第6章自由基清除劑及其加工技術(shù)

1、第6章自由基清除劑及其加工技術(shù)第一節(jié) 自由基清除劑種類和作用機理 自由基的概念及其對人體的影響任何包含一個或多個未成對電子并能獨立存在的原子或基團。氫自由基、超氧陰離子、羥自由基、烷氧基、氫過氧基、單線態(tài)氧。過氧化氫是活性氧，有高反應性，可促進自由基生成，稱自由基關(guān)聯(lián)物質(zhì)。氧的損傷 氧分子軌道有兩個未成對電子，很易轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂苫蚧钚匝?。氧化應?生物體內(nèi)氧化與抗氧化失去平衡。氧化應激原因 營養(yǎng)不良造成膳食抗氧化劑耗竭；活性氧自由基產(chǎn)生過多。 自由基處于產(chǎn)生與清除的動態(tài)平衡 體內(nèi)物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化（氨基酸的氧化等）；維持在一個適當水平（破壞細胞結(jié)構(gòu)）。自由基引發(fā)并參與脂質(zhì)過氧化作用。改善膳食（減少

2、脂肪、增加水果蔬菜和谷物），食物抗氧化劑的積累，延遲或預防疾病。 自由基清除劑的種類和作用機理能清除體內(nèi)自由基或能阻斷自由基參與氧化反應的物質(zhì)。非酶類清除劑 抗氧化劑（VE、VC、胡蘿卜素、還原型谷胱甘肽）。酶類清除劑 抗氧化酶（超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化酶）?？寡趸?能清除活性氧的酶。非酶類清除劑 抗氧化劑：食品和藥物中的抗氧化成分； 自由基清除劑：能清除自由基實現(xiàn)抗氧化作用的物質(zhì)；自由基清除劑只有在足夠濃度時才起作用；清除劑只有在產(chǎn)生自由基的位置附近才能起作用；清除劑與自由基反應后本身會成為新自由基，這個新自由基的毒性應小于原來的才能起防護作用。第二節(jié) 黃酮類化合物黃酮類

3、化合物的結(jié)構(gòu)及生理功能黃酮類化合物的結(jié)構(gòu)基本母核：2-苯基色原酮類化合物；黃酮、黃酮醇，人體每天從食物中攝取可達1g；二氫黃酮、二氫黃酮醇類、異黃酮、二氫異黃酮、雙黃酮類、查爾酮類、橙酮類、黃烷醇類、花青素、新黃酮類。黃酮類化合物的生理功能清除自由基 與超氧陰離子反應阻止自由基反應的引發(fā)，與鐵離子絡合阻止羥基自由基的生成，與脂質(zhì)過氧化基反應阻止脂質(zhì)過氧化過程。調(diào)節(jié)免疫功能增強巨噬細胞吞噬能力和自然殺傷細胞活性；增加抗體產(chǎn)量，調(diào)節(jié)體液免疫功能和細胞免疫功能；通過血腦屏障吸收活性自由基，起抗衰老作用。保護心血管系統(tǒng)能影響血管的脆性和滲透性，改善血液循環(huán)狀態(tài)，增加寇脈流量；選擇性地與血管壁上的血栓結(jié)

4、合，起抗血栓形成作用；防治血管老化和腦血管供血不足作用；抗癌作用致癌物(苯、苯并芘、亞硝基化合物)，由惰性物經(jīng)生物轉(zhuǎn)化成的高活性物質(zhì)，能破壞細胞結(jié)構(gòu)，引發(fā)疾病，轉(zhuǎn)化中產(chǎn)生一些自由基中間物，進一步形成活性很強的羥基自由基和單線態(tài)氧，引發(fā)癌癥。黃酮類化合物作為尋找有效抗癌活性物質(zhì)?？寡鬃饔?具有抗病原微生物、抗炎癥、抗感染作用。保護肝臟作用 能促進組織再生，修復內(nèi)臟器官的病變組織。調(diào)節(jié)內(nèi)分泌功能 植物激素異黃酮，具有抗雌激素作用?？咕翱共《咀饔?木犀草素、黃芩素有抗菌作用。解痙作用 解除平滑肌痙攣作用，如異甘草素、黃豆甘原。黃酮類化合物的制備工藝原料 豆類：大豆； 水果類：山楂、葡萄柚、薔薇果、

