（农产品加工及贮藏工程专业论文）玉米胚谷胱甘肽提取及纯化技术的研究.pdf

玉米胚谷胱甘肽提取及纯化技术的研究 摘要 还原型谷胱甘肽( g l u t a t h i o n e ，g s h ) 是一种具有重要生理功能的活性三肽，它由 谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸经肽键缩合而成。它广泛存在于自然界中，动物肝脏、酵母 和植物胚芽中都含有丰富的g s h ，其含量高达1 0 0 , q 0 0 0 m g 1 0 0 9 。在体内，g s h 是许 多酶反应的辅基，具有清除自由基、解毒、促迸铁质吸收、参与氨基酸的转运等多种生 理功能。它不仅在医学、生物化学、化学等领域有广泛的应用，而且是制备功能性食品 的理想添加剂。 玉米的胚芽重量约占全粒的1 0 - , 1 3 ，玉米胚芽中蛋白质的含量达1 8 e r - 3 0 , 左右， 脂肪的含量为3 6 - 5 9 ，并且胚芽中所含蛋白质和脂肪的营养品质极高，非常具有作为 食品工业食源的开发利用价值。吉林省是我国的玉米主要产区之一，每年玉米的产量及 库存量在国内外均名列前茅，但由于对玉米的综合利用程度不够，缺乏高科技含量、高 附加值及市场潜力大的玉米精加工产品，到目前为止，吉林省的玉米产业优势还没有充 分发挥出来。为改变这一现状，促进吉林省玉米经济的发展，本研究以玉米酒精厂及淀 粉厂副产物玉米胚为原料，以提供产业化生产技术为目的，采用高新技术实现玉米副产 物高附加值综合利用，提取纯化出具有国际先进水平的第三代功能食品原料玉米还原型 谷胱甘肽，有效延长玉米产业链，降低玉米酒精及淀粉的成本，实现玉米深加工副产物 的高附加值综合利用，有力促进吉林省玉米经济发展，振兴东北老工业基地。 本研究选题来源于吉林省科技厅科技攻关项目玉米自由基消除剂提取技术及应用 的研究中的重要研究内容，主要对玉米胚中的还原型谷胱甘肽的提取及纯化工艺进行 了研究，并获得了以下结果： 1 玉米胚中脂肪含量高达5 8 4 5 ，将影响谷胱甘肽的提取及纯化，必须最大限度 的把脂肪提取出来。本研究通过对比试验选用超临界流体萃取法进行脱脂，采用正交试 验确定出萃取的最佳工艺条件为：萃取压力2 5 m p a ；萃取温度为4 0 ；萃取1 2 0 r a i n ； c 0 2 流量为2 0 l m i n ，采用此法能够脱除脂肪5 7 0 3 。 2 本研究采用对比试验确定了最佳细胞破壁方法为超声波破碎，并且确定超声波 破碎工艺条件为：工作时间5 s ；问隔5 s ；超声次数3 0 次；温度室温；输出功率为4 0 0 w 。 3 本研究以提取玉米胚中的还原型谷胱甘肽为出发点，成功试验了四种抽提方法， i 即热水抽提、甲酸抽提、乙醇抽提及硫酸抽提。结果表明热水抽提为首选的方法。 4 经过正交试验对热水浸提的工艺条件进行比较，确定出最佳热水浸提的工艺条 件为：固液比为1 ：1 5 9 m l ：浸提温度：9 0 ；浸提液p h 值：3 0 ；浸提时间：1 5 m i n ， 热水浸提的谷胱甘肽的最大溶出量为9 1 m g 1 0 0 9 玉米胚。 5 。本研究选用p e s 膜进行超滤，并经过对比试验，确定超滤的最佳膜孔径为0 。1 1 1m ，最佳超滤压力范围为：0 1 - - - 0 1 5 m p a ；蛋白质截留率为6 9 7 矗；c o s h 回收率为 9 0 3 5 。 6 经过对比试验，本研究采用7 3 2 阳离子交换树脂进行谷胱甘肽粗提液的纯化， 经试验洗脱液选择浓度为0 2 m o f l 的n a o h 溶液，谷胱甘肽最大回收率为6 8 3 7 。 7 本研究采用紫外分光光度法及纸层析法对g s h 进行了定性定量，根据样品的紫 外图谱及纸层析图与标品比较，可以确定所提物质为还原型谷胱甘肽。根据g s h 含量 的标准曲线方程可以算出洗脱液中谷胱甘肽含量为1 2 5 m g 1 0 0 m l ，即原料玉米胚中还 原型谷胱甘肽提取量为5 6 2 1 m g 1 0 0 9 。 8 还原型谷胱甘肽洗脱液采用等电点法沉淀，离心后用水溶解沉淀测得g s h 含量 为5 1 5 3 m g 1 0 0 9 ，回收率为9 1 6 7 。而在热水浸提中测得玉米胚中g s h 含量为 9 1 m g 1 0 0 9 ，因此本试验中还原型谷胱甘肽的提取率为5 6 6 3 。 9 本研究采用真空浓缩将上述谷胱甘肽溶解液浓缩至含水量为4 0 ，然后真空干 燥得到乳白色固体粉末物质2 6 7 9 r o g ，其中g s h 含量为2 5 7 7 m g ，即提取所得的还原型 谷胱甘肽固体纯度为9 6 2 。 