■陸 壯 呂武興 舒劍成 鄧 敦*

（1.中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，湖南長(zhǎng)沙410125；2.唐人神集團(tuán)股份有限公司，湖南株洲412000）

?；撬幔═aurine，Tau）即2-氨基乙磺酸，也稱(chēng)牛黃酸、牛膽酸、牛膽堿或牛膽素，是一種半必需β-氨基酸，在動(dòng)物體內(nèi)以游離形式存在，幾乎廣泛存在于所有動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)，是動(dòng)物體內(nèi)含量最為豐富的游離氨基酸[1]。?；撬岜旧聿粎⑴c蛋白質(zhì)合成，同時(shí)也并不作為機(jī)體的能量來(lái)源，但?；撬嵋廊痪哂胸S富的生物學(xué)功能，并在調(diào)節(jié)細(xì)胞穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮重要作用[2]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者對(duì)?；撬岬纳飳W(xué)功能及其在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用做了深入研究并已取得一定進(jìn)展，本文主要綜述了?；撬岬纳飳W(xué)功能及其在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用，以期為生產(chǎn)上合理有效使用?；撬崽峁├碚摶A(chǔ)。

1 ?；撬岬睦砘再|(zhì)

牛磺酸是動(dòng)物機(jī)體內(nèi)的一種含硫β-氨基酸，在動(dòng)物不同組織內(nèi)均高濃度存在[3]，且具備豐富的生物學(xué)功能。一般而言，物質(zhì)的生物學(xué)功能與其理化性質(zhì)有著重要關(guān)聯(lián)。?；撬崾且环N簡(jiǎn)單的分子，含有一個(gè)酸性磺酸鹽基、一個(gè)堿性氨基和兩個(gè)碳原子，其分子式為C2H7NO3S，是四面針狀晶體結(jié)構(gòu)的小分子，它的分子量是125.15，結(jié)構(gòu)式如圖1 所示。?；撬岬慕Y(jié)構(gòu)特性使其具有高親水性和低親脂性的特點(diǎn)。因此，?；撬峥扇苡谒?，在25 °C的條件下，10 g?；撬峥梢匀苡?00 mL 水，但?；撬岵蝗苡谝掖?、乙醚或者丙酮。5%牛磺酸溶液的pH在4.1～5.6范圍內(nèi)。在25 ℃條件下，?；撬岬乃崾浇怆x常數(shù)和堿式解離常數(shù)分別為1.5和8.82。?；撬釣榘咨Y(jié)晶狀粉末，其熔點(diǎn)為328 ℃，容積密度為0.65～0.75 g/cm3，密度大約為1.7 g/cm3[4]。

2 牛磺酸的合成與代謝

在1827 年，科學(xué)家第一次在牛的膽汁中分離出?；撬醄5]。?；撬崾莿?dòng)物組織中含量最豐富的游離氨基酸，占肝臟總游離氨基酸的25%，腎臟總游離氨基酸的50%，肌肉總游離氨基酸的53%，大腦總游離氨基酸的19%[6]。牛磺酸在肝臟中可以由半胱氨酸雙加氧酶將半胱氨酸巰基氧化為半胱氨酸亞磺酸，然后用胱氨酸亞硫酸脫羧酶將半胱氨酸亞磺酸脫羧基化為亞?；撬幔詈笸ㄟ^(guò)亞?；撬崦摎涿斧@得?；撬幔ㄒ?jiàn)圖2）。但是，由于動(dòng)物體內(nèi)合成牛磺酸的關(guān)鍵酶半胱亞磺酸脫羧酶活性較低，因此牛磺酸除自身合成外還通常需要從飼料中攝入[7]。一般而言，動(dòng)物機(jī)體獲得?；撬岬姆绞酱笾掠腥N：①飲食攝入；②肝臟和其他器官的生物合成；③腎臟的重吸收作用[8]。對(duì)于飼料中的?；撬?，動(dòng)物需要通過(guò)一種特定的、鈉/氯依賴(lài)的牛磺酸轉(zhuǎn)運(yùn)體（TauT）從小腸部位進(jìn)行吸收，然后再經(jīng)血液運(yùn)送到組織細(xì)胞進(jìn)行利用[9]。研究表明，缺乏TauT的小鼠，其骨骼肌、心肌、腦、腎臟、肝臟等部位?；撬崴骄霈F(xiàn)大幅度降低，這也說(shuō)明動(dòng)物?；撬岬闹饕獊?lái)源是從外界吸收[10]。?；撬嵩跈C(jī)體內(nèi)的代謝有以下幾個(gè)方向。一方面，牛磺酸和膽酸在肝臟中可以合成?；悄懰犭S膽汁排出到消化道內(nèi)，可促進(jìn)脂肪及其他脂類(lèi)物質(zhì)的消化和吸收[11]。另一方面，?；撬峥山邮芫彼岬碾一?，在ATP-脒基轉(zhuǎn)移酶的催化下生成脒基牛磺酸。而脒基?；撬峥梢粤姿峄闪姿犭呋；撬幔湓诘偷葎?dòng)物中可以作為一種磷酸源，在能量代謝過(guò)程中起重要作用。此外，?；撬嵩诟闻K中經(jīng)轉(zhuǎn)氨基甲?；饔每缮杉柞Ｅ；撬?，但甲酰?；撬峋唧w的生物學(xué)功能還有待進(jìn)一步研究[12]。腎臟則是?；撬崤判沟闹饕緩?，當(dāng)動(dòng)物體內(nèi)?；撬徇^(guò)量時(shí)，多余部分隨尿液排出，當(dāng)牛磺酸不足時(shí)，腎臟通過(guò)重吸收降低牛磺酸的排泄，進(jìn)而維持機(jī)體?；撬岬南鄬?duì)穩(wěn)定[13]。