5、柑桔、檸檬、紅桔、櫻桃、李； 蔬菜類：花莖甘藍、洋蔥、番茄； 沙棘、茶葉、葡萄酒、蜂蜜、啤酒、咖啡； 減壓蒸餾法水中有一定溶解度，易溶于甲醇、乙醇、醋酸乙酯等有機溶劑。用熱水浸提出多糖、脂類及黃酮類化合物等可溶性成分，再用有機物溶劑進一步提純。樹脂柱純化法離子交換樹脂是一種不溶性高分子物質(zhì)，對溶液中的離子具有選擇吸附能力;適宜的樹脂，極性相近的黃酮類被吸附在樹脂柱內(nèi)，得到富集、純化，用洗脫劑洗脫。 堿提取酸沉淀法黃酮苷類不溶于酸性水，易溶于堿性水;在提取液中加酸，黃酮苷類即可沉淀析出。簡便易行，如蘆丁、橙皮苷、黃芩苷的提取。超聲波提取 破壞植物細胞壁，使細胞內(nèi)有效成分大量溶于有機溶劑，提高提取

6、效率。超臨界CO2提取 黃酮類化合物的應用植物提取液直接制取功能食品。提取液經(jīng)濃縮、分離純化、干燥，制取高純度的黃酮化合物，用于食品抗氧化劑和制造功能食品。飲料中應用葛根黃酮功能飲料：2030倍的水量浸提； 精制后的產(chǎn)品，添加入果汁中，再調(diào)配。焙烤食品的應用 面包、桃酥等。小吃食品的應用 冰淇淋、綠豆糊、黑米糊等。其他食品中的應用 奶粉、糖果、植物油等。酶解-溶劑法提取羅漢果中黃酮類物質(zhì)研究酶法與溶劑提取相結(jié)合提取羅漢果中黃酮類化合物的工藝條件；通過正交試驗找出纖維素酶法及溶劑提取的最佳工藝條件。 羅漢果的果實和葉含有羅漢果三萜皂苷，還含有大量的果糖、黃酮類化合物、十多種人體必需氨基酸、脂肪酸

7、、維生素C、微量元素等。 酶法提?。焊鶕?jù)植物藥材細胞壁的構(gòu)成，利用酶反應所具有的高度專一性等特點，選擇相應的酶，將細胞壁的組成成分水解或降解，破壞細胞壁的結(jié)構(gòu)，使有效成分充分暴露出來，溶解、混懸或膠溶于溶劑中，達到提取細胞內(nèi)有效成分的目的的提取方法。 提取工藝流程羅漢果粉碎、過目一定量的原料加溶劑酶解過濾一次提取物濃縮乙醇沉淀石油醚萃取乙酸乙酯萃取羅漢果黃酮類物質(zhì)對酶解溫度、酶解時間、酶的濃度及pH等影響因素進行四因素三水平的正交試驗。 無水乙醇沉淀除去溶液中的多糖、蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)，石油醚為萃取劑除去溶液中的脂溶性色素等，乙酸乙酯可萃取出羅漢果黃酮。用正交試驗確定無水乙醇、石油醚、乙酸乙酯

8、的用量，確定分離純化的工藝條件。纖維酶酶解條件的正交因素表水平ABCD酶解溫度/酶濃度/( U/mL)pH值酶解時間/min165304.950270505.280375705.5110編號ABCD得率g.100g-1)111112.010212223.610313331.942421231.323522311.470623121.148731321.207832130.769933211.129K12.5213.6002.8893.680K24.5643.7974.0433.929K33.5933.2833.7483.071極差1.4860.5430.7110.644酶解溫度影響最大。 各影

9、響因素的作用強度依次為：ACDB。 溶劑提取條件的正交因素表 水平abc乙醇:粗提液/體積比石油醚:粗提液/體積比乙酸乙酯:粗提液/體積比11:281:11:121:182:12:131:83:13:1編號abc得率/(g.100g-1)11112.84721225.00231335.61642122.75252234.96362313.30273135.31383213.11993326.123K115.58612.63010.726K212.75315.14516.059K316.84317.40718.395極差4.0904.7787.669乙酸乙酯用量的影響最大。 各影響因素的作用強度

