?；撬岬募庸づc檢測技術(shù)及其應(yīng)用研究進展

張鳴鏑，詹 妮，李圣橈，周亞軍

（吉林大學食品科學與工程學院，吉林長春 130062）

?；撬幔═aurine） 又稱牛膽素、牛膽堿等，學名為β-氨基乙磺酸，得名于首次從牛膽汁中分離[1]，直至1975年，Hayes K C等人[2]首次報道用缺乏?；撬岬娘暳衔关?，會使貓的視覺功能減退，若長時間缺乏可致失明，從而引起了人們對?；撬釥I養(yǎng)作用的極大關(guān)注。?；撬峒兤窞闊o色或白色斜狀晶體，無臭，其化學性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于乙醚等有機溶劑。?；撬崾且环N含硫氨基酸，以游離氨基酸的形式普遍存在于動物各組織中，并調(diào)節(jié)其正常的生理機能[3-4]?，F(xiàn)已確認，?；撬嵩隗w內(nèi)具有生理活性和多種營養(yǎng)功能，包括增強細胞的抗氧化能力、參與三大有機質(zhì)代謝、調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)和機體內(nèi)分泌、保證動物神經(jīng)系統(tǒng)的正常發(fā)育等[5]。

現(xiàn)階段，國內(nèi)外學者對于牛磺酸的研究主要從提取分離、測定含量、生理功能和應(yīng)用等方面來探究。國內(nèi)主要側(cè)重于牛磺酸的提取分離、純化和工藝的優(yōu)化等，而國外則偏向于探究?；撬岬纳砉δ芗霸卺t(yī)學方面的應(yīng)用。圍繞?；撬岬奶崛?、分離純化、測定和應(yīng)用等方面來論述國內(nèi)外研究進展，對?；撬峒庸づc應(yīng)用提供重要的參考價值。

1 牛磺酸的研究進展

1.1 ?；撬岬奶崛?/h3>

由眾多學者研究得知，?；撬岬纳a(chǎn)方法主要有2種：化學合成法和天然提取法。目前，應(yīng)用比較廣泛的是化學合成法，但是由于有劇毒的物質(zhì)會存在于化學合成法的原料和生產(chǎn)過程中，隨著對安全的追求和綠色化學的發(fā)展，人們越來越提倡使用由天然提取得到的?；撬?。在眾多能夠提取出?；撬岬膭又参锝M織中，海洋生物體內(nèi)具有的?；撬岷扛?，因此從海洋生物中提取純化?；撬岬牡寐蕰摺?/p>

1989年，我國的巫建國[6]、顏貽謙等人[7]首次提出從魚貝類和牛初乳中提取?；撬幔m然只是定性確定了?；撬岬拇嬖冢_創(chuàng)了研究?；撬岬奶崛》椒ê蛢?yōu)化工藝探究之路。而之后，錢俊青等人[8]以珍珠貝母為原料，通過細胞自溶破壁的方式使?；撬崛艹觯忠噪x子交換樹脂法分離純化了其中的?；撬?。陳體強等人[9]在原木靈芝浸膏粉和孢子粉中采用熱水提取-磺基水楊酸沉淀法對樣品進行前處理，提取并測定了其中?；撬岬暮?。

牛磺酸提取的早期研究中，大多采用水煮法提取牛磺酸。黃志勇等人[10]就采用了水煮的方法得到粗提液，再通過陽離子交換樹脂分離出?；撬岬拇制罚詈蠼?jīng)過重結(jié)晶得到純品。這種從下腳料中提取?；撬岬墓に嚵鞒淘O(shè)計合理、操作方便，為后來從其他水產(chǎn)品中提取牛磺酸提供了有效的思路及方法。楊廣會等人[11]以魷魚為原料，采用水煮提取法對?；撬岬奶崛」に囘M行了優(yōu)化探索，在確定了提取時間、提取溫度、提取次數(shù)、料液比等因素影響的基礎(chǔ)上，采用正交試驗確定了從魷魚中提取?；撬岬淖罴压に嚕涮崛×扛哌_7.26 mg/g。