关键词：谷胱甘肽，玉米胚，超临界流体萃取，纯化，干燥 t h es t u d yo nt h ee x t r a c t i o na n dp u r i f i c a t i o no f t h eg l u t a t h i o n e f r o mt o me m b r y o a b s t r a c t g l u t a t h i o n e ( o s i oi s 锄ac | 日v 珊酣t r i p e p t i d ew h i c hh a si m p o r t a n tp h y s i o l o g i c a lf u n c t i o n i ti s c o n d e n s a m db yg i n t e m i e 、c y s t e i n ea n dg l y c i n o i tw i d e l ye x i s t si nt h en 蚰聪、t h et h e a n i m a ll i v e r 、t h e y e a s ta n dt h ep l a n te m b r y oa l lh a sr i c hg s h i t sc o n t e n tr e a c h e sa sh i g ha s1 0 0 - 1 0 0 0 m g l o o g i n v i v o , g s hi st h er e s p o n s e sa u x i l i a r yb a s eo fm a n yg , m y m e ，i tc a r te l i m i n a t ef l e er a d i c a l 、d e t o x i c a t e ， a c c e l e r a t et h ea b s o r bo fi r o ns u b s l x a t ea n dp a r t i c i p a t et h et r a 倚co fa m i n oa c i d , e t c i ti sn o to n l yw i d e l y u s e di nm e d i c i n e 、b i o c h e m i s t r ya n dc h c m i s 缸y , b u ta l s ou s e di nm a k i n gf u n c t i o n a lf o o d 鹤t h ei d c a i c h e m i c a la d d i t i v e c o r a se m b 巧oi ss p e c i a l l yb i g ，i t sw e i g h ta p p r o x t m t e l yi s1 0 - 1 3 i nt h ew h o l eg r a 】hi nt h ec o i n e m b r y o 。t h ep r o t e i nc o n t e n tr e a c h e sa b o u t1 8 - 3 们t h e 雠c o n t e n ti s3 6 - 5 9 , a n di nt h ee m b r y ot h e n u t r i t i o nq u 越a yo ft h ep r o t e i na n dt h e 敏i se x n _ m e l yh i g h , e x t r e m e l yh a st a k e st h ef o o di n d u s t r yf o o d s o u f t t h ed e v e l o p m e n tl j s cv a l u e j i l i np r o v i n c ei so mo ft h ec o r l lm a i np r o d u c t i o na r e a si nc h i n & t h e y i e l da n ds t o c k so f c o r nc o m e s o u tt o pa th o m ea n db r o a de v e r yy e a r , b u tb e c a u s eo f l a c k i n gc o m p r e h e n s i v e u t i l i z a t i o n , h i g ht e c h n o l o g y , h i g ha d d i t i o n a lv a l u ea n dm a r k e tp o t a n t i a l i l y , t h ea d v a n t a g eo fj i l i nc 响 i n d u s t r y 锄n o te x e r ts u f f i c i e n t l yb yf a r i nt h i st h e s i st h ec o r nc a ”c t l l ea sac o p r o d u c tm a t e r i a li su s e dt o e x l r a c ta n dd e p u r a t et h et e r tf 彻c t i o n a lf o o dl a wm a t e f i a l - g s hw i t ht h ep u q x 镕eo fp r o v i d i n gt h ei n d u s t r y p r o d u c t i o nt h n i q n o b yr i d sp r o j e c t , i t 咖e x t e n d t h ec o r ni n d 璐l r yc h a i nu t i l i t i l y 。