密鳞牡蛎中牛磺酸的提取
作者：李珊 刘玉兰 林伯群 朱明 应武林
单位：青岛医学院化学教研室(青岛 266021)
关键词：密鳞牡蛎；离子交换；牛磺酸；提取
青岛医学院学报990308 【摘要】 ①目的 建立一种从水产品中提取天然牛磺酸的简便方法。②方法 采用水煮溶出法浸取，盐型离子交换树脂分离，使脱盐和牛磺酸的精制同时进行。③结果 建立了一套完整的提取牛磺酸的方法，产品纯度可达98.5%，可做为食品添加剂使用。④结论 本法为从水产品中提取天然牛磺酸的优良方法，可以推广使用。
中国图书馆分类法分类号 O652.63
EXTRACTION OF TAURINE FROM OYSTERS WITH THICK SCALES
, http://www.100md.com
Li Shan, Liu Yulan, Lin Boqun, et al
Department of Chemistry, Qingdao Medical College, Qingdao 266021
【ABSTRACT】 Objective To set up a simple method of extracting natural taurine from aquatic product. Methods The oyster was first boiled and dissolved in water. The salt and taurine could be separated by using salt ion exchange resin. De-salt and purification was carried out at the same time. Results An integrated method of extracting taurine was built. The taurine purity could reach to 98.5%. The product could be used as food additive. Conlusion The method used in this study was a good way of extracting matural taurine from aquatic product.
, http://www.100md.com
【KEY WORDS】 oysters with thick scales; ion exchange;taurine;extract
牛磺酸是人体最重要的氨基酸之一，在自然界中大量存在于动物的机体中，除牛胆汁外，还广泛存在于墨鱼、章鱼、贝壳类(如牡蛎、蛤蜊、扇贝)等组织中〔1〕。牛磺酸对促进大脑发育，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〔2〕。目前，国内外对牛磺酸的提取多采用化学合成法〔3〕。合成法总的来说，均具有原料毒性大，工艺操作复杂，生产设备投资高，回收困难，环境污染等问题。因此，从天然物中提取牛磺酸长期以来一直是人们关心和研究的热点。本实验通过离子交换法提取的牛磺酸，无化学试剂的污染，是理想的食品添加剂和医药原料。
1 材料与方法
1.1 试剂
, http://www.100md.com
Na+型强酸性阳离子交换树脂[001×7(732)]由上海化学试剂公司生产，盐酸(AR，江苏宜兴市中南实业公司)，氢氧化钠(CP，江苏省连云港市化学试剂厂)，无水乙醇(CP，青岛市四方化学试剂厂)。
1.2 牛磺酸的提取方法
1.2.1 预处理 渤海湾密鳞牡蛎5kg，去壳，自来水洗去泥沙、污物。
1.2.2 匀浆和水提取 牡蛎肉置于匀浆器制成浆状，倒入不锈钢锅内，加3倍体积水煮沸1h，分离出汁液。残渣再加适量水煮沸0.5h，两次汁液合并。
1.2.3 沉淀蛋白质 提取液浓缩至原体积的1/6，加入1∶1(V∶V)盐酸调pH至3，即有酸性蛋白沉淀，用离心法(2 000r/min)分离；离心液用5mol/L NaOH调pH至10，即有碱性蛋白沉淀，离心分离。离心液用盐酸调pH至4～5，待上柱。
, http://www.100md.com
1.2.4 离子交换分离 使提取液通过60cm×6cm Na+型强酸性树脂柱，蒸馏水洗脱，洗脱速度为10mL/min，接取电导率开始下降至稳定期间的流出液。
1.2.5 结晶及重结晶 接取的流出液浓缩至原体积的1/100，置于冰箱中5℃以下放置2h，即有牛磺酸析出(含量约85%)。母液再加上3倍体积无水乙醇，又有牛磺酸析出。粗品牛磺酸加适量水溶解，再加3倍体积的无水乙醇，牛磺酸针状晶体析出，纯度提高，反复操作，纯度可达98.5%.