由于加工設(shè)備和方法技術(shù)的發(fā)展，提取?；撬岬姆椒ㄒ仓饾u多樣化。欒合密等人[12]研究了以得率為考查指標，比較破壁自溶法、水提法和超聲法提取四角蛤蜊中牛磺酸的效果，發(fā)現(xiàn)最佳提取方法為超聲法；并且經(jīng)過對不同超聲次數(shù)、超聲時間進行比較試驗，得出超聲2次，每次提取30 min為最佳提取工藝。鄭清等人[13]以超聲波輔助作用結(jié)合醇溶提取泥螺中?；撬幔⑼ㄟ^單因素試驗及正交設(shè)計對提取工藝進行優(yōu)化，得到提取的優(yōu)選工藝條件，并在此條件下?；撬岬寐蕿?.79 mg/g。錢清華[14]結(jié)合近年來從海洋生物中提取功能性成分的研究成果和進展，分析了?；撬崽崛『头蛛x的技術(shù)方法及應(yīng)用，包括水煮提取、酶解、離子交換和膜過濾等。章騫等人[15]采用水煮、乙醇抽提、蒸發(fā)濃縮、沉淀、活性炭吸附、結(jié)晶等一系列工藝操作，從鮑魚內(nèi)臟中獲取了高純度天然牛磺酸，得率為3.07 g/kg，且重復性好。

近年來，研究者側(cè)重于探索工藝的優(yōu)化，以得到更高純度的牛磺酸。萬鵬等人[16]通過單因素試驗和正交試驗，研究了蛋白酶酶解法和超聲法提取香港巨牡蠣中?；撬岬淖罴压に嚄l件，并在最優(yōu)條件下進行超聲波輔助酶解提取，最終牛磺酸的得率與單獨的堿性蛋白酶酶解法、超聲波法相比都更高。某公司[17]是將清洗過的魷魚內(nèi)臟進行勻漿，勻漿后水提取到牛磺酸提取液；再對提取液進行2次超濾、離子交換層析純化、反滲透濃縮、醇沉、蒸餾、噴霧干燥等工藝操作，最終得到?；撬峤Y(jié)晶純品。龔正斯[18]以?；撬崽崛÷蕿橹笜耍捎盟蠓◤恼卖~肝臟中提取?；撬?，研究了料液比、自溶時間、提取溫度和提取時間4個因素對?；撬崽崛〉寐实挠绊懀⑼ㄟ^正交試驗得到最佳提取工藝。

隨著更多高新設(shè)備和技術(shù)的出現(xiàn)，也有研究者將這些設(shè)備和技術(shù)應(yīng)用到提取純化牛磺酸這一領(lǐng)域中。徐成等人[19]研究了超高壓技術(shù)提取牡蠣中牛磺酸的工藝過程，并采用高效液相色譜法（HPLC）測定?；撬岬暮?。又通過單因素試驗和正交試驗獲得最佳提取工藝，為發(fā)展高新技術(shù)應(yīng)用于牡蠣中牛磺酸的提取提供了理論依據(jù)。同年，崔璨等人[20]以鮑魚內(nèi)臟為原料，采用單因素試驗及響應(yīng)面分析法（RSM）研究料液比、提取溫度、提取時間、提取次數(shù)4個因素及其交互作用對?；撬崽崛×康挠绊?，并利用高效液相色譜法和掃描電子顯微鏡（SEM） 對純化的?；撬徇M行分析，建立各因素與牛磺酸提取量之間關(guān)系的數(shù)學回歸模型，確定了最佳水提條件。

由?；撬崽崛〉难芯繗v史可知，主要的提取方法有水煮法、超聲法、結(jié)合醇溶的超聲波作用、蛋白酶酶解法、超聲波輔助酶解法和超高壓技術(shù)提取等，在這接近30年的研究中，學者不斷對提取條件進行改良和優(yōu)化，創(chuàng)造性地將多種方法組合使用，并結(jié)合更新的設(shè)備技術(shù)，得到了更高提取率的?；撬?。

1.2 牛磺酸的分離

?；撬岬姆蛛x主要有如下幾種方法：離子柱洗脫法、沉淀法、膜分離法、離子交換色譜分離法、電滲析法和結(jié)晶-重結(jié)晶法等。并且通過對試驗過程中工藝條件的優(yōu)化和分離膜的進化、離子交換樹脂的選擇等操作分離出更高純度的?；撬?。張俊彬[21]首次以褶紋冠蚌為原料，對牛磺酸的分離工藝進行了研究，采用離子柱和聚酰胺柱協(xié)同分離，并探討了洗脫劑種類和洗脫速度對分離效果的影響，最終獲得了純度89.66%的?；撬幔厥章矢哌_73%。