c u td o w nr i t ec o s to f t h e c 砌a l c o h o la n ds t a r c h ya n dt h ec o mh i g ha d d i t i o n a lv a l u ea 砘i q ，f i 辩啪b ep r o m o t e ds i g i i f i e a n t y i tc a n p r o m o t et h ed e v e l o p m e n to ft h ec o me c o n o m yi nj i l i np r o v i o c ea n dd e v e l o pt h ep m a e - i n d u s a yd e p o ti n n o r t h e a s l t h et o p i co r i g i n a t e so f t h er e s e m _ ；c hi ss e l e c t e d o fj i n l i np r o v i n c es c i e n c et e c h n o l o g yd e p a m n o n t m a n i l yr e a c h e so i lt h e a n 删o na n dd e p u t a t i o nt e c h n i q u eo f g s hi nt h ec o r nc o r c u l ea n dh a so b t a i n e db e l o wt h er e s u l t ： i i nt h ec o e ne m b r y o ，t h ef a tc o n t e n tr e a c h e sa sh i 曲a sa b o u t5 8 w h i c hw i l ld l e c tt h ee x t r a c t i o n a n dd e p u t a t i o no fo s n , s ow em u s te x t r a c ti tt h o m u g h l y c o m p a r e dt os o l n ed i f f e r e n tm e t h o d s ，w es e l e c t r i t es u p e r c d t i c a lf l u i de x t r a c t i o na n da s c e r t a i nt h eb e s tt e c h n o l o g i c a lp r o c e s sb y 吲n gt h eo r t h o g o n a lt e s t ： p r e s s u r e 2 5 m p a ；t e m p e r a t u r e4 0 c ；t u n e l 2 0 m i n ；c 0 2f l u x 2 0 l g ；t h eb i g g e s te x a d i 锄y i e l d o f i 童t ：5 7 0 3 2 i nt h er e s e a r c hi tu s e dt h ec o n t r a s te x p e r i m e n tt od e t e r m i n et h eb e s tc e l l b r o k e n - d o w nw a l lm e t h o d f o rt h eu l t r a s o n i cw a v eb r o k e n , a n dt h eb a s i sm a t e r i a ld e t e r m i n a t i o nu l t r a s o n i cw a v eb r o k e nc m nc o n d i t i o n w a s ：o p e r a t i n gt i m ei s5 s ；s e p a r a t e dt i m ei s5 s ；t h es u p e r s o n i cn u m b e ro ft i m e si s3 0 ；t b et e m p e r a t u r ei s n o r l l l a la n dt h eo u t p u ti s4 0 0 w 3 i nt h er e s e a r c hi tt a k e sw i t h d r e wi nt h ec a ) r l le m b r y ot h er e t u r nt oo n o n a ls t a t eg s h 私t h es t a r t i n g p o i n t e x p e r i m e n t sf o u rk i n d so fe x t r a c t i o nm e t h o d ss u c c e s s f u l l y , n m n e l yt h eh o tw a t e re x t r a c t e d , t h e f o r m i c i de x t r a c t s , t h ee t h y la l c o h o le x t r a c t sa n dt h es u l f u r i ca e i d e