牛磺酸的化学名为2-氨基乙磺酸，结构式为NH2-CH2-CH2-SO3H，是一种非蛋白质结构的β型含硫氨基酸，分子量为125.15，常温常压下为无色四面针状结晶，熔点为328℃。无毒、无臭、味微酸、对热稳定，溶于水，其水溶液的pH值为4.1～5.6，在水中12℃时溶解度为0.5%，微溶于95%乙醇，在17℃时溶解度仅为0.004%，不溶于无水乙醇、乙醚和丙酮。溶解后的牛磺酸具有较强的酸性，以两性离子形式存在，不易通过细胞膜。
在哺乳动物体内，牛磺酸的生物合成是由蛋氨酸、胱氨酸、半胱氨酸等为原料合成的，肝、腑、心是合成牛磺酸的主要器官。牛磺酸是人、家畜、家禽等的条件性必需氨基酸。自身合成占其生理需要量的30%～40%，必须从食物中补充部分。牛磺酸在体内的代谢途径主要有四种：①生成牛磺胆酸。牛磺酸与胆酸在肝脏中结合生成牛胆磺酸，随胆汁排到消化道中，可促进脂溶性维生素和脂肪的消化吸收；②生成脒基牛磺酸。接受精氨酸的胍基，在ATP-脒基转移酶的催化下生成脒基牛磺酸，然后磷酸化生成磷酸脒基牛磺酸。在低等生物中可作为一种磷酸源，参与机体的能量代谢；③在分解为硫酸的过程中生成中间产物异乙基硫氨酸，与牛磺酸一起调节离子通过细胞膜的转移作用：④生成N-氨基甲酰牛磺酸(牛磺尿酸)。在肝脏中牛磺酸经转氨基甲酰基作用生成氨基甲酰牛磺酸，其主要功能尚不清楚。
3.l参与营养代谢
3.1.l参与胆酸合成促进脂肪和脂溶性维生素消化吸收。牛磺酸的重要生理功能就是与胆汁酸结合形成牛磺胆酸，牛磺胆酸在胆汁和小肠内容物的pH条件下，形成负离子，常常以盐的形式存在。牛磺胆酸对于消化道中脂类的消化吸收是必需的。牛磺胆酸是脂肪酶的激活剂，能增加脂肪酶的活性，加速脂肪水解；可降低脂肪的表面张力，使脂肪乳化成微粒，分散于水溶液中，从而增加与脂肪酶的界面，促进脂肪水解的进行。牛磺胆酸还能与甘油一酯结合，促进胆固醇、脂溶性维生素的消化吸收，增加胆汁排泄量。抑制胆结石的形成。
3.l.2促进蛋白质、氨基酸代谢牛磺酸虽然不参与蛋白质生物合成，但在日粮中添加适量牛磺酸可提高蛋白质的消化率，从而间接促进动物生长发育。刘晓军等(1996)研究表明，在以酪蛋白为主要蛋白质来源的大鼠饲料中添加l%牛磺酸，可提高蛋白质消化率。其原因为，牛磺酸可促进一些与蛋白质消化相关的激素或者酶的分泌。增加外源性牛磺酸的摄人量，可相应减少体内牛磺酸的生物合成，使更多的含硫氨基酸参与蛋白质的合成，使蛋白质的质量得到相对提高。使其更易于吸收利用，这也是添加外源牛磺酸能促进含硫氨基酸代谢的原因之一。
3.l.3促进糖代谢近年来的研究发现，牛磺酸具有胰岛素样生物效应，可促进肌细胞对葡萄糖和氨基酸的摄取和利用，加速糖酵解，增强糖异生，降低血糖浓度，其作用的靶器官主要是骨骼肌、心肌、脂肪和肝脏。其机制与牛磺酸诱导或者抑制某些限速酶活性有关，它可使糖原合成酶I活力升高而使糖原磷酸化酶活力降低。由于骨骼肌是糖代谢的重要部位之一，并且牛磺酸含量占全身的75%以上。因此，牛磺酸对骨骼肌葡萄糖摄取和利用的加强及对糖原分解的抑制，必然会对全身葡萄糖自稳态有较大的影响。总之，牛磺酸通过作用于胰岛素受体，发挥胰岛素样效应，参与维持葡萄糖自稳态。
3.l.4促进矿物质代谢 研究表明，牛磺酸对Ca2+有调节作用，低钙时促进Ca2+的内流，高钙时减少Ca2+内流和增加Ca2+与细胞的亲和力，以降低游离钙水平，即牛磺酸具有抗钙超载作用，从而对应激性损伤的心肌细胞起保护效应。其机制为牛磺酸能刺激细胞膜上Ca2+依赖性ATP酶泵的运转效率，间接增强膜对钙离子的摄取，对细胞膜上钙离子的高亲和性位点有调节作用：可抑制Ca2+在细胞膜上的被动扩散及调节钙通道开关。徐广飞等(1998)研究表明，牛磺酸与锌有互作效应，缺锌会导致牛磺酸排出量增加，添加牛磺酸会促进肠道对锌的吸收，二者存在一个牛磺酸-锌的调节机制。
3.2清除自由基，保护机体细胞生物体在新陈代谢过程中不断产生自由基，在病理条件下，细胞内各种抗氧化剂数量减少，从而使其对自由基及过氧化物清除能力减弱的同时，产生具有活泼化学性质的自由基，自由基与游离态的不饱和脂肪酸作用，形成脂质过氧化物如丙二醛(MDA)。MDA是极为活泼的交联剂，能迅速与磷脂酰乙醇胺交联成荧光色素，然后与蛋白质、肽类、脂类结合成板层状脂褐质，导致细胞老化。牛磺酸通过提高超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)的活性，减少脂褐质产生，从而提高机体抗氧化能力，减少自由基对机体细胞的损伤。冯颖等(2005)在小鼠日粮中添加1%牛磺酸，试验结果表明，血清SOD活性提高了5.24%～12.64%，血清MDA含量降低了11.88%～43.63%，血清总抗氧化能力(T-AOC)提高了25.41%～37.03%。Ebrahim等(1997)也研究证实，给大鼠补充牛磺酸后，其基体抗氧化能力明显提高，从而有效的避免脂质氧化所导致的生物膜损伤。