1.3 牛磺酸中微量元素及其他氨基酸含量测定
牛磺酸中微量元素的含量测定采用ICP-AES(法国JYTOPLUS)，样品采用微波消化。氯化物的含量测定采用莫尔法。其他氨基酸含量采用氨基酸自动分析仪(日本HITACHI公司835-50型)测定。
1.4 牛磺酸安全评价方法
, 百拇医药
用实验提取的牛磺酸给20只小鼠(昆明种，青岛海洋药物研究所提供，平均体质量18.7g)灌胃，测定每天1次和3次给药的最大耐受量，评价产品
2 结果
2.1 产品质量评价结果
从牡蛎中提取的牛磺酸经与湖州生物化学厂生产的生化试剂牛磺酸比较，本产品的纯度以及重金属含量、灼烧残渣等指标均优于生化合成试剂。见表1.每克产品中含主要微量元素分别为硒4.8μg,锌188.0μg，钙124.8μg，镁78.6μg，锰7.6μg,铜18.8μg，铝22.8μg,镍0.3μg,钴和汞未检出。每克产品中其他氨基酸含量分别为天门冬氨酸0.3mg，苏氨酸0.2mg，丝氨酸0.9mg，甘氨酸0.9mg，内氨酸0.1mg，缬氨酸0.1mg，脯氨酸1.3mg，亮氨酸0.2mg，其他氨基酸未检出。
表1 牛磺酸提纯品与牛磺酸试剂指标比较(%) 品种
, 百拇医药
含量
水溶解
试验
重金属
(Pb)
灼烧残渣
(硫酸盐)
Fe
氯化物
干燥失
质量
试剂牛磺酸
98.0
, 百拇医药
合格
0.002
0.10
0.0030
0.05
1.0
产品
98.5
合格
5.5×10-5
0.05
0.0068
0.05
, 百拇医药
1.0
2.2 安全评价结果
1次/d给药最大耐受量>3.75g/kg体质量，3次/d给药最大耐受量>11.25g/kg体质量。给药后观察7d，20只小鼠均未出现中毒症状和死亡，小鼠活动、食欲、粪便等均正常，体质量增加。
3 讨论
3.1 实验原理
渤海湾密鳞牡蛎富含牛磺酸，据报道1g(湿重)牡蛎含牛磺酸约50μmol〔4〕，且牛磺酸在组织中以游离状态存在，适合用水煮法提取。提取液中除含牛磺酸外，还有大量的强电解质盐类和蛋白质、多糖等物质。在用沉淀法分离除去蛋白质、多糖之后，提取液中的牛磺酸和强电解质盐类通过盐型离子交换树脂，用蒸馏水洗脱，利用盐型离子交换树脂的董南排阻作用，强电解质盐类先于牛磺酸流出，接取电导率下降的流份，通过浓缩可制得牛磺酸纯品，使脱盐和牛磺酸精制同时进行。
, 百拇医药
3.2 树脂类型对牛磺酸分离的影响
强酸性阳离子交换树脂经用NaCl,Ca(NO3)2,Ba(NO3)2溶液和海水浸泡分别处理成Na+，Ca2+，Ba2+型和海水浸泡型；强碱型阴离子交换树脂经用HCl，H2SO4稀溶液浸泡分别处理成Cl-型、SO2-4型。按牛磺酸∶NaCl(m∶m)=1.0∶1.5配制6份模拟提取液，分别通过上述6种树脂柱，自电导率开始下降时接取洗脱液，牛磺酸的得率基本相同，可见树脂的类型对牛磺酸的分离无实质性影响，本实验采用常用的Na+型树脂。
3.3 上柱液的pH值对牛磺酸分离的影响
, 百拇医药 取平行5份提取液，分别调pH值为3，5，7，9，11，分别通过Na+型树脂柱，结果pH值为3的提取液牛磺酸得率是94.86%，产品结晶呈针状和絮状，色白；pH值为5的提取液牛磺酸得率是96.17%,结晶粗大呈针状，色白；pH值为7的提取液牛磺酸得率是92.13%，产品结晶细密疏松，色微黄；pH值为9的提取液牛磺酸得率是94.86%，产品结晶呈絮状，色微黄;pH值为11的提取液牛磺酸得率是93.68%,产品呈絮状结晶，色微黄。此结果说明牛磺酸分离对上柱液的pH值条件无严格要求，最好处于酸性和弱碱性。由于上柱液pH值为5时，得牛磺酸结晶好，色白且得率最高，本实验把上柱液调pH值为4～5之间。
3.4 柱流出液的电导率和pH值变化规律与牛磺酸洗出的关系
以某一次实验为例：2.5kg牡蛎肉，经预处理、匀浆、煮沸、过滤、酸碱沉淀蛋白质，可以得浓缩液600mL，调pH值为5.1，上Na+型树脂柱，蒸馏水洗脱，流速10mL/min，接取流出液，分段测定电导率和pH值。
, http://www.100md.com
