小麥胚芽谷胱甘肽提取工藝的探究設(shè)計

1、燕山大學課 程 設(shè) 計 說 明 書小麥胚芽谷胱甘肽提取工藝的探究設(shè)計學院（系）： 環(huán)境與化學工程學院年級 專業(yè)： 08級 生 物 制 藥 學 號： 3 學生 姓名： 郝佳麗 指導 教師： 張曉宇 教師 職稱： 副教授 燕山大學課程設(shè)計（論文）任務(wù)書院（系）：環(huán)境與化學工學院 基層教學單位：生物工程系 學 號3學生姓名郝佳麗專業(yè)（班級）08級生物制藥設(shè)計題目小麥胚芽谷胱甘肽提取工藝的探究設(shè)計設(shè)計主要內(nèi)容1. 提取pH對谷胱甘肽提取率的影響2. 提取溫度對谷胱甘肽提取率的影響3.固液比對谷胱甘肽提取率的影響4.提取時間對谷胱甘肽提取率的影響設(shè)計要求1.內(nèi)容切題；2.所設(shè)計的實驗方法合理；3.設(shè)計書

2、內(nèi)容規(guī)范；4.結(jié)構(gòu)完整；5.設(shè)計總結(jié)與分析（設(shè)計特點及補充說明，鑒別比較分析，個人體會等）工作量1.至少閱讀15篇以上的相關(guān)科技文獻2.設(shè)計文字至少在10000字以上工作計劃查閱資料整理文獻提出設(shè)計方案撰寫說明書檢查內(nèi)容，準備答辯答辯參考資料1安慧賢.還原型谷胱甘肽提取方法初探J.環(huán)海工學院學報,2003, 12(6): 2-3. 2韓文鳳,丘潑.小麥胚芽的開發(fā)利用研究動態(tài)J.糧食加工，2008,33(3): 64-66. 3吳定,劉長金.小麥胚芽中保健功能因子功能與提取J .食品科學2006, 26(9):615-617 指導教師簽字基層教學單位主任簽字說明：學生、指導教師、基層教學單位各一

3、份。2011年 6月28 日 燕山大學課程設(shè)計成績評定表設(shè)計者姓名: 郝佳麗 學號: 3 設(shè)計題目: 小麥胚芽谷胱甘肽提取工藝的探究設(shè)計 說明書成績評定（滿分100分）： 得分設(shè)計內(nèi)容的切題程度：滿分20分 （ ）設(shè)計內(nèi)容立題合理性：滿分10分 （ ）設(shè)計內(nèi)容的規(guī)范程度：滿分10分 （ ）設(shè)計書前后內(nèi)容完整：滿分20分 （ ）設(shè)計說明說排版成績：滿分20分 （ ）設(shè)計說明書的工作量：滿分10分 （ ）設(shè)計過程平時成績： 滿分10分 （ ）成績： 教師： 2011年7 月 8 日答辯成績評定：（滿分100分） 得分儀表成績：滿分20分 （ ）口語表達：滿分20分 （ ）幻燈質(zhì)量：滿分20分 （

4、）設(shè)計分析：滿分40分 （ ） 總分： 教師： 2011年 7 月 8 日設(shè)計撰寫成績（70%）答辯成績（30%）合計教師簽字： 2011年7 月 8 日2010-2011 春季學期生物工程專業(yè)課程設(shè)計結(jié)題論文小麥胚芽谷胱甘肽提取工藝的探究設(shè)計學院（系）： 環(huán)境與化學工程學院年級 專業(yè)： 08級 生 物 制 藥 學 號： 3 學生 姓名： 郝佳麗 指導 教師： 張曉宇 教師 職稱： 副教授 摘 要本設(shè)計選取小麥胚芽為實驗材料提取功能活性多肽谷胱甘肽，并通過正交試驗探究最優(yōu)提取條件。將小麥胚芽粗濾后采用超臨界CO2萃取技術(shù)對小麥胚芽進行脫脂處理，用超聲波破碎法對小麥胚芽進行破壁處理。以熱水作為萃

