肌醇主要应用于哪些领域？

概述【3】

肌醇为环己六醇，是环已六醇族的六碳基环己烷,俗名肌醇。是一种水溶性维生素，属维生素B族中的一种。肌醇是人、动物与微生物生长的必需物质，广泛应用于饲料、医药、食品等行业。

结构及理化性质【1】

肌醇共有九个不同异构体,其中有7种非炫光异构体和两种旋光体，最重要也是最多的是myo-肌醇。myo-肌醇也称之为内消旋肉碱活肌肉肌醇，是维生素b的重要组成部分，它含有内消旋结构以及不对称结构，能促进某些生物生长;也伴有少量Seyiio-肌醇及meo-肌醇，这些构型不活泼。肌醇为白色结晶,外观类似糖类且微甜（甜度为蔗糖的50%）,无臭,沸点319℃,熔点为224℃一227℃，在空气中比较稳定。肌醇是一种多烃基化合物,同时具有多烃基化合物的通性，微溶于酒精,易溶于水、甘油、乙二醇,不溶于无水氯仿、丙酮、乙醚等有机溶剂。水溶液遇石蕊试纸为中性反应。肌醇由于其环状结构的均衡性、无旋光性、键能较高的特点,稳定性远远高于糖类物质,比较稳定,但容易吸潮。如果低于50℃易为无色单斜棱结晶体，其实这种结晶体是还含有两个分子的结晶水。继续加热至110摄氏度易脱水为无水结晶。

分布及作用机理【1】

1.肌醇分布及存在形式

肌醇是一种普遍存在的生物活素,具有与维生素B和生物素等物质相似的作用,是生物体内不可或缺的成分。几乎所有生物体内都含有结合态或游离态的肌醇。在鸟类动物的有核红血球中作为六磷酸肌醇的物质是以六磷酸酯形式存在的，同样广泛分布与植物和其他动物中；游离态的肌醇主要存在于心脏、肌肉、肝脏、肺脏中，是属于磷脂的一种磷脂酰肌醇的组成成分；油料生产过程中产生的饼粕,加工粮食产生的副产品米糠和鼓皮,以及生产玉米淀粉过程中浸泡玉米废水等是制取肌醇的重要原料。肌醇通常以肌醇六磷酸盐和磷脂酞肌醇两种形式存在于自然界，后者主要分布于动物及微生物细胞内,作为细胞的组成成分;而在天然的植物中,则以前一种形式存在。

2.肌醇的作用机理

肌醇参与体内的新陈代谢活动,用于合成肌酸磷脂膜磷脂、鞘脂等前体物质,为人类及动物的多种细胞生长所必需。与磷脂、脂肪酸等结合生成肌醇相关化合物,能发挥类似脂碱作用,可促进肝和其组织中脂肪的代谢。

制备方法【3】【2】【4】

1.加压水解法

以植酸钙镁为原料生产肌醇时，首先按照植酸钙镁∶水为1∶3~3∶5的比例放入打浆锅中，充分搅拌，使其成糊状，以利于水解和吸入水解锅。冬天注意使用温水，以使植酸钙镁较快的吸收水分。利用真空将打浆后的植酸钙镁吸入水解锅，在水解压力0.5~0.6MPa下搅拌反应10h左右，当pH达到3.0左右时水解完毕。

在加压水解后的生成物中，除肌醇外，还有水不溶性的磷酸盐和水溶性的磷酸和磷酸盐。传统方法通过加入石灰乳，发生中和反应，除去水溶性的磷酸和磷酸盐，水解后产生的水不溶性磷酸盐及中和反应中生成的水不溶性的磷酸钙沉淀，可通过过滤去除，滤渣可用作肥料，滤液中含有肌醇。
肌醇溶液经上述处理后，大部分杂质已除去，但水分含量仍较高，需进行真空浓缩。浓缩至相对密度为1.28~1.30时，冷却结晶，离心分离，即得粗制肌醇。粗制肌醇中仍含有少量色素、杂质，可将粗制肌醇按1∶1.2的比例加入蒸馏水，加热溶解，再加入活性炭进行脱色，离心分离，取样，用氯化钡检验硫酸根，用草酸铵检验钙离子，硝酸银检验氯离子，以检测肌醇中杂质去除效果。根据检测结果，使用蒸馏水或无水乙醇进行洗涤，进一步去除杂质，得到精制肌醇。

2.常压催化水解

由于加压水解法是在高温高压的反应条件下进行，对设备要求严格，精制工艺复杂，损失较多，生产成本高。常压催化法是近几年产生的一种生产肌醇的新方法，能降低设备投资，工序简易，产品回收率较高，降低了生产成本。以固体超强酸作催化剂，植酸经加热水解、过滤、结晶和烘干等工序，就可制得较高质量的肌醇成品，简化了除杂、脱色、浓缩等工序。

3.酶解法

酶法生产肌醇，即利用酶制剂（主要是植酸酶和磷酸酯酶），将植酸及其盐转化为肌醇。植酸酶在动物饲料中应用较广泛，可将植物性饲料中的植酸及其盐降解为无机磷和肌醇。在过去研究中，人们均将关注的重点放在植酸酶水解植酸释放无机磷方面，少有对降解产物肌醇的定量研究。对于水产动物，尤其是经济价值较高的水产动物，肌醇对维持其正常的生理功能起着非常重要的作用。在配制饲料的过程中，需添加肌醇以满足动物的生理需要。研究植酸酶添加与肌醇释放量之间的关系，将有助于更好的配制饲料，降低饲料成本。