x t r a c t s t h er e s u l ti n d i c a t e dt h eh o t w 撇a d 聪i c 姆瑟t h ef i r s t c h o i c em e t h o d 4 t h ec r a f tc o n d i t i o nw h i c hr a i s e st ot h eh o t 旧把re x l r a c t i n nc a t r r i e so nt h ec o m p a r i s , na f t e rt h e o r t h o g o n a le x p e r i m e n t , d e t e r m i n e dt h eb e s th o tw a t e re x t r a c t i o nr a i s e st h ec r a f tc o n d i t i o ni s ：s o l i df l u i d r a t i o l ：1 5 9 m l ；a 吐r a c t i t e m p e r a t u r e ：9 0 c ；l e a c h i n gl i q u o rp h ：3 o ：e x c a c a a it i m e1 5 m i n ；t h em o s t g r e a t l y e x t r a c t i o no u t p u to f g s hi nt h eh o tw a t e ri st h e9 1 m g l o o go f t h eg o n le m b r y o 5 i ts e l e c t st h ep e sm e m b r a n ei nt h i s 托呲h 幻岬u i t r af i l t e r s ，a n d 惭t h ec o n n a s t e x p e r i m e n t , d e t e r m i n e st h eb e s tm e m b r a n ea p e n u r ei s0 1pn l t h eb e s tu l t r a f l l t e r s t h ep r e s s u r es c o p ei s ： o 1 o 1 5 m p a , p r o t e i nt e m p o r a r i l ys t o p p i n gr a t ei s6 9 7 6 t h eg s hr e t m n s - r a t i oi s9 0 3 5 6 a f t e rt h ec o n h a s te x p e r i m e n t , i tu s e s7 3 2c a t i o nr e s i nt od e p u r mt h eg s hs o l u t i o n , t h e c o n c e n t r a t i o no f t h ee l u a n ti st h eo 2 m o l ，ln a 0 hs o l u t i o n , t h eg s hm a x i m u mr e t u r n s - r a t i oi s6 8 3 7 7 t h eu l 缸v i o l e ts p e c t r o p h o t o m e l r ya n df i l t e rp a p 日c h r o m a t o g r a p h ya n a l y s i si su s e di nt h er e s e a r c h t oq u a l i t a t ea n dq u a n t i t a t et h eg s h , c o m p a r e dw i t hm es t a n d a r dp | 嘲删伽l ，l n a k cs u 坤t h ea 由锄删 m a t e r i a li sg s h a c c o r d i n gt ot h eg s hc o n t e n ts t a n d a l d eq u a f i o no fac u mt of i g m eo u tt h ec o m a n to f g s hi s l 2 5 m g 1 0 0 m t , n a m e l yi nt h ec 咖e m b r y ot h ee x t r a c t i o nq u a n t i t yo f g s hi s5 6 2 1 m g w o g 。 