大量的牛磺酸主要通過化學合成法生產(chǎn)用于藥用和化學，而國內(nèi)主要采用磺化、乙醇胺脂化路線。最終反應(yīng)產(chǎn)物為硫酸鈉和?；撬岬幕旌衔?，二者的分離方法是?；撬峒兌群偷寐实年P(guān)鍵。早期國內(nèi)主要采用沉淀法來進行分離。其方法是，向混合液中加入氯化鈣溶液，再趁熱濾去產(chǎn)生的硫酸鈣沉淀，經(jīng)60℃減壓濃縮后濾除氯化鈉，在5℃下冷卻析出?；撬?，最后經(jīng)過重結(jié)晶精制得到產(chǎn)品?；撬?，該工藝存在的主要問題是回收率較低。而在同時期的日本，田代智康[22]采用離子交換分離法，在最佳試驗條件下回收率高達98.4%，而且產(chǎn)物的紅外光譜圖與標準品一致。

離子交換法是分離純化?；撬岬幕A(chǔ)方法，早期的學者大多采用此法純化?；撬崽崛∫?。劉連慶等人[23]探討了不同的操作條件和離子交換樹脂對?；撬岱蛛x的影響，采用離子交換法分離?；撬岷土蛩徕c，最后得出回收率97.0%，純度99.5%的?；撬帷ｋS后，伍麗娜[24]擬選用國產(chǎn)吸附樹脂來觀察?；撬嵩诙喾N吸附劑上的吸附-解析行為，并進行吸附樹脂在牛磺酸工業(yè)提純上的初步可行性研究。

近年來，超濾和電滲析等新技術(shù)陸續(xù)被應(yīng)用到提取?；撬岬难芯恐小埩杈У热薣25]為了研究膜分離法純化天然?；撬岬墓に嚄l件，利用超濾和反滲透濃縮技術(shù)，考查了Ultra-flo和卷式膜超濾系統(tǒng)對水提液中的蛋白質(zhì)和固體懸浮物等雜質(zhì)的清除效果，結(jié)果表明，?；撬崾占航?jīng)反滲透可濃縮35倍左右。金照[26]采用結(jié)晶-重結(jié)晶法分離提純?；撬?，考查了濃度、pH值、結(jié)晶時間對結(jié)晶過程的影響，并得到了最佳結(jié)晶條件。邵文堯等人[27]研究了在章魚下腳料中使用4種不同規(guī)格超濾膜分離天然?；撬岬膽?yīng)用，從蛋白去除率、?；撬崾章?、膜污染、膜通量和膜清洗等方面考查了不同切割分子量、不同材質(zhì)的平板超濾膜分離性能，獲得了從章魚下腳料中分離?；撬岬妮^佳分離膜。

任舉等人[28]通過對?；撬岽制纺敢哼M行預處理，然后利用自制電滲析器分離母液中牛磺酸與無機鹽，并嘗試經(jīng)過多次試驗來驗證工業(yè)化的可行性。胡凱倫等人[29]研究了酶解菲律賓蛤仔水煮液提取?；撬岬墓に嚄l件和提高?；撬峒兌鹊耐緩剑Y(jié)果表明，堿性蛋白酶為最適提取酶，并獲得了最優(yōu)酶解條件，此時?；撬峒兌葹?.67%，回收率為95.80%。但酶解產(chǎn)物經(jīng)陽離子樹脂交換、電滲析除鹽和乙醇重結(jié)晶提純后，純度有較大提高，為97.28%。

1.3 ?；撬岬臋z測

目前，用于測定牛磺酸含量的方法主要有以下幾種：高效液相色譜法[30]、分光光度法[31]、高效液相色譜-示差折光檢測器法[32]、近紅外光譜法[33]、柱后衍生-高效液相色譜法[34]和瑞利散射法[35]等。

HPLC具有選擇性好、靈敏度高等顯著優(yōu)點，使其成為食品和藥品分析領(lǐng)域中使用最便捷的分析技術(shù)[36]，在?；撬岬臋z測研究中也占據(jù)了重要地位。隨著科技的發(fā)展和設(shè)備的進步，?；撬岬臋z測技術(shù)也在不斷發(fā)展，HPLC聯(lián)用質(zhì)譜、示差折光檢測器等都得到了廣泛應(yīng)用。而分光光度法和瑞利散射法等也在眾多研究者的攻克下進行了無數(shù)次條件優(yōu)化，獲得了更精確的含量測定范圍。桑曉等人[37]采用水提法提取野生全蝎與養(yǎng)殖全蝎中的游離?；撬?，PITC柱前衍生化后進行反相高效液相色譜分析，用高效液相外標一點法測?；撬岷?。試驗證明該方法靈敏度高、重復性好、回收率高，可用于全蝎的質(zhì)量檢測與控制。

國外的研究者也多是采用分光光度法、高效液相色譜、高效液相色譜-熒光檢測、高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用等方法測定?；撬岬暮?。