圖1 ?；撬岬慕Y(jié)構(gòu)式

圖2 牛磺酸在肝臟中合成途徑

3 ?；撬岬纳飳W(xué)功能

3.1 ?；撬岬目寡趸阅?/h3>

抗氧化性能是牛磺酸最為重要的生物學(xué)功能之一[14-15]。盡管?；撬岬慕Y(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，自身難以被氧化，但它仍然可以通過(guò)降低細(xì)胞活性氧（ROS）產(chǎn)生或提升抗氧化系統(tǒng)活性的方式發(fā)揮抗氧化作用[16]。一方面，細(xì)胞內(nèi)ROS 主要來(lái)源于線粒體呼吸鏈，而研究表明牛磺酸能夠通過(guò)穩(wěn)定線粒體呼吸鏈和抑制ROS產(chǎn)生達(dá)到改善線粒體功能的目的[3]。另一方面，研究表明?；撬峥蓽p輕四氯化碳對(duì)肝臟纖維化的作用，四氯化碳作用可使線粒體產(chǎn)生大量ROS 對(duì)細(xì)胞造成損傷，而?；撬岬奶砑涌山档图?xì)胞丙二醛（MDA）水平，提高超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）的活性。此外，?；撬峥商岣咪X染毒大鼠腦組織的谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）和SOD的活性，并降低MDA的水平。因此，研究認(rèn)為?；撬峥梢蕴岣邫C(jī)體抗氧化酶活性[7]。還有研究發(fā)現(xiàn)牛磺酸的補(bǔ)充可提高細(xì)胞谷胱甘肽（glutathione，GSH）的含量，這可能是由于?；撬岷虶SH有共同的前體物質(zhì)半胱氨酸[17]。最新研究表明，?；撬峥赡芡ㄟ^(guò)激活Nrf2相關(guān)通路關(guān)鍵基因Nrf2、HO-1、NQO1等表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)相關(guān)抗氧化酶GSH-Px、SOD等發(fā)揮作用[18]。

3.2 牛磺酸的神經(jīng)調(diào)節(jié)和保護(hù)作用

?；撬嵩诖竽X中含量豐富，是含量?jī)H次于谷氨酸的氨基酸，它存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的各種類(lèi)型細(xì)胞中并具有重要的生物學(xué)功能。?；撬崾且环N神經(jīng)遞質(zhì)，可通過(guò)改變神經(jīng)細(xì)胞膜電位，將突觸前膜傳遞的信號(hào)傳遞到突觸后膜。研究表明，在突觸小體中，?；撬峥勺鳛橐种菩陨窠?jīng)遞質(zhì)，阻止鈣離子內(nèi)流，進(jìn)而抵抗谷氨酸產(chǎn)生的神經(jīng)毒性作用[19]。此外，?；撬徇€被視為一種神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，具有改善神經(jīng)生長(zhǎng)發(fā)育和增殖分化的效果，同時(shí)還可修復(fù)神經(jīng)元的損傷。在海馬上的研究表明，牛磺酸可以參與神經(jīng)的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程，促進(jìn)神經(jīng)元軸突的生長(zhǎng)[20]。此外，研究還發(fā)現(xiàn)?；撬峒瓤梢源龠M(jìn)新生動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育[21]，也可以緩解成年動(dòng)物的神經(jīng)功能減退性疾病[22]。牛磺酸還被認(rèn)為是一種神經(jīng)保護(hù)劑，它被認(rèn)為可以減少應(yīng)激狀態(tài)下神經(jīng)細(xì)胞的損傷及死亡。研究發(fā)現(xiàn)?；撬峥梢员Ｗo(hù)大腦免受內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激[23]。由于大腦組織中含有大量的脂質(zhì)，是氧化攻擊的主要靶點(diǎn)，因此自由基對(duì)大腦組織具有較大危害，所以?；撬岬纳窠?jīng)保護(hù)作用則可能與其較強(qiáng)的抗氧化性能有關(guān)[24]。