一8 t h em e t h o do f t h ei s o e l e c t r i cp o 缸i su s e dt om a k eg s he l u t r i m np r e c i p , t h es o d i n l a n ti sd i s s o l v e d a f t e rc 蛐埘f i 唱酊i z a d a n dt h ec o n t e n to fg s hi s5 1 5 3 m g 1 0 0 9 0 t h er e c o v e r yi s9 1 6 7 b u tt h eg s h e x t r a c t i o nq u a n t i t yo fh o tw a l g ! ri s9 1 m g 1 0 0 9 , t h e r e f o r ei nt h i se x p e r i m e n tt h ee x t r a c t i o nr a t i oo fg s hi s 5 6 6 3 9 i nt h er e s e a r c hi tu s e st h ev a t , l u r ec o n c e n t r a t i o nt om a k et h eg s hc o n c e n l r a t e da n dt h ew a t e r c o n t e n ti s4 0 t h e nt j 船v a c a u n ld e h y d r a t i o nt oo b t mt h eg - r e a mc o l o rs o l i dp o w d e rm a t t e r 2 6 7 8 m g , o f w h i c ht h eg s hi s2 5 7 7 r a g , n a m e l yt h ep u r l t yo f g s hs o l i di s9 6 2 k e yw o r d s ：g l u t a t h i o n e ，c o r 3 8e m b r y o ，s u p e r c r i t i c s lf l u i de x t r a c t i o n ，p u r i f g a t t o n ，e x s i e c a t i n n 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含为获得吉林农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。 学位论文作者签名：葛、甬铜f 签字日期：如7 年。月陆日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解吉林农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送 交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手 段保存、汇编学位论文。同意吉林农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学 位论文的全部或部分内容。 学位论文作者签名：诘、葡润p 签字日期：扣7 年月世日 导师签名：缈 签字日期：2 彻7 年多月t 角 吉林农业大学硕士学位论文 玉米胚谷胱甘肤提取及纯化技术的研究 第一章前言 1 1 谷胱甘肽简介 谷胱甘肽化学名称为：n ( n l y 谷氨酰山半胱氨酰) 甘氨酸【n ( n - - 丫g l u t a m y l - l - c y s t e i n y l ) g l y c i n e ，其分子式为c i o h l 7 0 6 s n 3 ，属于含有巯基的小 分子活性肽【1 1 。谷胱甘肽分子中含有一个特殊的6 肽键，该肽键与普通蛋白质分子中的 一个氨基酸中的a - c o o h 和另一个氨基酸中的a - n i - 1 2 失水缩合而成的肽键显然不同。 谷胱甘肽可分为氧化型和还原型两大类，还原型谷胱甘肽中含有一个活性巯基，极易被氧 化，两分子还原型谷胱甘肽( 简称g s h ) 活性巯基氧化缩合为二硫键，即得到氧化型的 谷胱甘肽( 简称g s s g ) ，但是只有还原型谷胱甘肽才具有生理活性，而生物体内的氧 化型谷胱甘肽需还原才能发挥其重要的生理功能。 1 2 还原型谷胱甘肽概况 还原型谷胱甘肽( l - g l u t a t h i o n e 、g l u t h i o l 、g s h ) 是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸 肽键缩合而成的一种具有重要生理功能的活性三肽，其分子结构如图l l 所示i ： ohoh l | i l ii h 2 n 。c h 。e l l 2 。c n 。c h c 。n c h 2 。c o o h li c o o h c h 2 l s h 图1 - 1 还原型谷胱甘肽分子结构图 f i g l 1 t h en u m a 锄o r 鲥n m i 嘶c h a ro f g l u t a t h i o n e 1 2 1 还原型谷胱甘肽的理化性质 还原型谷胱甘肽的分子量为3 0 7 3 3 ，熔点1 8 9 1 9 3 c ( 分解) ，晶体呈白色粉末状( 极 板状) ，等电点( p i ) 为5 9 3 ，易溶于水、稀醇、液氨和二甲基甲酰胺，而不溶于醇、 醚和丙酮 3 1 。有研究显示g s h 在高水分活性下不易保存，其成品见光易分解易氧化。 吉林农业大学硕士学位论文 玉米胚谷酰甘肚提取及纯化技术的研究 1 2 2 还原型谷胱甘肽的分布 还原型谷胱甘肽广泛存在于自然界中，动物肝脏、酵母和植物胚芽中都有丰富的 g s h ，其中玉米胚中还原型谷胱甘肽的含量约为l1 2 1 2 6 m g 1 0 0 9 【4 j 。