Portnaya E P等人[38]開發(fā)并驗證了一種新的分光光度法測定劑型中?；撬岬姆椒āＴ摲椒ɑ跍y量波長470 nm處的?；撬崴芤何?。該方法滿足烏克蘭藥典對藥物定量分析方法的要求，可推薦用于制藥企業(yè)質(zhì)量控制部門和國家藥品質(zhì)量控制檢驗實驗室。Mehdinia A等人[39]建立了一種簡單的柱前衍生方法，結(jié)合高效液相色譜-熒光檢測法同時測定海洋藻類中的高?；撬岷团；撬?，液相色譜-質(zhì)譜法也用于確認藻類樣品中分析物的檢測。數(shù)據(jù)表明該方法成功應(yīng)用于藻類樣品中高?；撬岷团；撬岬耐瑫r測定。

1.4 ?；撬岬膽?yīng)用研究進展

1.4.1 ?；撬嵩谑称奉I(lǐng)域的應(yīng)用

國內(nèi)外學者研究發(fā)現(xiàn)，?；撬崮軌蚓S持視覺、免疫、血液、生殖的正常功能，是動物機體內(nèi)必不可少的一種生物活性物質(zhì)。目前，全球?；撬岬南牧恳殉^2×104t，其中作為食品添加劑應(yīng)用的占80%。歐盟、美國和日本等國家已明文規(guī)定，嬰幼兒和兒童食品中必須添加?；撬?。

瞿東楊等人[40]試驗結(jié)果表明，在延長小鼠的負重游泳時間方面，單獨或與咖啡因同時添加?；撬嶙饔眯Ч@著，而單獨添加咖啡因?qū)ρ娱L小鼠游泳時間沒有作用效果，表明?；撬岷涂Х纫蛲瑫r作用可以達到降低小鼠運動后血乳酸水平的最好效果。宋亮[41]以?；撬岷投嗵请臑樵?，對?；撬岫嗵请膹秃瞎腆w運動飲料的研制工藝進行研究，結(jié)果獲得了?；撬岫嗵请膹秃瞎腆w運動飲料的最佳研制條件。

高血壓是引發(fā)心腦血管疾病死亡的重要危險因子，世界各國的患病率為10%～20%。因此，研發(fā)具有降血壓作用的生物活性物質(zhì)具有重要意義。?；撬峋哂蟹植紡V、分子小、無毒、好吸收等多重優(yōu)點，并且可添加到食品中，多項in vivo，in vitro試驗都證明?；撬嵊薪祲汗π42]。最新的離體試驗顯示[43]，牛磺酸能夠舒張置于5-HT和KCl中預收縮的人乳內(nèi)動脈，但這一舒張效果被大電導Ca2+激活性K+通道的阻斷劑所抑制，提示?；撬岬氖嫜茏饔每赡芘c激活大電導Ca2+激活性K+通道有關(guān)。

1.4.2 ?；撬嵩卺t(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用

?；撬崾且环N特殊的高滲透性氨基酸類物質(zhì)，對細胞凋亡和視網(wǎng)膜損傷有明顯的保護作用[44-46]。

由東等人[47]試驗證明，復方?；撬岬窝垡耗茱@著防護兔眼瞼結(jié)膜、角膜和球結(jié)膜的炎性損傷，拮抗紫外線輻射導致的眼分泌物增多作用較強，具有明顯的降低兔眼睫狀肌張力作用。因此，復方牛磺酸滴眼液具有明顯的抗眼疲勞作用，為治療眼疲勞的適應(yīng)癥提供了實驗室依據(jù)。劉錫軍等人[48]研究結(jié)果顯示，復方?；撬岬窝垡嚎擅黠@改善小鼠腸系膜微循環(huán)作用，對大鼠具有明顯的抗眼過敏作用，表明復方牛磺酸滴眼液具有改善局部微循環(huán)和抗眼過敏作用。

近年來，牛磺酸在醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用主要是由于其特殊的生理功能和能夠調(diào)節(jié)機體代謝的特點。Zvyagina T S等人[49]研究了?；撬釋Ω吖秋嬍痴T導的代謝綜合征大鼠心臟線粒體功能活動的影響，并且已經(jīng)確定牛磺酸能夠抑制碳水化合物不耐受胰島素抵抗。Seo Jung M等人[50]研究了牛磺酸和蘆薈提取物在體內(nèi)和體外的抗刺激作用，發(fā)現(xiàn)牛磺酸和蘆薈提取物的混合物在體內(nèi)和體外均顯示出對AlCl3刺激皮膚增強的抗刺激作用。結(jié)果表明，抗刺激活性物質(zhì)的組合可能有效地減輕由含有刺激性物質(zhì)的其他皮膚病學載體引起的刺激性接觸性皮炎。