5、取劑進行4次單因素實驗，分別探究溫度、pH、提取時間、固液比對谷胱甘肽提取率的影響，繪制關(guān)系曲線圖。最后通過正交試驗確立最佳組合，探究熱水抽提小麥胚芽中谷胱甘肽的最優(yōu)工藝。關(guān)鍵詞：谷胱甘肽；小麥胚芽；提取率目 錄第一部分：文獻綜述1.小麥胚芽的功能活性概述11.1小麥胚芽概述11.2小麥胚芽中的功能性成分11.2.1小麥胚芽蛋白11.2.2小麥胚芽油21.2.3維生素E21.2.4其它維生素21.2.5谷胱甘肽31.2.6甾醇31.2.7其他營養(yǎng)成分31.3我國對小麥胚芽開發(fā)利用的現(xiàn)狀42.谷胱甘肽42.1谷胱甘肽概述42.2谷胱甘肽的分布52.3谷胱甘肽的生理功能52.3.1清除體內(nèi)的過氧化

6、物及自由基52.3.2免疫功能62.3.3參與物質(zhì)的吸收62.4谷胱甘肽的藥理作用62.4.1保肝解毒62.4.2降低腫瘤藥物毒性，提高總體療效72.4.3減輕腫瘤藥物的組織損傷72.4.4防治白內(nèi)障82.5谷胱甘肽在食品加工方面的應(yīng)用8第二部分 課程設(shè)計部分1.試驗材料101.1實驗采集所需儀器設(shè)備101.1.1試驗材料101.1.2試驗所需化學試劑102.試驗方法102.1實驗材料處理102.1.1原料預(yù)處理102.1.2脫脂處理112.1.3超聲波細胞破碎112.2熱水抽提法提取小麥胚芽谷胱甘肽112.3單因素試驗112.3.1溫度對小麥胚芽谷胱甘肽提取率的影響112.3.2pH對谷胱甘

7、肽提取率的影響112.3.3提取時間對谷胱甘肽提取率的影響122.3.4固液比對谷胱甘肽提取率的影響122.4GSH提取正交試驗122.5GSH含量測定122.5.1碘量法測定GSH122.5.1.1實驗原理122.5.1.2制作GSH標準曲線132.5.2紫外可見分光光度法測定GSH132.5.2.1實驗原理132.5.2.2試驗方法132.5.3GSH提取率的計算143.設(shè)計143.1對小麥胚芽進行預(yù)處理143.2采用熱水抽提法提取GSH143.3進行單因素試驗143.4統(tǒng)計學處理144.分析與總結(jié)145.設(shè)計體會15參考文獻16第一部分 文獻綜述1.小麥胚芽的功能活性概述1.1小麥胚芽概

8、述小麥胚芽又稱麥芽粉、胚芽，金黃色顆粒狀，是小麥發(fā)芽及生長的器官之一，約占整個麥粒的 2.5%3%。小麥胚芽是小麥籽粒的生命源泉，是整個麥粒中營養(yǎng)價值最高的部分，含有及其豐富且優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)、脂肪、多種維生素、礦物質(zhì)及一些微量生理活性成分如谷胱甘肽等物質(zhì)1，被營養(yǎng)學家譽為“人類天然的營養(yǎng)寶庫”，“人類的生命之源”。50g小麥胚芽的蛋白質(zhì)含量相當于4個雞蛋，VB1含量相當于1個人一天VB1需求量的3.5倍。小麥胚芽中還含有維生素E、維生素B族和亞油酸等不飽和脂肪酸。小麥胚芽是非常理想的微金屬供給源，含有豐富的鈣、鐵、鋅、硒等。如此豐富的天然營養(yǎng)物質(zhì)寶庫引起的各國科學家的高度關(guān)注，開始深入的研究小麥

9、胚芽的營養(yǎng)價值和功能特性，使得小麥胚芽的開發(fā)和利用成為小麥深加工的一大熱點2。1.2小麥胚芽中的功能性成分1.2.1小麥胚芽蛋白小麥胚芽蛋白含量高達30%左右,僅次于大豆，分別為主食大米、面粉的4.9倍和3.2倍；與蛋白質(zhì)含量較高的動物食品相比,其蛋白質(zhì)含量分別是瘦牛肉、瘦豬肉及雞蛋的1.5倍、1.8倍和2.1倍。在小麥胚芽蛋白質(zhì)的組成中，清蛋白(白蛋白)占30.2%，、三種球蛋白占18.9%，麥醇溶蛋白占14.0%，麥谷蛋白占0.3%0.37%，水溶性蛋白質(zhì)占30.2%。非蛋白態(tài)氮含量為11.3%15.3%，以天冬酰胺、甜菜堿、膽堿、卵磷脂、尿囊素、精氨酸為主。核酸的成分中核糖核酸RNA為3

