提要：介绍了牛磺酸的结构、在动物组织中的分布和代谢，综述了牛磺酸的生产、生物学功能及其在养殖业中的应用，提出了牛磺酸今后的研究方向。
牛磺酸是动物体内一种结构简单的含硫氨基酸。1927年，牛磺酸首次被人们从牛胆中分离出来时，被认为是含硫氨基酸的无功能代谢产物，直到1976年Hayes等人证明了它具有生物学功能。此后，科学家们对牛磺酸进行了深入的研究，发现其在调节机体正常生理功能、增强细胞膜抗氧化、抗自由基损伤及抗病毒损伤方面具有广泛的生物学功能（Timbrel,1995），研究表明：尽管牛磺酸广泛存在于动物体内，但一些较高级的动物自身合成牛磺酸的数量有限，不能满足机体需要，它们所需的牛磺酸主要从食物中获得（安文林等，1997），因此，美国、日本等发达国家规定应在婴儿乳制品中添加牛磺酸。我国也进行了此类乳制品的研制和开发，目前牛磺酸的年产量已达10000t。
由于牛磺酸的特殊生物学功能，逐渐引起了动物学家的兴趣，并成为研究的热点，随着对牛磺酸营养机理研究的深入，它在养殖业中的应用也越来越广泛。本文对牛磺酸的的结构、组织分布和代谢、生物学功能、在养殖业中的应用及其发展前景作一阐述，以促进它作为新型添加剂在养殖业中的推广和应用。
1 牛磺酸的结构及其在动物体内的组织分布和代谢
牛磺酸（taurine），化学名为2--氨基乙磺酸，结构式为NH2-CH2-CH2-SO3H，它以游离形式大量存在于动物体内的各组织和器官中，其中以脑、心脏和肌肉组织中的含量最高。在动物体内，牛磺酸可由粒细胞代谢L?半胱氨酸等途径转化而来，其最终代谢产物为羟乙磺酸。
2 牛磺酸的的生产
牛磺酸的生产方法主要有三种，即天然提取法、微生物发酵法和化学合成法。
2.1 天然提取法
牛磺酸的天然提取法是通过牛胆汁水解或以乌贼、蛸、珠母贝等海产品为原料，通过水提取浓缩来制得产品。牛胆汁中牛磺酸的含量虽然较高，但它以与胆汁酸结合成牛磺胆酸的形式存在，不能简单地提取分离；海产品中牛磺酸的含量较低，且来源有限，因此天然提取法发展的潜力不大，不能满足市场需要。
2.2 微生物发酵法
日本研究者（1986）报道：将来源于牛肉的链球菌在含有1.5g牛胆汁提取物和葡萄糖的培养基中37℃培养2d，可以产45g牛磺酸。据Nakanishi（1988）报道：将谷氨酸棒状杆菌在含有葡萄糖、蛋白冻、KH2PO4、K2HPO4、MgSO4、生物素、酵母膏、尿素、和维生素B1的培养基中28℃摇瓶发酵4d，最后牛磺酸的产量为870mg/L。
2.3 化学合成法
化学合成法主要有两种，即乙醇胺法和乙撑亚胺法。
2.3.1 乙醇胺法
在一定温度下，将乙醇胺滴加到硫酸中，使乙醇胺成盐，经酯化后制得中间体硫酸-β-硫酸铵，然后将所得的中间体用亚硫酸钠磺化，经浓缩、结晶、过滤得粗品，最后将粗品用活性炭吸附、重结晶而得白色晶体，其牛磺酸含量大于98%，总得率可达50%-55%，目前国内多采用此法。
丁学杰（1991）对乙醇胺法作了改进，他分氯化、磺化两步来进行反应，先在盐酸中滴加乙醇胺，然后通入氯化氢至不再吸收制得中间体氯化氢?β?氯化铵晶体，最后浓缩，用乙醇结晶、精制得白色晶体，其牛磺酸含量大于98.8%，两步制备的总得率达47.9%。
2.3.2乙撑亚胺法
乙撑亚胺法是用乙撑亚胺与亚硫酸钠直接反应，一步合成来生产牛磺酸的方法，此法反应温和，没有副产物，精制方便，纯度达99.4%，产出率为88.9%，但缺点是乙撑亚胺沸点低，毒性大，易聚合爆炸，不易保存，为克服这一缺点，可用乙醇胺催化脱水环化来生产乙撑亚胺。