图1为酶催化制备肌醇的机理

4.化学合成法

一般采用天然肌醇或非肌醇化合物为原料，经过一定的化学反应改变其构象和组成以生产肌醇。由化学方法制得的肌醇一般都是以同分异构体存在的，为提高化学合成肌醇的产率，常用贵金属钯作为催化剂，但是，对人体有用的内消旋环己醇的得率也只有17%。另有报道以山梨醇为原料合成肌醇，但效果也不甚好。

也有以葡萄糖为原料仿生合成肌醇，采用右螺旋己醛糖-D(+)葡萄糖为原料，先经脱氢、硝化生成重要中间体脱氢硝基苯葡萄糖;再在碱性溶液中使其环化、水解;实现“磺酸化一羟基化”转化过程，同时转变构型，最终合成肌醇。整个工艺均在常压下进行，葡萄糖生成肌醇转化率在60%左右。

5.其他方法

生产肌醇的其他方法包括微波辐射法、离子交换树脂法等。以盐酸和尿素为提取剂，以脱脂米糠为原料，采用微波浸提、离子交换和微波水解从米糠中提取肌醇，能显著缩短提取时间、降低成本、提高肌醇得率，并且具有操作简单、快速方便、环保友好等特点。用米糠浸泡水和玉米浸渍水为原料，采用连续离子交换法制备肌醇，得到肌醇的收率≥85%、纯度≥99.5%，利用此法生产肌醇，提高了肌醇的回收率，降低了能源消耗，提高了生产效率，促进了资源的有效利用。

应用【2】

1.饲料工业

肌醇在饲料工业中作生物促进剂，有些高档畜饲料中加有肌醇，高等动物缺乏肌醇，将会出现生长停滞、毛发脱落及体内生理活动失调等症状。在饲料中添加肌醇对黑白花奶牛奶成分和西农莎能奶山羊某些生产性能都有较大改善。实践证明，饲料中加入肌醇，可促进牲畜生长和防止死亡，其加入量通常为饲料的0.2％～0.5％。日本仅动物用肌醇每年消费量都在100t以上。
在金鱼养殖过程中添加肌醇可明显提高金鱼游动能力；若在鱼虾饲料中添加一定数量的肌醇，可促进鱼虾的生长，使鱼虾生长速度提高10%以上。

2.食品工业

在发酵和食品工业中，肌醇可用于多种菌种的培养和促进酵母的增长等。作为食品强化添加剂、营养剂，保健饮料、儿童食品都加有肌醇。肌醇可使脂肪很快转化为热能而消耗，防止脂肪在人体内特别是心血管内沉积。肌醇作为食品添加剂用于营养保健品风靡国际市场，其中加有肌醇及微量盐酸肉毒碱的减肥降脂食品在西方国家十分抢手。因此，在食品工业中肌醇常作为营养强化剂。

3.医药工业

肌醇具有类似于维生素B1和维生素H（生物素）的作用，是人类与动物维持正常生理功能不可缺少的低分子有机物，能促进肝和脂肪的代谢，治疗各种维生素缺乏症，被广泛用于制造复合维生素制剂原料，可治疗肝硬化、脂肪肝、血管硬化、胆固醇过高、肥胖症、糖尿病和四氯化碳中毒等多种疾病，具有促进细胞生长和防止老化的医疗作用。科学界确认：由肌醇形成的肌醇磷脂是生物细胞的第二信息系统，在体内起着放电作用，可预防癌症、糖尿病、心脑血管等疾病。

肌醇作为制药中间体，可用来合成烟酸肌醇酯、脉通、肌醇硒酸酯等药物，以治疗胆固醇过高症、动脉硬化、糖尿病、癌症等,其中，肌醇硒酸酯被称为微量元素中的“抗癌之王”，可用于制备富硒抗癌药物、食品、饮料。近年来开发出来的新产品氟代肌醇具有抗癌、治癌和提高免疫功能。肌醇及其衍生物还可通过一种不同于血液的复合胺再吸收抑制因子治疗忧郁症和强迫性错乱症。

4.化妆品业

肌醇是制造综合维生素的原料，具有促进细胞生长和防止老化的医疗作用。在化妆品中添加肌醇可抑制黑色素的产生，防止雀斑的形成。近年来肌醇在开发高级化妆品等方面成为国际上的抢手货，出口需求量很大，目前国内的产量远不能满足要求。

5.其他方面
将肌醇进行深度加工，可制成肌醇片、肌醇甲基醚、肌醇肽、肌醇有机酸酯、肌醇无机酸酯、卤代肌醇、磷酸肌醇酯、脉通、甘油三脂、氨基环糖醇、富硒抗癌药物等产品，在医药、电力、交通、能源、电子、化工等工业上都有很高的实用价值。

主要参考资料

[1]王晟楠. 肌醇对貉生产性能的影响[D].吉林农业大学,2015.

[2]郭会灿,王素娟,郭英.肌醇的研究进展[J].河北化工,2008(07):5-7.

[3]张芹,王芳,陈雅蕾,华泽田.肌醇生产及应用研究进展[J].中国稻米,2012,18(03):19-21.

[4]刘晓永,钱和,刘建利.肌醇研究近况与展望[J].江苏食品与发酵,2003(04):7-10.