彭常安 陶福基 李鑫 孫浩浩

摘 要：尿囊素是一種用途極為廣泛的精細化工產(chǎn)品，已在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、化工領(lǐng)域得到了廣泛的應用。該文綜述了尿囊素的研究進展，包括尿囊素的理化性質(zhì)、提取和合成方法以及應用現(xiàn)狀等。

關(guān)鍵詞：尿囊素;天然動植物;人工合成;促進細胞生長

中圖分類號 R969文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2021）22-0114-02

1 尿囊素簡介

尿囊素，化學名稱為N-（2，5-二氧代-4-咪唑啉啶基）尿素，分子式為C4H6N4O3，結(jié)構(gòu)式如圖1所示。尿囊素最早發(fā)現(xiàn)于動物的尿囊液中，因而俗稱尿囊素，其外觀是一種白色晶體，能在熱的水、醇、氫氧化鈉溶液中溶解，常溫下微溶，其水溶液呈弱酸性?；瘜W結(jié)構(gòu)決定了其具有兩性，可以和多種金屬形成金屬鹽類，用途十分廣泛。目前，尿囊素主要應用于醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、化工等領(lǐng)域，是一種用途極為廣泛的精細化工產(chǎn)品。

2 尿囊素的提取與合成

2.1 提取法 尿囊素可以從天然的植物以及動物的排泄物提取得到，使用的方法主要是原料浸提液制備-溶劑溶解-樹脂吸附-濃縮干燥。例如：楊建華等[1]從肉蓯蓉尿囊素提取物的純化工藝：將肉蓯蓉原料制成粉末，加水回流濃縮得到提取液;水提液通過AB-8型大孔吸附樹脂柱，先后用水、無水乙醇洗脫，將洗脫液減壓濃縮、冷凍干燥得尿囊素提取物粉末，得率高達6.14%，純度達20.01%。茆振斌等[2]從苦蕎中提取尿囊素，苦蕎粉碎后干燥、過篩，制成粉末;稱取苦蕎粉，加入蒸餾水攪拌得提取液;以乙醇溶液為溶解媒介、經(jīng)超聲、離心、過濾、濃縮、微孔濾膜過濾、層析得含尿囊素溶液，濃縮干燥后得尿囊素。該方法使用的苦蕎的原料成本低，能夠增加苦蕎的附加值，具有一定的經(jīng)濟價值。不同于以上方法，楊帆等[1]以山藥為原料，采用超聲法提取尿囊素，研究得到山藥中尿囊素的最優(yōu)提取條件為超聲功率749W，提取時間60min、提取溫度67℃，尿囊素得率0.628%。

2.2 合成法 雖然尿囊素已廣泛存在于自然界中，但其含量較低，提取工藝復雜，成本較高，較難在生產(chǎn)實際中應用，通常采用化學合成法。目前，國內(nèi)外更多采用的是化學合成方法制備尿囊素，工業(yè)生產(chǎn)尿囊素的方法主要是以尿素為原料，采用草酸電解還原法、乙醛酸鈣法、乙二醛氧化-尿素縮合環(huán)化法合成尿囊素。以目前國內(nèi)外使用最為普遍的乙二醛氧化-尿素縮合環(huán)化法為例：該方法分2個階段，第1階段是乙二醛被強氧化劑硝酸氧化生成乙醛酸，第2階段是在催化劑（一般為無機強酸）的催化作用下乙醛酸尿素縮合生成尿囊素，這種傳統(tǒng)方法的得率約為40%。由于傳統(tǒng)方法存在一定的不足，部分學者在此基礎(chǔ)上做了改進，例如，茆振斌等[3]研究了新型催化劑——二過二氧化錫基復合物/硫酸組合物替代傳統(tǒng)工藝中的無機強酸，這種方法的產(chǎn)率達到80%以上，顯著高于傳統(tǒng)方法。且催化劑本身不會在生產(chǎn)過程中對設(shè)備造成腐蝕，不會污染環(huán)境。朱東升等[4]研究使用二氧化硅負載雜多酸作為催化劑，其優(yōu)勢在于催化劑制備方法快速、活性和穩(wěn)定性高，可回收循環(huán)使用數(shù)十次，產(chǎn)率高達71.0%～73.5%。此外，有學者對尿囊素的生產(chǎn)設(shè)備進行了優(yōu)化。茆振斌等[5]改善了尿囊素生產(chǎn)過程中使用的機械設(shè)備，基于解決傳統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備的反應釜和泵之間的管道，容易沉積雜質(zhì)，造成堵塞和儀器損壞，研發(fā)了一種用于尿囊素制備工藝中脫色裝置的過濾器。該設(shè)備通過在裝置中創(chuàng)新型加裝過濾網(wǎng)，可隨時過濾及清除雜質(zhì)，能保證機器的長時間運轉(zhuǎn)，避免因維修造成停產(chǎn)，影響經(jīng)濟效益。

