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牛磺酸是一种氨基酸，它存在于一些动物性食品中，并且自然存在于我们身体的某些组织中。 牛磺酸并没有在体内合成蛋白质，而是构成了体内循环的大量的“游离”氨基酸。牛磺酸含有硫，这使其在人体的许多生理功能中很常见。而牛磺酸在许多与能量相关的人体功能中发挥作用，使其成为能量饮料和相关补品中的常见成分。
牛磺酸是半胱胺酸（氨基酸，其中包含一个巯基）的衍生物。牛磺酸是为数不多的知名天然磺酸之一。在严格的意义上来说，因为它缺乏一个羧基，它不是一种氨基酸。但它确实含有磺酸基可被称为胺基磺酸，在科学文献中它也通常被称为氨基酸中一员。
小的多肽已确定其含有牛磺酸，但迄今为止没有氨酰转运核糖核酸合成酶已被确定，作为特异性识别牛磺酸，并能够将它纳入的转运核糖核酸。
牛磺酸在维持脑部运作及发展方面都扮演着重要的角色。牛磺酸能加速神经元的增生以及延长的作用。同时亦有利于细胞在脑内移动及增长神经轴突。另外在维持细胞膜的电位平衡方面，牛磺酸亦同样重要。因为它能帮助电解质如钾、钠、钙及镁质进出细胞，从而加强脑部的机能。
由于牛磺酸有抑制神经的作用，所以它亦有抗痉挛及减少焦虑的特点。在脑中，如果麸胺酸在高水平的情况下，神经元便会因过度刺激而导致死亡。而牛磺酸则可助降低脑内麸胺酸的水平，因而对脑部起了保护的作用。除此之外，由于牛磺酸同时具有抗氧化的特点，故此它亦能保护脑部免受氧化物的伤害。
虽然迄今为止，仍未有任何因服食又或者过量进食牛磺酸而导致任何不良反应，但任何人士如果对牛磺酸有过敏反应的话，则不建议服用，以免引起不适。另外，患有心力衰竭的病人亦必须遵照医生的建议，特别留意牛磺酸的服用剂量。
1966年研究发现每天摄取2克牛磺酸对干癣有维持和可能诱发的某些作用。也需要考虑从饮料吸收牛磺酸可能比从食物更迅速。