3 牛磺酸的生物学功能
3.1 对神经系统的作用
牛磺酸是新生动物脑中含量最丰富的游离氨基酸，随着脑的发育，牛磺酸的水平逐渐下降，成年动物脑中牛磺酸的含量仅为新生动物的1/3（Sturman等，1975），在发育成熟的大脑中，牛磺酸的含量仅次于谷氨酸。牛磺酸在中枢神经系统中主要分布于大脑皮层、小脑、海马及嗅球等区域（Banay等，1993）。在中枢神经系统中的各种细胞均含有牛磺酸，其中以神经胶质细胞和突触细胞中的含量最为丰富（Sellstrom等,1975）。牛磺酸对某些激素如生长素和催乳素的分泌具有调节作用，低剂量的牛磺酸可增加催乳素的释放，而高剂量的牛磺酸则没有上述刺激作用。牛磺酸可使人脑神经细胞增殖，促进神经细胞突触的形成，加速神经细胞的分化形成。
3.2 抗氧化作用
据报道，牛磺酸能够增强细胞膜抗氧化、抗自由基损伤及抗病毒损伤的能力（Pasantes等，1984，邱珊等，1992）。牛磺酸与维生素E维生素C、类胡萝卜素和一些多酚类化合物一样，都具有清除活性氧自由基的作用，它们共同组成生命内源的防御系统，防止毒素对细胞及组织的伤害（Pascoe等，1989）。牛磺酸的清除活性氧自由基和抗脂质过氧化损伤的作用与其剂量呈依赖关系，它能防止兔精液细胞膜的脂质过氧化，保持正常精子的活动能力。体外试验表明，牛磺酸可直接作用于微粒体膜，减少膜的脂质过氧化反应，从而抑制肝的脂质过氧化。口服牛磺酸还可显著降低引起细胞膜脂质过氧化的物质四氯乙烯对鼠肝和肾的损伤(Ebrahim 等,1997)。
3.3 渗透调节作用
渗透调节作用是牛磺酸最基本的也是了解得清楚的生物学功能。海洋动物的渗透压主要靠牛磺酸来调节和维持;哺乳动物的渗透压虽然靠无机盐来维持，但它的平衡是通过牛磺酸的移动来调节的。现已证明，牛磺酸在中枢神经系统、视网膜、血小板、骨骼肌和心脏等许多器官中起渗透调节作用。
3.4 对Ca2+的调节作用
现已证明，牛磺酸可影响Ca2+的结合、转运，调节Ca2+的依赖或刺激过程。Ca2+的摄取分为高亲合摄取和低亲合摄取两种途径，高亲合摄取时Ca2+的摄取浓度在μmol/L范围内，在生理情况下由胞浆向胞外转运Ca2+或将Ca2+由胞浆转入细胞器中；低亲合摄取是指Ca2+的摄取不受ATP的影响，将Ca2+由胞外向胞浆转运或自线粒体及内质网这些聚集了高Ca2+的细胞器向胞浆转运，它又称为Ca2+的细胞外运法（宿燕岗等，1997）。Ca2+ 高亲合摄取过程需要ATP、碳酸氢盐和Na+的存在，而牛磺酸通过调节酶的活性来激活这一过程（Schaffer，1994）。另外，自细胞器中释放的Ca2+亦受牛磺酸的影响，据刘乃奎等(1995)报道，牛磺酸对内皮损伤导致的血管平滑肌细胞Ca2+内流的增加及细胞Ca2+含量的升高有明显的抑制作用。
此外，低浓度的牛磺酸可促进肠道对锌的吸收，保护细胞膜的稳定性，它是动物体内肝脏合成胆酸的一种成分，食物中添加牛磺酸可抑制胆结石的形成，促进胆汁排泄。
4 牛磺酸在养殖业中的应用
由于牛磺酸的特殊生物学功能，它在养殖业中的应用一直是动物学家研究的热点，现已证明，牛磺酸能够提高畜禽的生长性能，增加动物的繁殖能力，并在水产养殖中作为诱食剂被广泛应用。
4．1 提高畜禽的生长性能