3.3 牛磺酸的內(nèi)分泌調(diào)節(jié)作用

?；撬釋?duì)機(jī)體內(nèi)分泌功能有著重要影響，研究表明機(jī)體在缺乏?；撬岬那闆r下內(nèi)分泌系統(tǒng)功能發(fā)生障礙，進(jìn)而導(dǎo)致各種內(nèi)分泌疾病發(fā)病率上升。首先，?；撬峥勺鳛樯窠?jīng)調(diào)節(jié)劑，影響下丘腦-垂體激素的分泌。研究表明，?；撬峥膳c垂體神經(jīng)末梢細(xì)胞中甘氨酸受體結(jié)合，激活鈣離子信號(hào)通路，影響垂體神經(jīng)細(xì)胞滲透壓系統(tǒng)，進(jìn)而調(diào)控神經(jīng)激素的釋放[25]。其次，?；撬釋?duì)外周內(nèi)分泌腺體也有調(diào)節(jié)作用。有研究認(rèn)為?；撬峥梢杂绊懠谞钕俚膬?nèi)分泌功能，提高促甲狀腺激素受體的基因表達(dá)，從而增加甲狀腺激素的分泌[26]。研究認(rèn)為，?；撬嵩隰~(yú)上即是通過(guò)促進(jìn)甲狀腺激素分泌，進(jìn)而促進(jìn)生長(zhǎng)激素的合成分泌，最終促進(jìn)魚(yú)體蛋白質(zhì)合成的[27]。?；撬徇€能夠通過(guò)多種形式調(diào)節(jié)滲透壓，進(jìn)而減少交感神經(jīng)興奮，抑制腎素-血管緊張素系統(tǒng)相關(guān)激素的分泌[28]。?；撬徇€可以促進(jìn)胰島干細(xì)胞分化和成熟，抑制胰腺ATP敏感鉀通道的活性，激活電壓依賴(lài)性的Ca2+通道，進(jìn)而促進(jìn)胰島中的B 細(xì)胞分泌胰島素[29]，研究顯示服用牛磺酸大鼠胰腺胰島素水平是對(duì)照組大鼠的4.5 倍[30]。此外，Yang等[31]研究表明，?；撬崮艽碳げG酮分泌，促進(jìn)生精過(guò)程和精子成熟，提高精子質(zhì)量，延緩睪丸功能老化，增強(qiáng)繁殖性能。牟藤[32]研究指出，牛磺酸對(duì)不同發(fā)情周期大鼠促性腺激素釋放激素、泌乳素、促黃體生長(zhǎng)素、雌二醇和孕酮的分泌均有一定的刺激作用。因此，牛磺酸對(duì)下丘腦-垂體、甲狀腺、腎上腺、胰島、性腺等器官的內(nèi)分泌功能均存在重要的調(diào)節(jié)作用。