10、依次為：乙酸乙酯石油醚乙醇。 提取物的紫外光譜分析 在250nm、320nm處均有吸收峰，在黃酮類化合物紫外吸收范圍內(nèi)，所得的產(chǎn)物為羅漢果黃酮類化合物。該方法的提取率要比一般的提取方法的提取率高。傳統(tǒng)的提取方法，溫度高，收率低，成本高，消耗大量的溶劑，會造成對環(huán)境的污染。酶制劑具有專一性、特異性，在常溫、常壓條件下就能起催化作用，能有效地提高植物藥中的有效成分的含量，減少污染物的排放，能真正實現(xiàn)“綠色中藥工業(yè)”。 第三節(jié) 茶多酚茶多酚的結(jié)構(gòu)及其生理功能茶多酚的結(jié)構(gòu)兒茶素類、黃酮、黃酮醇、花青素酚酸、縮酚酸。兒茶素類化合物，占茶多酚總量70%。茶多酚的生理功能清除自由基、增強機體免疫力 當L-表

11、沒食子兒茶素沒食子酸酯濃度為0.006mg/ml，對超氧陰離子消除率達98%；當濃度為0.1mg/ml，對羥自由基消除率達99.9%。 抗衰老作用 提高SOD活性，減低細胞的脂質(zhì)過氧化物，延緩肌脂褐素形成，起抗衰老延壽作用。抗輻射作用抗癌作用消炎、抑菌及抗病毒作用 沒食子酸酯有抑制傷寒、副傷寒、霍亂和痢疾維持正常血管功能防齲齒作用 有殺死齲齒細菌。茶多酚的制備工藝沉淀萃取法提取水溶液將茶多酚浸提；利用茶多酚能與Bi2+、Ca2+、Hg2+、Sb3+等金屬離子產(chǎn)生絡合沉淀，將茶多酚從含茶多酚的水浸提液中分離出來；用酸轉(zhuǎn)溶，用乙酸乙酯抽提。溶劑萃取法利用茶多酚及其雜質(zhì)在不同溶劑中溶解度的不同；用溶

12、劑去雜或抽提。粗制品的純化粗制品溶于水，用乙醚萃取，乙醚層減壓回收，干燥即得較純茶多酚；水層用乙酸乙酯反復萃取，除去水層，收集乙酸乙酯層；將乙酸乙酯溶液層減壓低溫濃縮，干燥，得茶多酚初級氧化聚合物。 茶多酚的應用飲料茶葉軟飲料、發(fā)酵酒飲料等。茶多酚添加量為250mg/mL。小吃食品冷凍制品（雪糕、冰淇淋）；糖果（硬糖、奶糖、水果糖、口香糖）。糕點食品中 面包、餅干、桃酥、羊羹、云片等。 添加量：茶多酚150200mg/mg食品茶膳中 茶葉掛面、茶葉湯面、茶葉饅頭、茶葉紫菜澆飯第四節(jié) 超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶的基本特性及生理功超氧化物歧化酶的組成和分類Cu,Zn-SOD， 綠色；Mn-SOD

13、，紫色；Fe-SOD，黃褐色。超氧化物歧化酶的主要理特性等電點pH46，偏酸性，酸性蛋白；對熱、pH和蛋白水解酶的穩(wěn)定性好。超氧化物歧化酶的物化特性和生理功能延緩由于自由基侵害引起的衰老現(xiàn)象自由基引起機體衰老的機制：生物大分子的交聯(lián)聚合和脂褐素積累；器官組織細胞的死亡和癌變；免疫力降低。治療由自由基損傷而誘發(fā)的疾病消除肌肉疲勞提高人體的抵抗力超氧化物歧化酶的制備原料 動物：牛血、豬血、馬血、兔血、蛋黃、 鴨血、豬肝、牛乳等； 植物：剌梨、大蒜、小白菜、飯豆等； 微生物：酵母菌。沉淀法熱穩(wěn)定性好，溫度低于80，短時間熱處理酶活力損失不大，一般雜蛋白在高于55易變性沉淀。酶蛋白在等電點時，溶液中的

14、靜電荷為零，酶蛋白的溶解度最小而沉淀下來。粗酶溶液中加入一些弱極性有機溶劑（丙酮），改變?nèi)芤旱慕殡姵?shù)，使不同種類的蛋白質(zhì)的溶解度產(chǎn)生不同程度的下降；可以把超氧化物歧化酶和其他的雜蛋白分開。離子交換層析法離子交換劑為固定相，液體為流動相的系統(tǒng)中進行。等電點在46之間，pH7.0時帶負電，能被陰離子交換劑吸附，根據(jù)離子交換劑對蛋白質(zhì)結(jié)合力差異，用具有一定離子強度流動相進行洗脫，就可和其他雜蛋白分開。經(jīng)透析，冷凍干燥。鹽析法和金屬螯合親和層析法鹽的濃度增高到一定數(shù)值時，水活度降低；蛋白質(zhì)分子表面電荷逐漸被中和，水化膜逐漸被破壞；引起蛋白質(zhì)分子間相互聚集從溶液中析出。一定濃度范圍的鹽濃度(如1%25

