尿囊素应用研究进展

彭常安 陶福基 李鑫 孙浩浩

摘 要：尿囊素是一种用途极为广泛的精细化工产品，已在医药、农业、化工领域得到了广泛的应用。该文综述了尿囊素的研究进展，包括尿囊素的理化性质、提取和合成方法以及应用现状等。

关键词：尿囊素;天然动植物;人工合成;促进细胞生长

中图分类号 R969文献标识码 A文章编号 1007-7731（2021）22-0114-02

1 尿囊素简介

尿囊素，化学名称为N-（2，5-二氧代-4-咪唑啉啶基）尿素，分子式为C4H6N4O3，结构式如图1所示。尿囊素最早发现于动物的尿囊液中，因而俗称尿囊素，其外观是一种白色晶体，能在热的水、醇、氢氧化钠溶液中溶解，常温下微溶，其水溶液呈弱酸性。化学结构决定了其具有两性，可以和多种金属形成金属盐类，用途十分广泛。目前，尿囊素主要应用于医药、农业、化工等领域，是一种用途极为广泛的精细化工产品。

2 尿囊素的提取与合成

2.1 提取法 尿囊素可以从天然的植物以及动物的排泄物提取得到，使用的方法主要是原料浸提液制备-溶剂溶解-树脂吸附-浓缩干燥。例如：杨建华等[1]从肉苁蓉尿囊素提取物的纯化工艺：将肉苁蓉原料制成粉末，加水回流浓缩得到提取液;水提液通过AB-8型大孔吸附树脂柱，先后用水、无水乙醇洗脱，将洗脱液减压浓缩、冷冻干燥得尿囊素提取物粉末，得率高达6.14%，纯度达20.01%。茆振斌等[2]从苦荞中提取尿囊素，苦荞粉碎后干燥、过筛，制成粉末;称取苦荞粉，加入蒸馏水搅拌得提取液;以乙醇溶液为溶解媒介、经超声、离心、过滤、浓缩、微孔滤膜过滤、层析得含尿囊素溶液，浓缩干燥后得尿囊素。该方法使用的苦荞的原料成本低，能够增加苦荞的附加值，具有一定的经济价值。不同于以上方法，杨帆等[1]以山药为原料，采用超声法提取尿囊素，研究得到山药中尿囊素的最优提取条件为超声功率749W，提取时间60min、提取温度67℃，尿囊素得率0.628%。

2.2 合成法 虽然尿囊素已广泛存在于自然界中，但其含量较低，提取工艺复杂，成本较高，较难在生产实际中应用，通常采用化学合成法。目前，国内外更多采用的是化学合成方法制备尿囊素，工业生产尿囊素的方法主要是以尿素为原料，采用草酸电解还原法、乙醛酸钙法、乙二醛氧化-尿素缩合环化法合成尿囊素。以目前国内外使用最为普遍的乙二醛氧化-尿素缩合环化法为例：该方法分2个阶段，第1阶段是乙二醛被强氧化剂硝酸氧化生成乙醛酸，第2阶段是在催化剂（一般为无机强酸）的催化作用下乙醛酸尿素缩合生成尿囊素，这种传统方法的得率约为40%。由于传统方法存在一定的不足，部分学者在此基础上做了改进，例如，茆振斌等[3]研究了新型催化剂——二过二氧化锡基复合物/硫酸组合物替代传统工艺中的无机强酸，这种方法的产率达到80%以上，显著高于传统方法。且催化剂本身不会在生产过程中对设备造成腐蚀，不会污染环境。朱东升等[4]研究使用二氧化硅负载杂多酸作为催化剂，其优势在于催化剂制备方法快速、活性和稳定性高，可回收循环使用数十次，产率高达71.0%～73.5%。此外，有学者对尿囊素的生产设备进行了优化。茆振斌等[5]改善了尿囊素生产过程中使用的机械设备，基于解决传统生产设备的反应釜和泵之间的管道，容易沉积杂质，造成堵塞和仪器损坏，研发了一种用于尿囊素制备工艺中脱色装置的过滤器。该设备通过在装置中创新型加装过滤网，可随时过滤及清除杂质，能保证机器的长时间运转，避免因维修造成停产，影响经济效益。