近年来，牛磺酸在提高肉禽的生长性能方面的报道较多，Martin等（1972）研究发现，日粮中添加0.1%的牛磺酸可促进肉鸡早期增重；Anderson等（1975）给雏鸡日粮中添加0.75%的牛磺酸，使其的早期（0-3周龄）体重增加了20.5%，饲料转化率提高了7.2%；Campbell等（1989）实验表明：在公雏鸡饲料中添加0.05%、0.1%、0.2%的牛磺酸后，3?6周龄料肉比随牛磺酸添加水平的增加而下降，但不影响3?6周龄体重和0?3周龄的料肉比；Blair等（1991）报道，在1日龄肉用仔鸡日粮中添加0.3%的牛磺酸后，21日龄增重明显，但添加0.6%的牛磺酸对增重有负面效应；据何天培等（1995）报道，在仔鸡日粮中添加0.1%、0.15%的牛磺酸，能促进仔鸡的早期发育，1?2周龄鸡的体重显著提高，并可降低2?3周龄鸡的料肉比。但添加0.05%的牛磺酸对肉用仔鸡的体重和料肉比均无明显影响。
4．2 增加动物的繁殖能力
据肖世平等（1997）报道，牛磺酸对黄鸡性腺组织形态的发育和内分泌功能有促进作用，在鸡日粮中添加0.45%的牛磺酸后，能提高性成熟前公鸡睾丸的重量，增大曲细精管的直径，促进生殖细胞的发育，提高精子细胞形成的速度，且能提高成熟前母鸡卵巢的相对重量，促进卵细胞的发育。
Sturman （1986）报道，母猪日粮中缺乏牛磺酸时，产仔能力下降，易发生流产，且仔猪死胎多，成活率低。同样，牛磺酸的缺乏可影响猫的繁殖能力，使流产和死胎的发生率增加，幼猫的初生体重降低，且生长缓慢(Wade等,1988)。
4.3 在水产养殖中作为诱食剂
牛磺酸是虾的饵料诱食剂，在虾饲料中添加牛磺酸可促进虾的采食，并对调节虾饵料中微量元素的平衡具有良好作用，日本的一项研究表明：牛磺酸是虾的饵料中最好的诱食剂。牛磺酸对贝类有许多特殊功能：可作为能量的贮存，调节细胞的可激发性，并通过渗透排泄来减少体内过多的硫化物积聚。邱高峰等研究表明：牛磺酸对许多水产类动物有促进摄食作用。
5 牛磺酸在养殖业中的应用前景及研究方向
牛磺酸在调节机体正常生理功能、增强细胞膜抗氧化、抗自由基损伤及抗病毒损伤方面具有广泛的生物学功能，是一种值得推广应用的新型添加剂，在养殖业上具有广阔的前景。为了更好地发挥牛磺酸的作用，应从以下方面进行深入的研究。
5.1 拓展牛磺酸在养殖业中应用的研究
目前，对牛磺酸在水产和禽类养殖中应用的研究较多，在家畜饲养中应用的报道比较罕见。如何拓展牛磺酸在养殖业中的应用，是今后需深入研究的方向，如在断奶仔猪日粮添加牛磺酸来实验其对仔猪的生长速度和饲料转化率的影响；另一方面，应系统地研究牛磺酸在饲料中的添加量，分析添加量与应用效果的相关性，以确定不同生长阶段，牛磺酸在各种水产、畜禽饲料中适宜添加量，以较小的投入来产生最佳的效果。
5.2 牛磺酸生产技术的研究
随着对牛磺酸在养殖业中的广泛应用，它的需求也将越来越大，如何提高牛磺酸的产量以及改进生产工艺增加产品的得率是值得研究的课题。目前，牛磺酸主要以化学合成法来生产，化学合成的牛磺酸含量虽然较高，但因生产中使用强酸，具有腐蚀性，且反应条件苛刻，造成设备投资较大，生产成本较高。Pauluty（1985）用氯化亚砜在等量的羧酸存在下,于60℃与乙醇胺盐酸盐反应7h，产率高达99.1%，此方法反应条件温和，产品纯度高，值得推广应用。另外，改进微生物发酵方法，筛选高产菌株，控制发酵的最佳条件，改进发酵工艺，运用基因改良技术和选择廉价的发酵原料来提高产量，降低生产成本，也是今后生产牛磺酸中有待思考的课题。
5.3 牛磺酸安全性的研究
虽然目前对牛磺酸在养殖中添加效果的研究较多，它作为动物的条件性必需氨基酸，在饲料中添加是比较安全的，但对它使用后在动物体内的残留及添加过量引起的毒性却鲜有报道，因此，对长期使用牛磺酸的安全性研究是一个有待探索的课题。