15、%飽和度硫酸銨)，使部分雜質(zhì)呈“鹽析”(沉淀)狀態(tài)。有效成分呈“鹽溶”(溶解)狀態(tài)；離心分離得上清液，選擇一定濃度范圍的鹽濃度(如25%60%飽和度的鹽溶液)；使SOD呈鹽析狀態(tài)，另一部分雜質(zhì)呈鹽溶狀態(tài)；離心收集的沉淀為初步分離制備的SOD。親和層析把對SOD具有識別能力的配體Cu2+以共價鍵的方式固化到含有活化基團基質(zhì)如殼聚糖上，然后裝入層析柱；SOD粗酶液通過該柱量，由于靜電引力，結(jié)構(gòu)互補效應等作用使其被吸附，而無親和力或非特異吸附的物質(zhì)被起始緩沖液洗滌出來。改變起始緩沖液的pH，或增加離子強度，或加入抑制劑等；把SOD解離下來。這一操作可把SOD和雜蛋白分開。酵母發(fā)酵法酵母菌種進行搖瓶培

16、養(yǎng)；離心收集菌體，懸浮于磷酸鉀緩沖液中，超聲波破壁，離心除去殘渣，得粗酶提取液；經(jīng)鹽析和柱層析得酵母SOD。超氧化物歧化酶的修修飾工藝硬脂酸修飾法硬脂酸活化成硬脂酰氯；在一定條件下對SOD分子中的賴氨酸氨基進行修飾，提高了其穩(wěn)定性。糖酯修飾法 一定條件下，將葡萄糖酸內(nèi)酯與超氧化物歧化酶上賴氨酸的氨基結(jié)合，提高其穩(wěn)定性。聚乙二醇修飾法 一定條件下，經(jīng)活化的聚乙二醇對SOD非活性部位上賴氨酸的氨基進行修飾，增強SOD對環(huán)境的穩(wěn)定性。超氧化物歧化酶的應用SOD作為藥物在臨床上被廣泛應用，研究證明經(jīng)口攝入SOD是有效的，為SOD應用于功能食品的開發(fā)提供理論依據(jù)。歐、美、日等發(fā)達國家和地區(qū)SOD保健食品

17、已被消費者廣泛接受。 保健品SOD有清除細胞中超氧陰離子的作用。具有防病、抗衰老的SOD潛在的市場容量及經(jīng)濟價值巨大。國內(nèi)外已有不少添加SOD的抗衰老的保健品。藥品作為藥物有三個特殊的作用，抗炎、抗超氧化物和抗病毒。SOD是國際醫(yī)學界公認的唯一能清除人體細胞中自由基的酶，具有極強的抗氧化、防輻射、消炎、防衰老和抗癌作用，治療高壓氧中毒、肺氣腫、糖尿病、肝病等病癥效果明顯。自身免疫性疾病 類風濕關(guān)節(jié)炎，結(jié)腸炎，皮肌炎及肺氣腫等。特別是治療頑固性風濕性關(guān)節(jié)炎、慢性多發(fā)性關(guān)節(jié)炎。抗輻射、抗腫瘤 具有保護DNA，蛋白質(zhì)和細胞膜，使其免遭O2引起的破壞作用，用于良性腫瘤輔助治療、惡性腫瘤預防、防止癌細胞擴散方面及放射治療后的并發(fā)癥等?？寡趸?治療氧中毒，心肌缺氧及某些心血管疾病，用作早產(chǎn)嬰兒的氧中毒癥的解毒藥。延緩機體的衰老 生物體內(nèi)的SOD含量與其壽命有密切關(guān)系，SOD能增強免疫力、延緩老年斑的出現(xiàn)、防止和消除色素沉著。為藥用酶，在美國、德國、日本等國已有產(chǎn)品。食品作為食品添加劑用于糕點、飲料等，形成一種獨具特色的保健食品。SOD奶粉、SOD膠丸、SOD啤酒等；SOD口服液，添加量為5U/mL。牛乳的SOD含量為3.2U/mL。 作為保健食品可申報的功能有：免疫調(diào)節(jié)、調(diào)節(jié)血脂、調(diào)節(jié)血糖、調(diào)節(jié)血壓、抗突變、抗疲勞、抑制腫瘤等。SOD蘋果 原有天然風味和營養(yǎng)成