3 尿囊素的应用

目前，尿囊素在功能性化妆品、药品开发等领域的应用非常广泛。

3.1 医药领域 尿囊素能够促进细胞生长，加快伤口愈合，软化角质蛋白等生理功能，是皮肤创伤的良好愈合剂和抗溃疡药剂，可用作缓解和治疗皮肤炎症、消化道溃疡、肝硬化、糖尿病等疾病。王胜超等[6]研究了山药种尿囊素对脂多糖诱导的脓毒症心肌病大鼠模型的影响，为山药尿囊素改善脓毒症心肌病提供了理论基础。赵耀等[7]以大鼠为模型研究了尿囊素对肾脏细胞的保护作用，发现尿囊素通过抑制凋亡信号通路因子的表达，减轻肾脏细胞凋亡，具有肾脏保护及延缓病程进展的作用。杨悦等[8]研究发现，复方尿囊素对小鼠消化道幽门螺旋杆菌感染具有治疗作用。

3.2 化妆品领域 尿囊素及其盐类具有保护皮肤、毛发组织、亲水、吸水和防止水分散发等作用，能使皮肤锁住水分，保持滋润、有弹性，头发不毛躁，同时能够促进组织生长，软化角质层蛋白，促进皮肤代谢。陈丽红等[9]研究发明了添加尿囊素的植物，具有美白、保湿和清除自由基功效。荒井将人等[10]研究发明了一种含有尿囊素添加的洁齿剂组合物，具有美白牙齿的功效。吕英杰等[11]公开了一种具有抗菌保湿功能的护肤面膜及其制作方法。通过纳米银与配方中的消炎成分尿囊素、甘草酸二钾、D?泛醇相辅相成，使产品抑菌抗菌能力提升，能快速修复面部肌肤的细血管、炎症或痤疮。

3.3 农业领域 尿囊素可刺激植物生长，对粮食、果蔬作物具有显著的增产效果。在粮食作物上，尿囊素可起到多种生理调节作用，如提高小麦种子活力、调节植物体内酶活力，促进土壤中益生菌生长，促进小麦根部对于矿物质的吸收作用、参与植物逆境胁迫响应过程等基制，从而促进小麦增产[12]。此外，尿囊素在蔬菜作物的培养方面也有广泛应用，例如尿囊素是甜菜对盐胁迫的耐受性的重要调节物质，与甜菜的产量关系密切[13]。此外，尿囊素用于饲料添加，具有提高畜禽胃肠道消化吸收功能、免疫力具有一定的效果。

4 結语

尿囊素的应用十分广泛，我国大多数化肥厂有尿素原料与化工生产技术方面的优势，但在生产成本、产品得率方面还有待提高，日后应加强工艺优化，促进一些天然动植物的副产物增值转化，降低合成尿囊素生产成本，从而取得了更高的经济效益与社会效益。

参考文献

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[3]杨帆，王宇鹏，赵华，响应面法优化超声提取山药尿囊素的研究[J].粮食与油脂，2020，33（6）：48-52.

[4]朱东升，李兴奇，邵奎占，一种用二氧化硅负载杂多酸催化合成尿囊素方法，中国，CN201510322773.6（P），2015.11.11.

[5]茆振斌.一种用于尿囊素制备工艺中脱色装置的过滤器，中国，CN205516731U（P），2016.08.31.

[6]王胜超，曾梦楠，郑晓珂.山药中尿囊素干预脓毒症心肌病[J].中国新药杂志，2020，29（03）：315-322.

[7]赵耀，杨建华，谯明，等.尿囊素对糖尿病肾病大鼠肾脏保护作用及机制探讨[J].新疆医科大学学报，2020，43（08）：1025-1030.

[8]杨悦，李德善，胡伏莲.复方尿囊素治疗幽门螺杆菌感染小鼠疗效及协同性评价[J].中华医学杂志，2019（20）：1541-1545.

[9]陈丽红.一种芦荟胶及其制备方法，中国，CN201510206412.5（P）.2015.04.25.

[10]荒井将人等.洁齿剂组合物，中国，CN201580016129.4（P）.

2015.03.24.

[11]吕英杰，翁创金，一种具有抗菌保湿功能的护肤面膜及其制备方法，中国，CN201610613001.2（P），2016.07.30.

[12]贾洪秀，郭宗端，李新柱，等.尿囊素的合成及在农业领域的应用进展[J].山东化工，2015，46（23）：46-51.

（责编：张宏民）