人和动物的血液中 也会有较多的g s h l 3 , 4 1 ，细胞中的含量约为0 5 1 0 m m o l l 1 5 1 ，而植物组织中的g s h 含量 则较低，许多植物如蔬菜、豆类、谷物、薯类、菇类等也含有一定量的g s h 6 i 。在乳制 品、谷物和熟食品中含量较低，如表1 - 1 所示还原型谷胱甘肽在一些动植物中的含量【7 】。 表1 - 1 还原型谷胱甘肽的动植物组织中的含量 t a b l e l la m o u n to f g s hi np l a n ta n da n i m a li s s u e s ( m r d l o o g ) 名称 n a n l e 含量 a m o u n t 玉米胚 小麦胚 番茄 菠菜 黄瓜 茄子 青椒 胡萝h 马铃薯 大豆 绿豆芽 洋葱 蘑菇 鸡血 猪 血 狗 血 鼠血 鼠肝 1 2 3 还原型谷胱甘肽的生理功能 还原型谷胱甘肽分子中含有一个特异的6 - 肽键，其由谷氨酸的6 羧基与半胱氨酸 的a 氨基缩合而成，且半胱氨酸侧链基团上连有一个活泼巯基，是g s h 多重要生理功能 2 ll=篡=芸ll芝： 吉林农业大学硕士学位论文玉米胚谷胱甘肤提取及纯化技术的研究 的结构基础。还原型谷胱甘肽具有广泛的生物功能，目前研究已证实，g s h 在许多重要 的生物学现象中起着直接或问接的作用，如蛋白质和d n a 的合成、物质的运输、酶的 活性、新陈代谢及保护细胞等。g s h 作为许多酶反应的辅基，可清除体内过多的自由基， 参与体内三羧酸循环及糖代谢，并具有解毒，延缓衰老、预防糖尿病和癌症以及消除疲劳 等作用 8 - 姗。 1 2 3 1清除自由基作用 机体代谢过程中产生过多的自由基会损伤生物膜、侵袭大分子、促进机体衰老、并 诱发肿瘤和动脉硬化等疾病【l 。还原型谷胱甘肽是体内的自由基消除剂，它可与许多自 由基( 如烷自由基、过氧自由基、半醌自由基等) 作用，同时它还是谷胱甘肽还原酶的 底物，可与过氧化物酶共轭，消除体内的过氧化氢和过氧化脂质，抵御细胞脂质的过氧 化损伤，从而起到预防癌症，动脉硬化和延缓衰老的作用。此外，g s h 还可阻止过氧化 氢氧化血红蛋白，保护活性巯基，防止溶血，减少高铁血红蛋白的损失，促进血红蛋白 能持续发挥输氧功能。还原型谷胱甘肽有效地清除了自由基，防止皮肤老化及色素沉淀， 增强皮肤光泽。同时又可减少自由基对d n a 的攻击，有效地减少d n a 的损伤和突变。 谷胱甘肽又是一种射线防护剂，可有效消除通过射线的直接或间接作用而在生物体内产 生的高活性的各种自由基【1 2 4 1 。g s h 还可以抵御自由基对线粒体膜脂的过氧化损伤，保 护线粒体膜上的各种重要功能蛋白，使其呼吸链电子传递及氧化磷酸化等生理过程得以 正常而有效地进行。 1 2 3 2 螯和外源有毒物质作用。 还原型谷胱甘肽是生物体的一种解毒物质，它可与外界侵入生物体内的各种有毒化 合物，重金属离子以及致癌物质等有害物质相结合，并促使其排出体外，起到中和解毒 的作用，临床上已利用g s h 来解除丙烯睛、氟化物、一氧化碳、重金属及有机溶剂的 中毒现象l l 7 j 。 1 2 3 3 氨基酸吸收和转运作用 小肠吸收氨基酸以及氨基酸从细胞外转运到细胞内的过程，除了借助与质膜中特异 蛋白质载体系统外，还需要还原型谷胱甘肽的参与，即所谓的y 谷氨酰基循环。该循 环大致过程为：质膜中的y 谷氨酰基催化g s h 和被吸收的氨基酸生成y - 谷氨酰基酸和 半胱酰甘氨酸，然后转运到细胞内，在细胞内分解成氨基酸和g s h ，这样就完成了氨基 酸的转运和吸收过程。反应过程由a t p 提供能量0 2 , 1 5 1 。 1 2 3 4 血红蛋白还原作用 正常人血红蛋白分子含二价铁( f d 2 + ) ，可与氧结合成为氧合血红蛋白。如果血红蛋 白中的二价铁被氧化成三价铁( f e 3 + ) 即成为高铁血红蛋白( m h b ) ，丧失运氧功能。 在正常情况下，红细胞内的g s h 与其它还原性物质( 如抗坏血酸、n a d h 、n a d p h ) 3 吉林农韭大学硕士学位论文 玉米胚谷胱甘肽提取及纯化技术的研究 共同组成m h b 的还原系统，能有效地防止二价铁的氧化1 1 6 】。 1 2 3 5 多种酶的辅基或辅酶 还原型谷胱甘肽参与三羧酸循环与糖代谢，组织中有许多酶是以g s h 为辅酶，其 活性需要g s h 的存在才能表现出来。另外谷胱甘肽对于需要巯基的酶有保护或恢复活 性的作用。此外，还原型谷胱甘肽还参与转甲基、转丙基反应，维持甘细胞正常功能。 g s h 对于放射线，放射性药物或由于抗肿瘤药物所引起的血细胞减少等症状，起到强有 力的保护作用。它能保护酶分子中的巯基，恢复己被破坏的酶分子中的巯基的活性功能。 谷胱甘肽还能纠正乙酰胆碱及脂碱酯酶的不平衡，起到抗过敏的作用，并可缓解因缺氧 血症，恶心及肝脏疾病等引起的不适，抑制乙醇侵害肝脏产生脂肪肝，改善性功能及治 疗眼角膜疾病【1 9 1 。还有研究显示，谷胱甘肽具有抑制艾滋病毒的作用。还原型谷胱甘 肽对人体的这些重要的生理功能是经过大量事实和研究所证实的定论。 