10、.5%4.2%，與酵母的核糖脂肪酸含量相同。小麥胚芽蛋白是一種完全蛋白，且必需氨基酸組成十分合理。它含有人體必需的8 種氨基酸占總氨基酸的34.7，特別甲硫氨酸占2%組氨酸占2.5%而一般谷物中短缺的能有效促進幼兒生長和發(fā)育的人類第一限制性氨基酸賴氨酸的含量高達18.5g/kg 遠遠高出大米、面粉。小麥胚芽必需氨基酸的相互比值與FAO/ WTO 頒布氨基酸構(gòu)成比例基本接近，且總量高于FAO/ WTO 模式。因此小麥胚芽是重要的優(yōu)質(zhì)植物蛋白質(zhì)營養(yǎng)源。1.2.2小麥胚芽油麥胚含脂肪約19 %，油脂中不飽和脂肪酸占84%(亞油酸52.31% 油酸28.14%，亞麻酸3.55%) 飽和脂肪酸中棕櫚酸占

11、91% 其次是硬脂酸另外還含有1.38%的磷脂(主要是腦磷脂和卵磷脂)及4% 的不皂化物(植物甾醇等) 從營養(yǎng)學上看小麥胚芽的油脂在組成上是非常理想的，8 4 % 是對人體有益的不飽和脂肪酸特別特別是其中的亞油酸等是人體三種必需脂肪酸中最重要的一種，其含量占整個小麥胚芽油脂的十分之一還多，它能與人體血管中的膽固醇起脂化反應(yīng)，具有防止人體動脈硬化之功效3，對調(diào)節(jié)人體血壓、降低血中膽固醇，減輕肌肉疲勞疼痛，增強爆發(fā)力和耐力等都有一定功效，并且對糖尿病預(yù)防也有一定作用。1.2.3維生素E小麥胚芽中的維生素E遠比其他植物豐富，每100 g中含量為3050 mg，居各植物油之首，含有全價的維生素E，其中

12、高生物活性的-生育酚約占60%， -生育酚約占35%。天然維生素E是一種極其寶貴的營養(yǎng)素,它具有抗氧化作用、抗癌作用、抗不育功能，以及促進肝內(nèi)和其它器官內(nèi)泛醌的形成，在呼吸作用和能量代謝中起著重要的作用。維生素E還與生殖作用有極為密切的聯(lián)系，有維持正常生殖的功能。另外最新研究發(fā)現(xiàn),維生素E能提高機體免疫力，保持血紅細胞的完整性,調(diào)節(jié)體內(nèi)化合物的合成，治療各種皮膚疾病,預(yù)防老年性癡呆癥等。它能防止人體衰老、高血壓、癌癥等多種疾病,對防止皮膚雀斑和粉刺有特殊的作用，它對保證人體健康起了重要作用。1.2.4其它維生素小麥胚芽中B族維生素含量豐富.其中,維生素B1的含量分別約是富強粉、大米和黃豆的8.

13、8倍、11倍和2.7倍,分別是牛肉、雞蛋的30倍和13倍；維生素B2的含量分別約是富強粉的8.6倍、大米的10倍、黃豆的2.4倍、牛肉的4倍以及雞蛋的2倍；維生素B6和維生素PP的含量也大大高于上述幾種食物的含量。小麥胚芽中的維生素B1、B2、B6相互作用,可大大提高營養(yǎng)價值，人體倘若缺乏這些成分，就可能誘發(fā)麻疹類皮膚病等。小麥胚芽中豐富的B族維生素可成為保健與療效食品的天然B族維生素強化劑。1.2.5谷胱甘肽小麥胚芽蛋白中含有一種由谷氨酸、半胱氨酸、甘氨酸三個氨基酸經(jīng)肽鍵縮合而成的含硫活性三肽谷胱甘肽，它具有抗氧化、延衰老功能.通過谷胱甘肽催化，可與過氧化物反應(yīng),還原氧化物，保護人體細胞免受

