械作用是超声技术应用于提取的理论依据。微波技术主要是利用其强烈的热效应：细胞内的水吸收微波后产生热量,水汽化产生压力使细胞壁破裂,从而使细胞内物质更容易溶出[11]。张娇等人研究发现,超声波协助提取可以有效地提高总氨基酸的提取量。改变溶液中的pH值可以使牛磺酸的解离形式发生改变,从而影响到提取效率。黄群等人分别使用酸解法和水煮法提取牛磺酸,酸解法比普通的水煮法的提取量要高[13]。还有一些研究在中低压条件下进行提取,也得到满意的效果。
   
    2000年,徐洁等人使用热水和70%的乙醇溶液沸水浴提取结合磺基水杨酸沉淀法进行牛磺酸提取,重现性好,回收率高[11]。而采用盐酸水解法和碱水解两种方法,测定结果不可靠,回收率更低。
   
    2　牛磺酸的分离方法
   
    作为一种氨基酸,牛磺酸也具有两性性质,它的离子交换性质受到溶液中的pH值、离子强度、温度强烈地影响。
   
    2。1　牛磺酸提取液的预处理
   
    使用水作为溶剂得到的提取液经常含有灰尘、大量的无机盐、各种氨基酸及其可溶性蛋白质。为了减小下一步分离的困难,一般要对提取液进行预处理,除去溶液中的蛋白质。因为蛋白质的溶解度在等电点处为最小,在工业上使用的方法是调整溶液的pH达到蛋白质的等电点,进行沉淀操作,然102山东理工大学学报(自然科学版) 2006年　后离心分离。在实验室内往往采用添加蛋白沉降剂磺基水杨酸的方法进行沉淀蛋白质[17]。
   
    2。2　牛磺酸与其它氨基酸的分离方法
   
    国内外,氨基酸的分离提纯主要是使用离子交换方法。利用氨基酸等电点的不同,改变溶液的pH,从而改变氨基酸的带电形式,使其在离子交换树脂上的吸附分配能力变化,从而进行氨基酸的分离提纯。李珊等人提出使用Na 型阳离子交换树脂,在pH为4"5的条件下进行分离,可以得到纯度为98%的牛磺酸晶体[18]。龚丽芬等人使用强酸性阳离子交换树脂,在pH为5时进行分离,得到98。6%的牛磺酸样品[19]。
   
    2。3　牛磺酸与无机盐的分离
   
    在使用离子交换树脂进行分离时,为了改变溶液的pH和离子强度,需要向溶液中添加一定量的HCl和NaOH。为了除去溶液的无机盐,需要使用离子交换树脂进行分离,这时要选择对牛磺酸不吸附的条件进行操作。刘连庆等人使用阳离子交换树脂001×7和阴离子交换树脂D301-SC分别吸附分离溶液中的Na 和SO2-3,牛磺酸的回收率为97%,纯度为99。5%[20]。
   
    3　结束语
   
    通过对牛磺酸提取和分离方法的论述,可以注意到,随着牛磺酸重要的生理功能被发现,人们对牛磺酸需求越来越多。目前,牛磺酸的生产主要是化学合成法,随着绿色科学的发展和人们对天然食品的偏爱,牛磺酸的天然提取技术必定有美好的发展前景。