1 2 4 还原型谷胱甘肽的药理作用 1 2 4 1 抗氧化作用 谷胱甘肽具有良好的抗氧化作用，已有研究者以谷胱甘肽治疗肠缺血所致肝、肺损 伤的动物，结果表明动物的存活率较对照组明显提高，再灌流后治疗组动物肝、肺组织 内的超氧化物歧化酶较对照组高，丙二醛较对照组低，且肝、肺病交程度减轻，说明 g s h 有抗脂质过氧化作用【2 0 】。 1 2 4 2 对眼组织的保护作用 对角膜的作用g s h 与角膜的水化有关。g s h 可以延长离体角膜维持正常脱水 功能的时间，用8pm o l l 的谷胱甘肽灌注角膜，发现能使灌注角膜维持正常水化达5 h 之久。角膜碱烧伤时，g s h 能抑制胶原酶的活性，从而抑制角膜溃疡或穿孔。 对晶体的作用g s h 能防止大剂量紫外线照射所诱发的大鼠急性白内障。 用x 线照射兔子眼睛8 , - - g w k 会形成成熟期白内障，在白内障形成前，晶体中g s h 就明显下降，说明还原型谷胱甘肽与白内障形成有关。 对视网膜的作用将新生大鼠在不同光强度的环型灯下饲养2 w k 后，测定视网膜 中谷胱甘肽含量，发现强光( 8 0 0 1 n x ) 下饲养的幼鼠，g s h 含量明显高于弱光( 5 1 n x ) 下 饲养的大鼠。说明g s h 的视网膜光损伤中起着重要保护作用【7 1 舯，使其免遭光化学产生 的脂质过氧化损伤。 1 2 4 3 在药物代谢中的作用 还原型谷胱甘肽在药物代谢中具有重要作用，许多药物进入机体后都与g s h 结合 而被解毒。例如诊断用药溴磺酚酞进入人体后约有5 0 , - - 8 0 在肝脏与g s h 结合随胆汁 捧入肠道。又如胰岛素进入肝脏，在谷胱甘肽转换酶催化下分解成a 链及b 链之后， 才被胰岛素酶水解掉。扑热息痛的代谢物n 乙酰( p ) 苯醌亚胺具有肝细胞毒性，把具有 4 吉林农生大学硕士学位论文玉米胚各胱甘肽提取及纯化技术的研究 细胞毒性的n 乙酰( p ) 苯醌亚胺加到离体肝细胞中。它迅速与g s h 反应而解毒。此外， 还原型谷胱甘肽还有抗炎以及防止诱变和癌变的作用【2 1 捌。 1 2 5 还原型谷胱甘肽的应用 还原型谷胱甘肽是一种非常重要的氨基酸衍生物，具有非常广泛的应用前景。目前 g s h 已经被广泛应用于医药、食品加工、体育运动等领域。临床上，已将g s h 用于肝 炎的辅助治疗，有机物及重金属的解毒，癌症辐射和化疗的保护，白内障h i v 的抑制， 细胞膜的保护，改善性功能等。在食品加工中，还原型谷胱甘肽作为食品添加剂可提高 营养加强食品风味及防止变质，还可制成复合治疗和保健的药品，用于人体的保健 2 3 j 。 1 2 5 1 还原型谷胱甘肽在食品工业中的应用 还原型谷胱甘肽在食品加工工业中也有着广泛的应用。发达国家如日本等国将谷胱 甘肽作为生物活性添加剂，并积极开发为保健食品。g s h 用在食品加工业有以下作用： ( 1 ) 在肉制品、海鲜中添加g s h 具有强化风味的效果1 1 1 ，在与谷氨酸、核酸类呈味 剂混合共存时，也有很强的肉类风味，在鱼类和禽类食品加工中加入g s h 可抑制核酸 分解，强化食品的风味，并大大延长保鲜期。 ( 2 ) 面制品经过加工后，g s h 含量通常都低，在面制品中加入可大大强化其营养价 值，可有效的改善面团的流变性，降低面团的强度，可较大范围的控制面团的黏度，并 有效缩短面制品的干燥时间【嘲。利用它的氧化还原性能有效地抑制酶促褐变和非酶促褐 变，保持产品所需的色泽，同时也起到了强化氨基酸的作用，在面包原料中添加g s h ， 可以缩短制造过程中的混揉时间，在面条工艺中，g s h 作为酪氨酸酶的抑制剂，可以防 止不愉快的色泽变化 2 4 1 。 ( 3 ) 在乳制品中，利用谷胱甘肽的还原性可有效地防止酶促和非酶促褐变，其稳定 作用与v c 类似。在奶酪中加入g s h ，可大大增强其令人喜爱的风味，从而提高奶酪的质 量和加快奶酪的成熟。 ( 4 ) 在水果、蔬菜生食品加工中加入g s h ，可有效防止褐变，保持其原有的诱人色 泽、风味和营养1 2 1 ，在日本传统饮料清酒的生产中，利用发酵力强并产生谷胱甘肽的酵 母已酿出g s h 含量高的产品，不但提高其营养价值，而且增强了其保健功能。目前， 我国已有酿造富含g s h 的抗癌系列啤酒的专利。此外，还原型谷胱甘肽还可用作起泡 葡萄酒和还原剂。 g s h 作为食品添加剂优于其它防腐抗氧化添加剂，所以随着我国食品加工业的不断 发展，还原型谷胱甘肽也将在我国食品加工业得到广泛应用。 1 2 5 2 还原型谷胱甘肽在医学上的应用 1 在肿瘤治疗中的应用 5 吉林农业大学硕士学位论文 玉米胚谷胱甘肤提取及纯化技术的研究 还原型谷胱甘肽是一种内源放射性的防护物质，它能有效地治疗机体由于肿瘤放射 治疗过程中的损害【2 卯。研究人员发现在g s h 含量较高的情况下，肿瘤的放射性治疗效 果就较差，而细胞内的g s h 含量下降，虽然放射性治疗效果有所提高，但体内细胞的 损伤将大大增加。因此，在肿瘤治疗过程中，如何维持细胞中g s h 的适宜含量以有效 的提高肿瘤的放射治疗效果，将是今后临床医学肿瘤治疗的重要研究方向。 2 在临床其它方面的应用 据报道，g s h 具有抑制艾滋病病毒，改善性功能的功效 2 5 1 。