文献综述

新疆农业大学科技学院功能性食品的文献综述论文题目天然牛磺酸的提取与应用学院专业学号姓名指导教师日期天然牛磺酸的提取与应用摘要：天然牛磺酸具有独特的药理及营养保健作用，广泛应用在医药和食品行业中。文章讨论了国内近年来提取牛磺酸的各种原料和提取工艺，并对应用的领域进行了概述。关键词：天然牛磺酸；提取；应用ExtractionandApplicationofNaturalTaurineAbstract:Naturaltaurinehasaparticularfunctioninpharmacology，nutritionandhealth.Itiswidelyusedinthemedicineandfood．Thepaperdiscussesthevariousrawmaterialsandtheextractionprocessofnaturaltaurine．Theapplicationisalsosummarized．Keywords：naturaltaurine；extraction；application牛磺酸(Taurine)又称为2一氨基乙磺酸，是人体必需的重要氨基酸之一。1827年首先从牛胆汁中提取，起初被认为是新陈代谢的产物，直到1989Hayes等人研究发现幼猫因牛磺酸缺乏而导致失明后，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。牛磺酸作为一种含硫的非蛋白质氨基酸，为人体所必需，可促进大脑发育，调节神经传导，维持正常的心脏、肝脏、内分泌、视网膜系统的功能，具有独特的生理及药理作用，已广泛有效应用在医药和食品行业中。目前，国内外市场E使用的牛磺酸有化学合成的牛磺酸和天然牛磺酸，其中多为化学合成法生产。虽然合成法牛磺酸价格低廉，但存在原料毒性大，工艺操作复杂，环境污染等问题。况且，合成法牛磺酸是否存在生物活性仍有争议。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。天然牛磺酸普遍存在于动物各组织细胞液中，海洋动物(如牡蛎、海虾、章鱼)中含有较多的牛磺酸；哺乳类动物的心、脑和肺等器官，特别是神经、肌肉、腺体等可兴奋的组织内均含有丰富的牛磺酸。因此,从天然产物中提取牛磺酸具有很大的应用前景,但是由于提取产率的限制,使得从天然产物中提取牛磺酸的成本过高,寻找牛磺酸含量高的天然产物并探求最佳提取工艺是当前研究的热点。本文综述了国内近年来从各种生物中提取牛磺酸的方法,按照提取分离过程分别对各种操作进行了讨论,并对天然牛磺酸应用前景进行了展望。1提取天然牛磺酸的原料1．1动物胆汁牛磺酸最初在牛胆中被发现，胆汁中含有丰富的牛磺酸。经检测，牛胆汁里的牛磺酸含量为430mg·L-1。但由于牛磺酸在胆汁中与胆盐形成结合态，并含有较多杂质，在牛磺酸的提纯步骤中难以去除，提取工艺复杂，纯度较低。因此国内在胆汁中天然牛磺酸提取研究方面的文章较少。目前有韩润林、李培锋等人在鸡胆汁中提取牛磺酸，得到的牛磺酸晶体纯度为99.6％，在鸡胆汁中与胆甾酸结合的均为牛磺酸，而无甘氨酸，因此通过碱解酰胺键可断裂，使牛磺酸游离出来，故可从鸡胆汁中大规模分离提取[1]。1．2海洋水产品天然牛磺酸在水产品中含量丰富，且以游离形式存在，如：青花鱼、墨鱼、章鱼、牡蛎、蛤蜊、虾等。尤其甲壳类和真蛸类海产品中牛磺酸的含量最多，如：马氏珠母贝中含量将近13000mg·kg-1，牡蛎、沙虫干和翡翠贻贝中含量也不少于10000mg·kg-1[2]，而章鱼体内含天然牛磺酸更是高达16000mg·kg-，从海产品中提取牛磺酸工艺简单而无污染，并且用水产品的下脚料提取牛磺酸又具有环保意义，前景很好。近年来国内在从水产品中提取天然牛磺酸研究的文章较多，如高梦祥、姚小东在田螺中提取天然牛磺酸；孙利芹、姜爱莉等从扇贝边中提取牛磺酸[3]；姜传福等人在文蛤中提取牛磺酸[4]；李珊、刘玉兰从章鱼里提取牛磺酸[5]；黄群，黄玲等在海洋星虫里提取天然牛磺酸[6]；黄志勇,李翠霞等人在烤鳗下脚料中提取牛磺酸[7]等。