第1阶段电导率从80s/m升至8500s/m，pH值从4.20下降到1.85，洗脱液总体积为2500mL，含大量NaCl,蛋白质、少量杂质及黏多糖等，无牛磺酸洗出。第2阶段电导率从8500s/m降至3600s/m，pH值从1.85升至2.45,洗脱液总体积为800mL，含有少量NaCl和蛋白质，有少量牛磺酸洗出。第3阶段电导率从3600s/m降至770s/m，pH值从2.45升至3.10，洗脱液总体积为800mL，有牛磺酸洗出，仍含有少量蛋白质和黏多糖。第4阶段电导率从770s/m降至175s/m，pH值从3.10升至3.65，洗脱液总体积为3200mL，大量牛磺酸洗出，无NaCl,蛋白质和黏多糖。第5阶段电导率从175s/m降至100s/m，pH值从3.65升至3.85，洗脱液总体积为1600mL，几乎无牛磺酸洗出。由以上实验结果可看出，第1阶段是电导率快速上升、pH值急剧下降的阶段，海产品中盐类强电解质优先洗出，少量蛋白质和黏多糖紧随其后流出，此部分流出液应废弃。第2，3阶段电导率逐渐下降，pH值逐步升高，流出液中除牛磺酸外，还有少量盐类、蛋白、黏多糖，本阶段流出液可代替蒸馏水作为洗脱剂重复使用。第4阶段是牛磺酸主要产出区(约占90%)。由此可见，电导率和pH值改变较慢的区域是牛磺酸洗出最多的区域。
, 百拇医药
用盐型树脂使盐类的分离和牛磺酸的精制同时进行，简化了以往分离牛磺酸的操作。树脂的再生也简便宜行，只要用自来水冲掉污染的蛋白质，便可获得再生。
本实验所得牛磺酸提纯品无任何有毒试剂加入，生产过程亦无环境污染，设备简单，操作宜行，制得的牛磺酸作为医药和食品添加剂，安全可靠。此方法可作为从水产品中提取牛磺酸的优良方法加以推广使用。
本文为山东省教委科研基金资助课题(批准号:J95C13)
参考文献
1 陈敏元.牛磺酸的制取和应用.现代化工，1991，(6)：29
2 岳旺,张士善.牛磺酸的药理研究进展.药学通报，1984，19(3)：42
3 丁学杰,林青,李卓瑞.牛磺酸新工艺.广东化工，1991，(1)：19
4 张红雨,王笃圣,王正伦.渤海湾密鳞牡蛎营养成分分析.中国海洋药物杂志，1994，(1)：17
(1998-12-20收稿 1999-07-20修回), http://www.100md.com
单位：青岛医学院化学教研室(青岛 266021)
关键词：密鳞牡蛎；离子交换；牛磺酸；提取
青岛医学院学报990308 【摘要】 ①目的 建立一种从水产品中提取天然牛磺酸的简便方法。②方法 采用水煮溶出法浸取，盐型离子交换树脂分离，使脱盐和牛磺酸的精制同时进行。③结果 建立了一套完整的提取牛磺酸的方法，产品纯度可达98.5%，可做为食品添加剂使用。④结论 本法为从水产品中提取天然牛磺酸的优良方法，可以推广使用。
中国图书馆分类法分类号 O652.63
EXTRACTION OF TAURINE FROM OYSTERS WITH THICK SCALES
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Li Shan, Liu Yulan, Lin Boqun, et al
Department of Chemistry, Qingdao Medical College, Qingdao 266021
【ABSTRACT】 Objective To set up a simple method of extracting natural taurine from aquatic product. Methods The oyster was first boiled and dissolved in water. The salt and taurine could be separated by using salt ion exchange resin. De-salt and purification was carried out at the same time. Results An integrated method of extracting taurine was built. The taurine purity could reach to 98.5%. The product could be used as food additive. Conlusion The method used in this study was a good way of extracting matural taurine from aquatic product.