另外它还可以向肝脏 提供甘氨酸及牛磺酸，保证甘氨酸及牛磺酸结合胆碱的合成，促进消化道对脂溶性维生 素( a 、d 、e 、k ) 的吸收，从而促进肝脏合成维生素k 依赖性凝血因子的生成，减轻 出血倾向【1 6 1 。有报道称，如果g s h 在体内的含量低于正常水平，将导致糖尿病、酒精 肝中毒、白内障、癌症、帕金森综合症等f 2 6 1 一系列病症在人体的发生。 1 2 5 3 还原型谷胱甘肽在体育运动领域中的应用 美国的s a l m n e n 和v i h k o 报道了有关还原型谷胱甘肽在体育方面的应用，三周的耐 力，训练可使小鼠体内的g s h 含量增加。经过体育锻炼，肌肉中的g s h 含量增加5 0 ， 并能提高体内血红蛋白的含量及抗氧化能力川。研究人员还发现，当运动员出现最佳成 绩的时候，血红蛋白的含量都在1 5 以上，而血红蛋白的含量对运动员，特别对耐力项 目如中长跑与马拉松运动员来说是最重要的指标。g s h 还可能保护红细胞，使其免遭破 坏。因此，还原型谷胱甘肽在运动领域中，无论是运动性贫血，还是训练过度的预防， 运动营养的补充量方面，都是非常重要的课题。 1 3 还原型谷胱甘肽提取、纯化及检测方法的研究 g s h 的制备方法很多，大致分为：萃取法 3 , 2 r 1 、发酵法t 2 , 篮, 2 9 1 、酶法【1 j 2 】和化学合 成法【3 3 1 。国内目前g s h 制备主要是从酵母中提取而得，从谷物、小麦、大豆中提取的 技术也有研究。目前尚无从低值、高产的玉米胚中提取g s h 的报道。 现有的还原型谷胱甘肽分离提纯工艺主要有铜盐法 3 4 1 、离子交换树脂法【5 州及双水 相分配结合温度诱导相分离法 3 4 , 3 5 。 ， 测定玉米胚中还原型谷胱甘肽的方法主要有：荧光光度法 3 6 , 3 7 1 、紫外分光光度法 d g , 3 9 、碘量法 4 0 l 、紫外吸收法1 4 1 3 、d t n b 测定法【4 1 1 、纸层析法【4 2 】及高效液相色普法【4 3 州。 1 4 国内外的研究现状 还原型谷胱甘肽广泛分布于动物，谷物和油料种子中，对人体具有十分重要的生理 功能。国外早在2 0 年代就开始了对还原型谷胱甘肽的研究，日本等国也在五十年代开 始研究，将其应用食品中，现在已在食品加工的各个领域得到广泛的应用。我国对g s h 的研究起步比较晚，尤其在食品应用中尚属初始阶段。目前，g s h 在食品工业中可作营 6 吉林农业大学硕士学位论文玉米胚各胱甘肚提取及纯化技术的研究 养调节剂，用于增强肉类风味调味品；增强肉类风味，提高人们对肉的嗜好性。将g s h 加到酸奶和婴儿食品中起到相当于维生素c 的作用。在水果罐头中起到防止色素沉着， 从而起到防止水果褐变的作用【4 5 挪】。 现在一些发达国家已经认识到还原型谷胱甘肽的生理作用及其在人体中不可替代 的地位，因此开发多种富含g s h 的食品及其保健品，研究g s h 的提取技术势不可待， 然而研究从低价值的玉米胚中提取还原型谷胱甘肽的技术更是当务之急。关于g s h 的 提取技术；早在1 8 8 8 年谷胱甘肽就已由d e r e y - p a i n a d e j 首先从酵母中分离生来，1 9 2 1 年h o p k i n s 得到结晶，1 9 2 9 年，h o p k i n s ，k o n d a l l 等提出谷胱甘肽为三肽，1 9 3 5 年由 h a r i n g t o n 和m e a d 阐明化学结构并合成，在1 9 3 3 年r e n g i e r 首次从小麦胚芽中分离出还 原型谷胱甘肽，随之s u l i v a n 等人开始改良r e n g i e r 提取法 4 7 1 。近几年，国外有许多学 者研究了从动物性原材( 血液、内脏等) 中提取g s h 的技术，但发现从动物性原料中 提取的安全性较差，到目前为止提取还原型谷胱甘肽的技术仍在不断的研究和改进中， 而从玉米副产物玉米胚中提取g s h 还是一项空白。 国内目前在谷胱甘肽方面的研究处于起步阶段，对g s h 的提取研究甚少, 2 0 世纪8 0 年代末中山大学卓肇文等人开展过从酵母中提取g s h 的研究。随后，浙江大学利用产 阮假丝酵母也开展过类似的研究【5 1 ，但结果都不很理想。自9 0 年代中期开始，江南大学 开始对g s h 的生物合成进行研究，先后完成了一系列基金项目 6 , 7 , 4 8 , 4 9 ，取得了可喜的 成果。但目前在g s h 的工业化生产过程中，产品的产量和成本还存在一些问题，还不 能完全满足市场的需求。综上所述，我国对g s h 的合成及提取研究有待于更进一步的探 讨。2 0 世纪6 0 年代起，采用生物法( 包括酶转化法和发酵法) 进行g s h 的合成就引起研 究者们的广泛关注，而萃取法提取谷胱甘肽的研究更成为目前生化工程领域的一个热 点。 要获得纯度很高的g s h ，选择良好的纯化方法极其重要。目前分离提纯谷胱甘肽的 方法，见诸文献报道的主要有：铜盐法、离子交换、亲和层析、双水相分离等p 哪。虽然 利用以上几种方法来生产g s h 在实验室均具有可行性，但是它们在工业化过程中却还 存在着许多问题，有些甚至无法实现工业化。目前，国际上日本等国家已经采用离子交 换树脂