虽然牛磺酸提取原料的种类不同，但都获得了较为满意的提取率。我国幅员辽阔，有很长的海岸线，拥有丰富的海洋资源，不同的沿海地区从当地的特色资源中选择产量大、低值的海产品和海产品加工的废料中生产提取天然牛磺酸，搞好海洋资源的深加工，变废为宝，充分利用海洋资源，将海洋资源优势转化为产品优势,推动沿海地区经济的发展，加大天然海产品的出口创汇力度和提高海洋产品的经济效益。2天然牛磺酸提取方法研究2．1从原料中萃取牛磺酸牛磺酸以游离状态存在于动物体内各组织问液和细胞内液中，是水溶性小分子，一般可采用简单的热水提取方法，从已匀浆好的新鲜原料中提取牛磺酸，提取率较高。影响提取率的主要因素是料剂比和水温，同时自溶时问太长也不利于提取率的提高。有报道称提取温度应控制在60℃左右，温度过高，可溶性蛋白质溶出变性，溶液粘度增大，影响细胞的破裂，而阻碍了牛磺酸的溶出，从而降低了牛磺酸的提取量[8]。另外，原料的新鲜度也影响提取率，组织破碎程度对提取效果也有影响。为了提高牛磺酸的提取率，可采用超声波震荡提取和酶解法提取。超声波提取以其提取率高、提取时间短的优势被广泛应用于各种动、植物有效含量的提取，超声波在提取溶剂中产生的空化效应和机械作用一方面可有效地破碎细胞，使有效成分呈游离状态并溶入提取溶剂中，另一方面可加速提取溶剂的分子运动，使得提取溶剂和牛磺酸分子快速接触，相互溶合、混合。周燕霞等发现超声波破碎会提高牛磺酸溶出率，牛磺酸含量平均提高26．9％。目前有较多研究用酶解和水煮相结合工艺提取牛磺酸。从效果来比较[9]，选取木瓜蛋白酶、中性蛋白酶和酸性蛋白酶等为酶解实验用酶，提高动物蛋白水解度，增加牛磺酸提取效率。粟桂娇等人发现用酸性蛋白酶利用酶解和水煮相结合工艺水解车螺肉效果最好，提取工艺显著优于单纯水煮或单纯酶解工艺[10]。但用酶解液法提取牛磺酸要加入灭酶步骤，而且酶解液颜色一般会较深，需要脱色处理(活性炭脱色)，因此也增加了工艺的复杂性。李和生、陈檬等人用超声波一酶解破碎法提取牡蛎中的天然牛磺酸，大大缩短了牛磺酸提取时问，进一步提高了牛磺酸的产量。也有人用乙醇回流法，用乙醇回流提取原料匀浆，减压浓缩，石油醚去除脂溶性蛋白质，过活性炭柱脱色，浓缩结晶，也得到满意的效果[11]。2．2牛磺酸分离提纯除牛磺酸外，提取液中还含有大量的蛋白质、强电解质盐类等杂质成分，因此需要对样品进一步分离纯化。一般采用调整溶液的pH达到蛋白质的等电点，分别对酸性蛋白和碱性蛋白进行操作，然后离心分离[12]，或者通过添加沉降剂(如三氯乙酸水溶液)对蛋白质进行沉淀。张育荣采用反渗透膜集成的膜分离系统提取分离真蛸内脏下脚料中天然牛磺酸，取得了较好的除杂效果[13]。牛磺酸和无机盐类、其它氨基酸的分离则目前大部分研究是通过阳离子交换树脂交换分离。牛磺酸结构特殊,分子中带有一磺酸基和B位氨基，不易在树脂上交换，洗脱液慢速流经离子树脂柱时，其它杂质离子保留到树脂上,而牛磺酸被洗脱下来得到分离纯化。将处理液浓缩，调整pH值偏酸性，过离子交换树脂，用蒸馏水洗脱，强电解质盐类较牛磺酸先出来，电导率开始下降至稳定期间收集高流部分。不同型号的离子交换树脂的类型对牛磺酸的分离效率不一样，龚丽芬、陈碧娥等人认为H+型比Na+型离子交换树脂分离效果更佳，且离子交换树脂对牛磺酸有一定吸附作用，离子交换树脂量越多,回收率越低。在满足分离要求的前提下,应尽可能减少离子交换树脂的用量[14]。粟桂娇等人在用25X400(mm)离子交换柱湿装柱量为120mL时，洗脱速度1.5BV·h-1条件下，最适上柱量为每毫升湿树脂0.5mg氨基氮，pH0.9～3.3洗脱液是牛磺酸流出的高流分部分。2.3结晶牛磺酸是两性物质，其等电点p1：(pkl+pk2)／2=(1．50+8.47)／2=5.00。两性物质在等电点时沉淀最多，产率最大。因此将流出液pH调为5，即是牛磺酸的等电点，过滤，洗脱液通过浓缩，加入乙醇至一定浓度时可析出牛磺酸粗品结晶，将粗品重新溶解于水，过滤后，再加入乙醇重结晶可得到牛磺酸纯品。