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牛磺酸是一種氨基酸，它存在于一些動物性食品中，并且自然存在于我們身體的某些組織中。 牛磺酸并沒有在體內合成蛋白質，而是構成了體內循環的大量的“游離”氨基酸。牛磺酸含有硫，這使其在人體的許多生理功能中很常見。而牛磺酸在許多與能量相關的人體功能中發揮作用，使其成為能量飲料和相關補品中的常見成分。
牛磺酸是半胱胺酸（氨基酸，其中包含一個巰基）的衍生物。牛磺酸是為數不多的知名天然磺酸之一。在嚴格的意義上來說，因為它缺乏一個羧基，它不是一種氨基酸。但它確實含有磺酸基可被稱為胺基磺酸，在科學文獻中它也通常被稱為氨基酸中一員。
小的多肽已確定其含有牛磺酸，但迄今為止沒有氨酰轉運核糖核酸合成酶已被確定，作為特異性識別牛磺酸，并能夠將它納入的轉運核糖核酸。
牛磺酸在維持腦部運作及發展方面都扮演著重要的角色。牛磺酸能加速神經元的增生以及延長的作用。同時亦有利于細胞在腦內移動及增長神經軸突。另外在維持細胞膜的電位平衡方面，牛磺酸亦同樣重要。因為它能幫助電解質如鉀、鈉、鈣及鎂質進出細胞，從而加強腦部的機能。
由于牛磺酸有抑制神經的作用，所以它亦有抗痙攣及減少焦慮的特點。在腦中，如果麩胺酸在高水平的情況下，神經元便會因過度刺激而導致死亡。而牛磺酸則可助降低腦內麩胺酸的水平，因而對腦部起了保護的作用。除此之外，由于牛磺酸同時具有抗氧化的特點，故此它亦能保護腦部免受氧化物的傷害。
雖然迄今為止，仍未有任何因服食又或者過量進食牛磺酸而導致任何不良反應，但任何人士如果對牛磺酸有過敏反應的話，則不建議服用，以免引起不適。另外，患有心力衰竭的病人亦必須遵照醫生的建議，特別留意牛磺酸的服用劑量。
1966年研究發現每天攝取2克牛磺酸對干癬有維持和可能誘發的某些作用。也需要考慮從飲料吸收牛磺酸可能比從食物更迅速。