3 尿囊素的應用

目前，尿囊素在功能性化妝品、藥品開發(fā)等領(lǐng)域的應用非常廣泛。

3.1 醫(yī)藥領(lǐng)域 尿囊素能夠促進細胞生長，加快傷口愈合，軟化角質(zhì)蛋白等生理功能，是皮膚創(chuàng)傷的良好愈合劑和抗?jié)兯巹?，可用作緩解和治療皮膚炎癥、消化道潰瘍、肝硬化、糖尿病等疾病。王勝超等[6]研究了山藥種尿囊素對脂多糖誘導的膿毒癥心肌病大鼠模型的影響，為山藥尿囊素改善膿毒癥心肌病提供了理論基礎(chǔ)。趙耀等[7]以大鼠為模型研究了尿囊素對腎臟細胞的保護作用，發(fā)現(xiàn)尿囊素通過抑制凋亡信號通路因子的表達，減輕腎臟細胞凋亡，具有腎臟保護及延緩病程進展的作用。楊悅等[8]研究發(fā)現(xiàn)，復方尿囊素對小鼠消化道幽門螺旋桿菌感染具有治療作用。

3.2 化妝品領(lǐng)域 尿囊素及其鹽類具有保護皮膚、毛發(fā)組織、親水、吸水和防止水分散發(fā)等作用，能使皮膚鎖住水分，保持滋潤、有彈性，頭發(fā)不毛躁，同時能夠促進組織生長，軟化角質(zhì)層蛋白，促進皮膚代謝。陳麗紅等[9]研究發(fā)明了添加尿囊素的植物，具有美白、保濕和清除自由基功效?；木畬⑷说萚10]研究發(fā)明了一種含有尿囊素添加的潔齒劑組合物，具有美白牙齒的功效。呂英杰等[11]公開了一種具有抗菌保濕功能的護膚面膜及其制作方法。通過納米銀與配方中的消炎成分尿囊素、甘草酸二鉀、D?泛醇相輔相成，使產(chǎn)品抑菌抗菌能力提升，能快速修復面部肌膚的細血管、炎癥或痤瘡。

3.3 農(nóng)業(yè)領(lǐng)域 尿囊素可刺激植物生長，對糧食、果蔬作物具有顯著的增產(chǎn)效果。在糧食作物上，尿囊素可起到多種生理調(diào)節(jié)作用，如提高小麥種子活力、調(diào)節(jié)植物體內(nèi)酶活力，促進土壤中益生菌生長，促進小麥根部對于礦物質(zhì)的吸收作用、參與植物逆境脅迫響應過程等基制，從而促進小麥增產(chǎn)[12]。此外，尿囊素在蔬菜作物的培養(yǎng)方面也有廣泛應用，例如尿囊素是甜菜對鹽脅迫的耐受性的重要調(diào)節(jié)物質(zhì)，與甜菜的產(chǎn)量關(guān)系密切[13]。此外，尿囊素用于飼料添加，具有提高畜禽胃腸道消化吸收功能、免疫力具有一定的效果。

4 結(jié)語

尿囊素的應用十分廣泛，我國大多數(shù)化肥廠有尿素原料與化工生產(chǎn)技術(shù)方面的優(yōu)勢，但在生產(chǎn)成本、產(chǎn)品得率方面還有待提高，日后應加強工藝優(yōu)化，促進一些天然動植物的副產(chǎn)物增值轉(zhuǎn)化，降低合成尿囊素生產(chǎn)成本，從而取得了更高的經(jīng)濟效益與社會效益。

參考文獻

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[10]荒井將人等.潔齒劑組合物，中國，CN201580016129.4（P）.

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[11]呂英杰，翁創(chuàng)金，一種具有抗菌保濕功能的護膚面膜及其制備方法，中國，CN201610613001.2（P），2016.07.30.

[12]賈洪秀，郭宗端，李新柱，等.尿囊素的合成及在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應用進展[J].山東化工，2015，46（23）：46-51.

（責編：張宏民）