张辉、管华诗等人经研究发现乙醇浓度达60％，置4℃冰箱中得率最高，他们在长牡蛎中提取天然牛磺酸以得到牛磺酸纯品，其纯度达98．5％以上[15]。李珊、刘玉兰从章鱼里提取牛磺酸,含量也可达98％。通过对牛磺酸提取和分离方法的论述，可以注意到牛磺酸提取实验流程一般为：预处理→水萃取→除蛋白质→离子交换分离→控制等电点→结晶。优化牛磺酸提取工艺的步骤主要侧重在提高萃取效率和分离除杂的效果上。3天然牛磺酸应用研究牛磺酸具有多种药理作用和营养保健作用，应用范围已由最初的药用转向以食品添加剂和营养保健品为主，并逐渐成为大众化的消费品。由于天然牛磺酸价格昂贵，目前主要应用于医药、食品添加剂等领域。3．1天然牛磺酸在医药和临床中的应用牛磺酸作为条件性必需营养索和细胞保护剂，有广泛的防治疾病作用，其临床应用也日益受到重视[16]。过去认为牛磺酸是含硫氨基酸代谢的无功能的终末代谢物，近来研究证明牛磺酸具有广泛的生物学作用：它作为一种中枢抑制性神经传递物质可调节中枢神经系统的兴禽性；常的视觉功能和视网膜结构需要牛磺酸来维持；牛磺酸在心血管系统有抗心律失常、心肌保护和降血压作用；血液、免疫和生殖系统的正常功能也离不开牛磺酸；另外牛磺酸对许多毒物造成的组织细胞损伤及由此引发的疾病也有明的保护作用[17]。因此牛磺酸在临床上用于利胆、保肝、解毒、消炎、解热、镇静、抗惊厥、抗心律失常、治疗心肌功能全、调节渗透压、降低血压、治疗动脉硬化、维持正常神经传导、保护视力、治疗眼病、抑制血糖升高等。3．2牛磺酸在食品中的应用牛磺酸在营养学上非常重要。近年来，科学家对牛磺酸在生物体内的分，代谢，营养功能，作用机制等方面做了大量的研究作，证实牛磺酸具有重要的营养保健作用。婴幼儿成长发育所需的牛磺酸，一般从母乳中获取，如果母乳供给不足，而牛乳中牛磺酸含量极少。因此，婴儿的配方奶粉需补充牛磺酸[18]。除婴幼儿外，成人和老年人也需要补充牛磺酸，因为牛磺酸对保护心肌和视觉功能、预防高脂血和心血管疾病、解除疲劳、提高免疫功能等都有好处，所以牛磺酸也是成人和老年食品的添加剂。如今牛磺酸作为强化营养保健的食品添加剂已应用于饮料、滋补品、保健品、营养液、复合味精、豆制品等诸多食品中[19]。开发新型的牛磺酸功能食品，是当今食品科学研究的热点课题。参考文献：[1]韩润林,李培峰.鸡胆汁中提取牛磺酸的研究[J].内蒙古农牧学院学报，1998，19(4)：121～123．[2]庄淑娟，王平.从海洋贝类中提取和分离牛磺酸的方法[J]．山东理工大学学报(自然科学版)，2006，20(2)：101～103．[3]孙利芹，姜爱莉，郭尽力．从扇贝边中提取牛磺酸工艺的研究[J]．食品添加剂，2004，(1)：106～107、110．[4]姜传福，王芳.等电点法提取文蛤中牛磺酸及药物保健功能研究[J]．辽宁石油化大学学报，2008年，28(4)：30～32．[5]李珊，刘玉兰．牛磺酸的提制[J].食品科学，1999：(10)50～51．[6]黄群，黄玲，黄玉良.海洋星虫3种提取方法的比较[J]．福建中医学院学报，2002年，12(3)：37．[7]黄志勇，李翠霞，孟庆祥．从烤鳗下脚料中提取测定牛磺酸的研究[J].分析检测，2002,23(12)．[8]高梦祥，姚小东．田螺中牛磺酸的提取工艺研究[J]．长江大学学报(自科版)，2005，2(8)／农学卷第25卷(3)：84～87．[9]刘芳，叶克难．南海海洋珍珠贝肉牛磺酸提取公艺初探[J]．中山大学学报(自然科学版)，2005，44增刊：251～253．[10]粟桂娇，阎欲晓，覃洁等．车螺肉酶解液中提取分离天然牛磺酸工艺[J]．食品科学，2005，26(9)：372～376．[11]周燕霞，张倩．沙蛤中牛磺酸的制备研究[J]．氨基酸和生物资源，2008，30(4)：46～48．[12]李珊，刘玉兰．密鳞牡蛎中牛磺酸的提取[J]．青岛医学院学报，1999，3