玉米胚谷胱甘肽的提取及抗氧化应用的研究辛宝洪刘敬苏恩广

玉米胚谷胱甘肽的提取及抗氧化应用的研究辛宝洪刘敬苏恩广

辛宝洪刘敬苏恩广

辛宝洪刘敬苏恩广(山东金城生物药业有限公司255130)

【中图分类号】R914【文献标识码】A【文章编号】1672-5085（2013）28-0017-02

【摘要】目的探讨玉米胚谷胱甘肽的提取及抗氧化应用的研究。方法通过对还原型谷胱甘肽进行论述，玉米胚中提取技术的研究，得出其药理及其他作用。结果超临界流体萃取法是提取玉米胚中谷胱甘肽最合适的一种方法。结论临床上，已将GSH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HIV的抑制，抗氧化作用，细胞膜的保护，改善性功能等。

【关键词】玉米胚谷胱甘肽提取抗氧化应用

还原型谷胱甘肽(Glutathione，GSH)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GSH，其含量高达100～1000mg/100g。在体内，GSH是许多酶反应的辅基，具有清除自由基、解毒、促进铁质吸收、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。本文以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》中的重要研究内容为基准，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，现报告如下。

1还原型谷胱甘肽的概况

1.1还原型谷胱甘肽的理化性质

还原型谷胱甘肽的分子量为307.33，熔点189～193℃(分解)，晶体呈白色粉末状(极板状)，等电点(pI)为5.93，易溶于水、稀醇、液氨和二甲基甲酰胺，而不溶于醇、醚和丙酮。有研究显示GSH在高水分活性下不易保存，其成品见光易分解易氧化。

1.2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GSH，其中玉米胚中还原型谷胱甘肽的含量约为l12～126mg／100g。人和动物的血液中也会有较多的GSH，细胞中的含量约为0.5～10mmol／L，而植物组织中的GSH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GSH。在乳制品、谷物和熟食品中含量较低。

1.3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δ-肽键，其由谷氨酸的δ-羧基与半胱氨酸的α-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GSH多重要生理功能的结构基础。还原型谷胱甘肽具有广泛的生物功能，目前研究已证实，GSH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DNA的合成、物质的运输、酶的活性、新陈代谢及保护细胞等。GSH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。

2提取方法

2.1提取还原型谷胱甘肽的工艺流程

玉米胚-清选及破碎-CO2超临界流体萃取脱脂-细胞破壁-浸提-离心分离-超滤-柱层析离子交换分离提纯-等电点沉淀-真空浓缩-真空干燥-成品。

2.2原料预处理

由于玉米胚中混杂有碎粉、皮屑、胚根鞘等，需要用往复式双层振动筛进行筛理，将上述杂质全部去除，接着用浅盘或流槽以清水连续漂洗几次分离出胚芽，随即洒干或烘干至水分含量10％以下。

在提取脂肪前，必须将玉米胚进行破碎，破坏细胞组织，使脂肪游离。破碎作业的好坏对脱脂影响很大，破碎太粗，脂肪不能全部游离出来，磨的太细可能会致使谷胱甘肽变性。为了有效的进行玉米胚的磨碎，通常采用植物粉碎机使其粒度达到60目以上。

2.3超临界CO2流体萃取

玉米胚脱脂的方法主要有：压榨法、有机溶剂浸出法、超临界C02萃取法。采用压榨法，可避免由溶剂引起火灾的危险，油和饼粕都无溶剂残留问题，但出油率低，脂肪提取不净，同时由于压榨法可使物料温度升高，因此极易引起谷胱甘肽的变性。采用有机溶剂浸出法，粕内残油率不足1％，出油率较高，脂肪提取较干净，但存在着溶剂残留及溶剂易燃等问题。CO2超临界萃取使近年来国际上取得迅速发展的分离新工艺。由于CO2化学性质稳定，无毒性和腐蚀性、无着火和爆炸危险、来源方便、价格便宜、临界温度30"C为长温、临界压力72.9atm较易达到，整个分离操作可在接近室温下进行，是提取脂肪用的最多的一种方法。

3结果

3.1玉米胚中脂肪含量高达58.45％，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25MPa；萃取温度为40℃；萃取120min；CO2流量为20L/min，采用此法能够脱除脂肪57.03％。

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5s、间隔5s、超声次数30次、温度室温、输出功率为400W。

3.3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，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。

3.4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1:15g/mL；浸提温度：90℃；浸提液pH值：3.0；浸提时间：15min，热水浸提的谷胱甘肽的最大溶出量为91mg/100g玉米胚。

3.5本研究选用PES膜进行超滤，并经过对比试验，确定超滤的最佳膜孔径为0.1μm，最佳超滤压力范围为：0.1～0.15MPa；蛋白质截留率为69.76％；GSH回收率为90.35％。3.6经过对比试验，本研究采用732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0.2mol/L的NaOH溶液，谷胱甘肽最大回收率为68.37％。

3.7本研究采用紫外分光光度法及纸层析法对GSH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GSH含量的标准曲线方程可以算出洗脱液中谷胱甘肽含量为1.25mg/100mL，即原料玉米胚中还原型谷胱甘肽提取量为56.21mg/100g。

3.8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GSH含量为51.53mg/100g，回收率为91.67％。而在热水浸提中测得玉米胚中GSH含量为91mg/100g，因此本试验中还原型谷胱甘肽的提取率为56.63％。

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40％，然后真空干燥得到乳白色固体粉末物质26.78mg，其中GSH含量为25.77mg，即提取所得的还原型谷胱甘肽固体纯度为96.2％。

4结论

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。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，GSH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DNA的攻击，有效地减少DNA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。GSH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。

总之，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GSH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GSH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HIV的抑制，抗氧化作用，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。

参考文献

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