3.4 ?；撬釋?duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝的影響

?；撬犭m不參與蛋白質(zhì)的生物合成，但添加?；撬峥商岣叩鞍踪|(zhì)的消化率從而間接促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育。研究表明，在蛋白質(zhì)供應(yīng)充足或不足時(shí)，添加1%?；撬峥商岣叩鞍踪|(zhì)消化率[33]。?；撬釋?duì)機(jī)體糖脂代謝有著重要的調(diào)節(jié)作用。在脂代謝方面，?；撬嵩诟闻K中可以與膽酸進(jìn)行結(jié)合生成?；悄懰幔缓箅S膽汁排出到消化道內(nèi)，可促進(jìn)脂肪及其他脂類(lèi)物質(zhì)的消化和吸收[34]。而多種動(dòng)物模型的研究表明，牛磺酸具有降血脂和抗動(dòng)脈粥樣硬化的功效，可以顯著抑制血清和肝臟TG 的病理性上升[35]。類(lèi)似地，在飼料中添加0.20%的?；撬峥梢燥@著降低肉雞血清中的總膽固醇、低密度脂蛋白、血糖以及肝臟中的游離脂肪酸，而顯著提高了血清中高密度脂蛋白和肝臟脂肪酶活性[36]，這一結(jié)果表明?；撬峥梢愿纳苿?dòng)物機(jī)體的脂代謝，保護(hù)肝臟細(xì)胞由于脂肪沉積或過(guò)量的膽固醇造成的脂毒性引起的損傷和凋亡[37]。而在調(diào)節(jié)糖代謝方面，?；撬嵋灿兄匾墓δ?，多項(xiàng)研究表明?；撬峥删徑馓悄虿』颊叩囊葝u素抵抗[38]。已有研究證實(shí)，?；撬峥芍苯哟碳ひ葝u細(xì)胞進(jìn)而促進(jìn)機(jī)體胰島素的分泌，最終達(dá)到降血糖的效果[39]。

4 牛磺酸在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

4.1 ?；撬嵩谪i生產(chǎn)中的應(yīng)用

牛磺酸在仔豬和種豬上的研究較為豐富。盧福莊等[40]報(bào)道，28日齡的斷奶仔豬飼喂添加0.1%?；撬岬娘暳峡商岣邤嗄?0 d 后的平均增重0.55 kg，這可能與?；撬岬目箲?yīng)激生物功能有關(guān)。張建斌等[41]為28 日齡的斷奶仔豬飼喂添加0.1%?；撬岬娘暳?，可提高仔豬干物質(zhì)、粗蛋白、鈣、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率。這可能與?；撬嵩诟闻K中與膽酸結(jié)合生成?；悄懰?，其具有促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化和吸收的作用有關(guān)。黃仁術(shù)等[42]指出全植物蛋白飼糧中添加3%?；撬崮茱@著提高仔豬的平均日采食量，同時(shí)降低料肉比，但在含14%魚(yú)粉的日糧中則效果不明顯，這可能是因?yàn)轸~(yú)粉中牛磺酸含量已經(jīng)滿足仔豬需要，額外添加優(yōu)勢(shì)不明顯。文超越[43]研究表明，日糧添加0.6%牛磺酸可提高斷奶仔豬血清抗氧化活性和提升肌肉組織?；撬岷浚迯?fù)肌纖維及其線粒體形態(tài)，改善機(jī)體游離氨基酸譜，恢復(fù)抗氧化基因的表達(dá)，抑制肌肉組織蛋白降解，從而有效緩解農(nóng)藥敵草快攻毒誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激及其對(duì)肌肉組織造成的損傷。陳釗等[44]研究認(rèn)為在哺乳期母豬飼糧中添加0.1%?；撬犸@著提高母豬平均日采食量和仔豬斷奶重。李方方等[45]研究表明日糧添加0.4%的?；撬峥娠@著改善種公豬的精子密度、降低精子畸形率，表明牛磺酸對(duì)生殖功能確有改善作用。目前，?；撬嵋云淇寡趸?、抗應(yīng)激等功能逐步開(kāi)始在仔豬和種豬上開(kāi)展研究和應(yīng)用，同時(shí)?；撬釋?duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝也有著重要的調(diào)節(jié)作用，這一功能目前在豬上研究較少，可能作為今后在生長(zhǎng)育肥豬上應(yīng)用的突破口。