3.3提高机体免疫力在淋巴细胞中牛磺酸含量占整个游离氨基酸的50%，在中性细胞中牛磺酸的含量占所有游离氨基酸的76%，免疫细胞中牛磺酸的含量高，说明其与免疫功能密切相关。何天培等(1995)报道，牛磺酸可增加多克隆抗体反应并具有免疫佐剂活性。可促进免疫细胞的增殖。适量添加牛磺酸可提高鸡血清中新城疫抗体效价(HI)及免疫器官腔上囊、脾脏的相对重量。牛磺酸缺乏时，可引起机体免疫功能异常如：白细胞数量下降，多核白细胞与单核细胞比值降低等。
3.4 改善繁殖性能牛磺酸与动物的繁殖性能有关。牛磺酸是母猪正常妊娠、分娩、仔猪成活和正常发育所必需的营养物质，如果缺乏则表现为母猪繁殖能力降低、流产、死胎和仔猪生长速度显著降低。牛磺酸还可以防止精子细胞的脂质过氧化作用，维持正常精子的运动能力。周小洁等(2006)报道，牛磺酸是雄性动物精液和精子中含量最丰富的游离氨基酸之一，是精子活力的促动剂。肖世平等(1996)报道，饲粮中添加适量牛磺酸能加快公鸡睾丸组织形态的发育，促进雄激素的分泌，提高公鸡性机能；促进母鸡卵巢组织形态的发育和促卵泡激素(LH)的分泌，提高性成熟前母鸡卵巢的相对重量。牛磺酸/亚牛磺酸已被证明是精子活力因子，能激活体外培养的仓鼠精子活力。
4.1蛋鸡冀建军等(2006)在蛋鸡日粮中添加了100mg/kg牛磺酸，试验结果表明，蛋鸡产蛋率提高了3.9%，平均蛋重提高了2.65%，料蛋比降低了7.11%。Yamazaki等(1998)在白来航鸡日粮中添加了0.25%牛磺酸，饲喂了5W，试验结果表明，蛋鸡的产蛋率提高了4.2%，饲料转化率提高了1.37%，蛋鸡的蛋重降低了2.29%。在产蛋期后期日粮中添加牛磺酸可以降低蛋鸡肝脏和血清胆固醇含量，起到保肝作用，对降低蛋鸡肝脏脂肪综合征有利。于昱等(2006)在64W蛋鸡日粮中添加0.005%牛磺酸，经过4W饲养，试验结果表明，肝脏胆固醇含量降低了11.79%，血清胆固醇含量降低了33.37%，蛋黄胆固醇含量降低了10.17%。在蛋鸡日粮中添加牛磺酸不仅可以改善蛋鸡的生产性能，而且可以改善鸡蛋的品质。李学俭(2002)在蛋鸡日粮中添加80mg/kg牛磺酸，试验结果表明，鸡蛋蛋黄脂肪含量降低了5.66%，蛋黄锌含量提高了12.35%，蛋壳钙的含量提高了15.11%，破蛋率降低了33.33%，极大改善了蛋壳的质量和蛋黄的营养成分。
王俊萍等(2004)在蛋鸡日粮中添加了100mg/kg牛磺酸，试验结果表明，蛋鸡血清SOD含量提高了7.99%，血清MDA含量降低了10.11%，蛋黄MDA含量降低了6.3%。这表明，牛磺酸还可以提高蛋鸡的抗氧化能力，降低脂质过氧化物的含量。
Wideman等(1993)报道，快大型生长肉鸡容易导致组织器官供血不足，潜在性的容易导致心肌组织衰弱或者损伤。Allo等(1997)报道，牛磺酸在心脏组织中的含量远高于在其它组织器官中的含量，是含量最丰富的游离氨基酸：并发现，牛磺酸可以维持心脏钠和钙的平衡，调控细胞膜的结构、功能及细胞内的渗透压。Blair等(199)报道，牛磺酸可以被应用于降低肉鸡突然死亡综合征的死亡率。Ruizferia等(1999)证实，肉鸡日粮中添加适量牛磺酸，提高了血清中牛磺酸水平，可以降低肉鸡肺部的高血压，缓解血氧不足和保护心肌组织。Ruizferia等(2001)在肉鸡饮水中添加0.75%牛磺酸，试验结果表明，49d时，血清中牛磺酸的含量由302nmol/ml提高到1758nmol/ml，心肌组织中的牛磺酸含量也提高了0.78%。
由于牛磺酸具有的生物学功能，在欧美、日本等地区，牛磺酸已广泛应用于营养保健品和食品。具有增强体质，缓解疲劳，保护心肌、预防高血脂和心血管疾病的保健作用。我国在食品和饲料添加剂领域普及力度相对较低。通过在家禽日粮中添加牛磺酸可改善家禽生产性能，改善肉品品质，而且还可以提高我国家禽产品的竞争力。开发富含牛磺酸的禽蛋和禽肉产品对改善人体健康，增强体质，提高产品的质量，具有重要的经济效益和社会效益。因此，牛磺酸作为一种保健型营养饲料添加剂在家禽营养中有良好的应用前景，值得大力开发和应用。
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