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【KEY WORDS】 oysters with thick scales; ion exchange;taurine;extract
牛磺酸是人体最重要的氨基酸之一，在自然界中大量存在于动物的机体中，除牛胆汁外，还广泛存在于墨鱼、章鱼、贝壳类(如牡蛎、蛤蜊、扇贝)等组织中〔1〕。牛磺酸对促进大脑发育，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〔2〕。目前，国内外对牛磺酸的提取多采用化学合成法〔3〕。合成法总的来说，均具有原料毒性大，工艺操作复杂，生产设备投资高，回收困难，环境污染等问题。因此，从天然物中提取牛磺酸长期以来一直是人们关心和研究的热点。本实验通过离子交换法提取的牛磺酸，无化学试剂的污染，是理想的食品添加剂和医药原料。
1 材料与方法
1.1 试剂
, http://www.100md.com
Na+型强酸性阳离子交换树脂[001×7(732)]由上海化学试剂公司生产，盐酸(AR，江苏宜兴市中南实业公司)，氢氧化钠(CP，江苏省连云港市化学试剂厂)，无水乙醇(CP，青岛市四方化学试剂厂)。
1.2 牛磺酸的提取方法
1.2.1 预处理 渤海湾密鳞牡蛎5kg，去壳，自来水洗去泥沙、污物。
1.2.2 匀浆和水提取 牡蛎肉置于匀浆器制成浆状，倒入不锈钢锅内，加3倍体积水煮沸1h，分离出汁液。残渣再加适量水煮沸0.5h，两次汁液合并。
1.2.3 沉淀蛋白质 提取液浓缩至原体积的1/6，加入1∶1(V∶V)盐酸调pH至3，即有酸性蛋白沉淀，用离心法(2 000r/min)分离；离心液用5mol/L NaOH调pH至10，即有碱性蛋白沉淀，离心分离。离心液用盐酸调pH至4～5，待上柱。
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1.2.4 离子交换分离 使提取液通过60cm×6cm Na+型强酸性树脂柱，蒸馏水洗脱，洗脱速度为10mL/min，接取电导率开始下降至稳定期间的流出液。
1.2.5 结晶及重结晶 接取的流出液浓缩至原体积的1/100，置于冰箱中5℃以下放置2h，即有牛磺酸析出(含量约85%)。母液再加上3倍体积无水乙醇，又有牛磺酸析出。粗品牛磺酸加适量水溶解，再加3倍体积的无水乙醇，牛磺酸针状晶体析出，纯度提高，反复操作，纯度可达98.5%.
1.3 牛磺酸中微量元素及其他氨基酸含量测定
牛磺酸中微量元素的含量测定采用ICP-AES(法国JYTOPLUS)，样品采用微波消化。氯化物的含量测定采用莫尔法。其他氨基酸含量采用氨基酸自动分析仪(日本HITACHI公司835-50型)测定。
1.4 牛磺酸安全评价方法
, 百拇医药
用实验提取的牛磺酸给20只小鼠(昆明种，青岛海洋药物研究所提供，平均体质量18.7g)灌胃，测定每天1次和3次给药的最大耐受量，评价产品
2 结果
2.1 产品质量评价结果
从牡蛎中提取的牛磺酸经与湖州生物化学厂生产的生化试剂牛磺酸比较，本产品的纯度以及重金属含量、灼烧残渣等指标均优于生化合成试剂。见表1.每克产品中含主要微量元素分别为硒4.8μg,锌188.0μg，钙124.8μg，镁78.6μg，锰7.6μg,铜18.8μg，铝22.8μg,镍0.3μg,钴和汞未检出。每克产品中其他氨基酸含量分别为天门冬氨酸0.3mg，苏氨酸0.2mg，丝氨酸0.9mg，甘氨酸0.9mg，内氨酸0.1mg，缬氨酸0.1mg，脯氨酸1.3mg，亮氨酸0.2mg，其他氨基酸未检出。
表1 牛磺酸提纯品与牛磺酸试剂指标比较(%) 品种
, 百拇医药
含量
水溶解
试验
重金属
(Pb)
灼烧残渣
(硫酸盐)
Fe
氯化物
干燥失
质量
试剂牛磺酸
98.0
, 百拇医药
合格
0.002
0.10
0.0030
0.05
1.0
产品
98.5
合格
5.5×10-5
0.05
0.0068
0.05
, 百拇医药
1.0
2.2 安全评价结果
1次/d给药最大耐受量>3.75g/kg体质量，3次/d给药最大耐受量>11.25g/kg体质量。给药后观察7d，20只小鼠均未出现中毒症状和死亡，小鼠活动、食欲、粪便等均正常，体质量增加。
3 讨论
3.1 实验原理