4.2 ?；撬嵩谇萆a(chǎn)中的應(yīng)用

?；撬嵩谌馇莺偷扒萆暇粓?bào)道有較好的效果。Lee等[46]報(bào)道指出，在日糧中添加0.75%?；撬峥梢燥@著提高肉雞（0～3 周齡）的飼料轉(zhuǎn)化率。何天培等[47]報(bào)道，飼料中添加0.1%的?；撬峥娠@著提高0～2 周齡肉仔雞的日增重，顯著降低3 周齡的料重比。這可能由于肉仔雞早期機(jī)體牛磺酸合成不足，因此外加?；撬釋?duì)其生長(zhǎng)性能改善明顯。李秀霞[48]試驗(yàn)表明，在飼糧中添加0.05%?；撬峥娠@著提高青腳麻雞對(duì)蛋白質(zhì)和脂肪的利用率。郭鵬飛[49]研究發(fā)現(xiàn)，添加0.1%的牛磺酸可以顯著降低肉鴨腹脂率，提高瘦肉率和屠宰率。徐曉煒[50]研究指出，飼料添加0.1%?；撬峥筛纳频半u健康狀況。吳瓊[51]報(bào)道，添加0.05%牛磺酸能夠提高產(chǎn)蛋后期蛋雞的產(chǎn)蛋率和平均蛋重, 對(duì)蛋殼品質(zhì)無(wú)顯著影響。此外，?；撬徇€可以在熱應(yīng)激條件下改善肉雞胴體品質(zhì)和腸道健康，但對(duì)其生產(chǎn)性能影響不顯著[52～53]。在肉雞前期（1～21 日齡）脂多糖攻毒模型試驗(yàn)中，?；撬峥梢酝ㄟ^(guò)降低IL-1β、TNF-α、IL-6等細(xì)胞免疫因子，同時(shí)促進(jìn)Nrf2通路相關(guān)基因表達(dá)，進(jìn)而緩解脂多糖造成的肉雞生產(chǎn)性能下降、氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)[54]。同時(shí)最新研究表明，?；撬徇€可以通過(guò)激活CaN-NFAT信號(hào)通路，促進(jìn)肉雞腿肌肌纖維由Ⅱb型向Ⅰ型轉(zhuǎn)化，降低其糖酵解潛力，最終提升肉品質(zhì)[55]。?；撬岬目箲?yīng)激功能及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝調(diào)節(jié)功能均對(duì)家禽早期非常重要，因此家禽育雛階段補(bǔ)充?；撬岷芸赡芫哂辛己玫膽?yīng)用前景。

4.3 ?；撬嵩谒a(chǎn)生產(chǎn)中的應(yīng)用

牛磺酸是水產(chǎn)飼料中的經(jīng)典誘食添加劑，對(duì)許多海產(chǎn)類(lèi)動(dòng)物都有促進(jìn)攝食作用。劉媛等[56]報(bào)道，在餌料中添加0.4%～0.8%的牛磺酸可顯著提高日本沼蝦的增重率；羅莉等[57]報(bào)道，在草魚(yú)飼料中添加?；撬岽龠M(jìn)草魚(yú)生長(zhǎng)。此外，研究表明，飼料添加2%?；撬?，大菱鲆的飼料效率和蛋白質(zhì)效率均顯著升高[58]。也有研究者指出，?；撬徇€具有改善魚(yú)體組成的作用，可降低魚(yú)體的粗脂肪含量，從而提高其粗蛋白含量[59]。?；撬峥娠@著降低大菱鲆肝臟的3-羥基-3 甲基戊二酸單酰CoA 還原酶（HMG-CoAr）的基因表達(dá)，進(jìn)而抑制肝臟的膽固醇合成，增加膽固醇和膽汁酸的排出，進(jìn)而使肝臟中膽固醇降低[60]。而?；撬釋?duì)貝類(lèi)有許多特殊的功能，如可作為能量貯存、調(diào)節(jié)細(xì)胞的可激發(fā)性, 并通過(guò)滲透排泄來(lái)減少體內(nèi)過(guò)多的硫化物積聚[13]。此外，在水產(chǎn)上?；撬嵋部梢跃徑飧邷氐葢?yīng)激反應(yīng)，進(jìn)而改善其生長(zhǎng)性能[61]。牛磺酸在水產(chǎn)飼料中的應(yīng)用相對(duì)更為成熟，但是目前?；撬峄局皇呛?jiǎn)單的作為誘食劑，對(duì)其更多的生物學(xué)功能在水產(chǎn)動(dòng)物上的應(yīng)用研究較少，下一步應(yīng)深入挖掘?；撬岬目寡趸⒖箲?yīng)激、代謝調(diào)節(jié)等功能在水產(chǎn)動(dòng)物中的應(yīng)用。

5 前景展望

目前，?；撬嵋褟V泛應(yīng)用于食品、醫(yī)療保健以及寵物領(lǐng)域，在動(dòng)物生產(chǎn)方面，牛磺酸雖然已經(jīng)進(jìn)入添加劑名錄，但目前主要開(kāi)始應(yīng)用于水產(chǎn)飼料作為誘食劑，但在畜禽上還處于基礎(chǔ)研究階段。牛磺酸生物學(xué)功能極其豐富，不僅具有誘食、提高生產(chǎn)性能等作用，還可以提高機(jī)體免疫力、改善腸道健康、抗應(yīng)激，因此在禁抗的大背景下，牛磺酸將在畜禽生產(chǎn)上具有更加光明的應(yīng)用前景，但對(duì)于牛磺酸生物功能的作用機(jī)理和適宜的添加劑量還應(yīng)進(jìn)行深入研究和探索。