1.4.3 ?；撬嵩谏a(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用

牛磺酸應(yīng)用于食品動物中，可改善動物性食品的品質(zhì)及生產(chǎn)性能，而且還可以提高我國動物性食品的競爭力。開發(fā)富含牛磺酸的動物性食品對增強體質(zhì)、改善人體健康、提高產(chǎn)品的質(zhì)量具有重要的經(jīng)濟效益和社會價值。因此，?；撬嶙鳛橐环N保健型飼料添加劑應(yīng)用于食品動物具有良好的應(yīng)用前景，值得大力開發(fā)和應(yīng)用。

王福強[51]研究出?；撬峥勺鳛橐环N較為安全的飼料添加劑，它的效用主要體現(xiàn)在利于加速動物的生長、抗病毒、抗應(yīng)激及抗氧化、抗自由基損傷等。海洋動物的滲透壓也主要靠?；撬醽砭S持和調(diào)節(jié)。向梟等人[52]研究表明，添加一定量的?；撬峥娠@著提高幼鯉對飼料中脂肪的利用率，并且可以減少體內(nèi)的脂肪沉積、改善肌肉品質(zhì)、促進其生長、提高機體的抗氧化能力。

牛磺酸具有提高飼糧的利用率和促進腸道吸收的功能。張建斌等人[53]在28日齡斷奶仔豬飼糧中添加0.1%?；撬?，發(fā)現(xiàn)在斷奶后11 d時極顯著提高了粗蛋白質(zhì)（CP）的消化率，也極顯著提高了仔豬對D-木糖、鈣、磷的消化率，并且提高了有機物（OM）、干物質(zhì)（DM） 的消化率。

牛磺酸在肝臟中與膽酸結(jié)合生成?；悄懰?，具有提升脂肪酶活性、促進脂肪乳化和協(xié)助脂溶性物質(zhì)、中性脂肪、膽固醇消化吸收的作用[53]。黃仁術(shù)等人[54]研究了全植物蛋白質(zhì)飼糧對斷奶仔豬生長性能的影響，飼糧中添加3%?；撬崮苊黠@提高仔豬的平均日采食量（ADFI），且料質(zhì)量比（F/G）降低了7.26%，表明全植物蛋白質(zhì)飼糧中添加?；撬崾呛侠淼?。

2 ?；撬嵫芯恐写嬖诘闹饕獑栴}

在食品領(lǐng)域，?；撬岬亩喾N營養(yǎng)保健功能已被應(yīng)用于食品營養(yǎng)強化劑和保健食品領(lǐng)域。目前，用于?；撬崽崛『头蛛x純化的方法技術(shù)都比較基礎(chǔ)，也處于工藝優(yōu)化階段，有些技術(shù)還不夠成熟，需要進一步探索發(fā)展。而且隨著更多高新技術(shù)的出現(xiàn)，應(yīng)探索出更好的設(shè)備和技術(shù)用于牛磺酸的研究中。而隨著生活水平和健康知識的提高，?；撬嶙鳛闋I養(yǎng)保健品和強化食品添加劑將逐步被食品生產(chǎn)企業(yè)和消費者認識和接受。對?；撬岬纳碜饔眉捌涮匦匝芯康纳钊胩接?，目前較多的仍是關(guān)于醫(yī)學的基礎(chǔ)試驗研究，所以應(yīng)加強其關(guān)于食品方面的研究，開辟其廣泛的應(yīng)用前景。

3 結(jié)語

牛磺酸具有多種營養(yǎng)生理功能和作用，在食品領(lǐng)域、養(yǎng)殖業(yè)和醫(yī)學研究中應(yīng)用前景廣闊，有待于學者進一步深入研究牛磺酸在醫(yī)學中對人類疾病的研究治療和飼料中的適宜添加水平和添加形式，以及在功能性食品中更大范圍的應(yīng)用，以促進其在更多領(lǐng)域的推廣和發(fā)展。而從天然產(chǎn)物中提取分離?；撬崾且环N較為高效、安全的途徑，因此還需要開發(fā)從更多種類的天然產(chǎn)物中提取純化?；撬岬耐緩?，并對其工藝進行優(yōu)化探索。?；撬峋哂袇⑴c三大有機質(zhì)代謝、調(diào)節(jié)機體內(nèi)分泌和免疫反應(yīng)，以及保證動物神經(jīng)系統(tǒng)的正常發(fā)育等生理功能，促使人們?nèi)グl(fā)現(xiàn)它更多的應(yīng)用途徑和更廣闊的發(fā)展前景，使?；撬徇@一個功效成分得到充分利用。