渤海湾密鳞牡蛎富含牛磺酸，据报道1g(湿重)牡蛎含牛磺酸约50μmol〔4〕，且牛磺酸在组织中以游离状态存在，适合用水煮法提取。提取液中除含牛磺酸外，还有大量的强电解质盐类和蛋白质、多糖等物质。在用沉淀法分离除去蛋白质、多糖之后，提取液中的牛磺酸和强电解质盐类通过盐型离子交换树脂，用蒸馏水洗脱，利用盐型离子交换树脂的董南排阻作用，强电解质盐类先于牛磺酸流出，接取电导率下降的流份，通过浓缩可制得牛磺酸纯品，使脱盐和牛磺酸精制同时进行。
, 百拇医药
3.2 树脂类型对牛磺酸分离的影响
强酸性阳离子交换树脂经用NaCl,Ca(NO3)2,Ba(NO3)2溶液和海水浸泡分别处理成Na+，Ca2+，Ba2+型和海水浸泡型；强碱型阴离子交换树脂经用HCl，H2SO4稀溶液浸泡分别处理成Cl-型、SO2-4型。按牛磺酸∶NaCl(m∶m)=1.0∶1.5配制6份模拟提取液，分别通过上述6种树脂柱，自电导率开始下降时接取洗脱液，牛磺酸的得率基本相同，可见树脂的类型对牛磺酸的分离无实质性影响，本实验采用常用的Na+型树脂。
3.3 上柱液的pH值对牛磺酸分离的影响
, 百拇医药 取平行5份提取液，分别调pH值为3，5，7，9，11，分别通过Na+型树脂柱，结果pH值为3的提取液牛磺酸得率是94.86%，产品结晶呈针状和絮状，色白；pH值为5的提取液牛磺酸得率是96.17%,结晶粗大呈针状，色白；pH值为7的提取液牛磺酸得率是92.13%，产品结晶细密疏松，色微黄；pH值为9的提取液牛磺酸得率是94.86%，产品结晶呈絮状，色微黄;pH值为11的提取液牛磺酸得率是93.68%,产品呈絮状结晶，色微黄。此结果说明牛磺酸分离对上柱液的pH值条件无严格要求，最好处于酸性和弱碱性。由于上柱液pH值为5时，得牛磺酸结晶好，色白且得率最高，本实验把上柱液调pH值为4～5之间。
3.4 柱流出液的电导率和pH值变化规律与牛磺酸洗出的关系
以某一次实验为例：2.5kg牡蛎肉，经预处理、匀浆、煮沸、过滤、酸碱沉淀蛋白质，可以得浓缩液600mL，调pH值为5.1，上Na+型树脂柱，蒸馏水洗脱，流速10mL/min，接取流出液，分段测定电导率和pH值。
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第1阶段电导率从80s/m升至8500s/m，pH值从4.20下降到1.85，洗脱液总体积为2500mL，含大量NaCl,蛋白质、少量杂质及黏多糖等，无牛磺酸洗出。第2阶段电导率从8500s/m降至3600s/m，pH值从1.85升至2.45,洗脱液总体积为800mL，含有少量NaCl和蛋白质，有少量牛磺酸洗出。第3阶段电导率从3600s/m降至770s/m，pH值从2.45升至3.10，洗脱液总体积为800mL，有牛磺酸洗出，仍含有少量蛋白质和黏多糖。第4阶段电导率从770s/m降至175s/m，pH值从3.10升至3.65，洗脱液总体积为3200mL，大量牛磺酸洗出，无NaCl,蛋白质和黏多糖。第5阶段电导率从175s/m降至100s/m，pH值从3.65升至3.85，洗脱液总体积为1600mL，几乎无牛磺酸洗出。由以上实验结果可看出，第1阶段是电导率快速上升、pH值急剧下降的阶段，海产品中盐类强电解质优先洗出，少量蛋白质和黏多糖紧随其后流出，此部分流出液应废弃。第2，3阶段电导率逐渐下降，pH值逐步升高，流出液中除牛磺酸外，还有少量盐类、蛋白、黏多糖，本阶段流出液可代替蒸馏水作为洗脱剂重复使用。第4阶段是牛磺酸主要产出区(约占90%)。由此可见，电导率和pH值改变较慢的区域是牛磺酸洗出最多的区域。
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用盐型树脂使盐类的分离和牛磺酸的精制同时进行，简化了以往分离牛磺酸的操作。树脂的再生也简便宜行，只要用自来水冲掉污染的蛋白质，便可获得再生。
本实验所得牛磺酸提纯品无任何有毒试剂加入，生产过程亦无环境污染，设备简单，操作宜行，制得的牛磺酸作为医药和食品添加剂，安全可靠。此方法可作为从水产品中提取牛磺酸的优良方法加以推广使用。
本文为山东省教委科研基金资助课题(批准号:J95C13)
参考文献
1 陈敏元.牛磺酸的制取和应用.现代化工，1991，(6)：29
2 岳旺,张士善.牛磺酸的药理研究进展.药学通报，1984，19(3)：42
3 丁学杰,林青,李卓瑞.牛磺酸新工艺.广东化工，1991，(1)：19
4 张红雨,王笃圣,王正伦.渤海湾密鳞牡蛎营养成分分析.中国海洋药物杂志，1994，(1)：17
(1998-12-20收稿 1999-07-20修回), http://www.100md.com