14、氧化損害，特別能保護大腦功能，并能傳遞氨基酸生物功能，促進生長發(fā)育。由此可見，小麥胚芽中不僅蛋白質(zhì)含量豐富,氨基酸全面平衡，而且易于人體吸收，是很好的優(yōu)質(zhì)全價蛋白質(zhì)營養(yǎng)源。小麥胚芽可廣泛用于增補食品中的蛋白質(zhì)，強化食品的氨基酸營養(yǎng)價值，是一種天然的優(yōu)質(zhì)食品蛋白質(zhì)和氨基酸強化劑。1.2.6甾醇小麥胚芽油不皂化物含量較高,約2%6%，其中大部分為甾醇，占60%80%，并以谷甾醇為主，約占甾醇總量的60%70%。其次為菜油甾醇，占20%30%。小麥胚芽油所含甾醇幾乎無膽固醇。雖然玉米胚芽油和大豆油也含類似甾醇，但小麥胚芽油含量比其它植物油毛油高得多。植物甾醇的生理功能特性有：干擾食物中膽固醇被腸道的

15、吸收(外源性)和干擾膽汁所分泌的膽固醇的重吸收(內(nèi)源性)，促進膽固醇排泄，具有降低人體血清膽固醇，預(yù)防心、腦血管疾病的功能；在人體內(nèi)可轉(zhuǎn)變成膽汁酸和性激素，參與人體的新陳代謝。甾醇是化學合成甾類激素的基礎(chǔ)物質(zhì)。因此小麥胚芽油甾醇的開發(fā)在醫(yī)藥工業(yè)中占有重要地位。另外，小麥胚芽油的主要有效成份又有良好的互補作用。小麥胚芽油富含維生素E，可防止亞油酸氧化，不會形成過氧化脂質(zhì)，以保持活性。廿八碳醇生理活性的發(fā)揮需要其它活性物質(zhì)的配合，而VE恰好是強化其生理活 性的配合物質(zhì)。由此可見，小麥胚芽油確實是一種理想的營養(yǎng)資源。1.2.7其他營養(yǎng)成分小麥胚芽中有豐富的鎂、磷、鉀、鋅、鐵、錳等礦物質(zhì)為人體所必需，

16、品種比較全面，尤其微量元素硒等較其它食物含量高。這些礦物元素對維持人體健康，特別是對促進兒童的生長發(fā)育有重要作用。所以,，小麥胚芽又是一種很好的天然礦物元素供應(yīng)源。小麥胚芽還含有較高的碳水化合物，含量高達47%，其中半纖維素15.3%、纖維素16.9%、淀粉31.5%、糖36.3%(蔗糖55.9%、鼠李糖38.1%、果糖2.8%、葡萄糖2.1%、蜜二糖1.1%)，低聚糖占9.7%，是一種易于人體消化的碳水化合物營養(yǎng)源。小麥胚芽中含有2% 3%的膳食纖維，具有降低血中的膽固醇含量，加深大腦皮層記憶力的作用。小麥胚芽中還含有二十二、二十五、二十六、二十八等碳烯醇，這些高級醇對改善集體基礎(chǔ)代謝率、反

17、應(yīng)時間、反射性、靈敏性、肌肉機能和強化機體心負荷功能、增強體力、耐力、爆發(fā)力等有一定功效,其中尤以二十八醇對人體具有眾多生理活性而受人矚目。1.3我國對小麥胚芽開發(fā)利用的現(xiàn)狀小麥是世界上的主要糧食作物之一。我國的小麥總產(chǎn)量占世界第一位，年總產(chǎn)量約為1.10億噸，可以開發(fā)利用的小麥胚芽潛藏量高達280萬噸420萬噸。目前小麥胚芽年產(chǎn)量可達3萬噸5萬噸。但我國對小麥胚芽資源的利用層次卻較低，在此方面的研究開發(fā)與利用十分緩慢。目前小麥胚芽的利用主要在3 個方面4：第一，大部分小麥胚芽被混入麩皮中當作飼料來用，造成資源的極大浪費；第二，直接加到食品中。比如麥胚烘烤食品、湯料、休閑小食品等；第三，提取小

18、麥胚芽油，但脫脂后的小麥胚芽又被當作飼料廉價出售，小麥胚芽這一寶貴資源沒有得到充分合理的利用。目前對小麥胚芽中谷胱甘肽及麥胚蛋白的開發(fā)利用報道，僅限于單一的谷胱甘肽或麥胚蛋白，而同時對谷胱甘肽和麥胚蛋白進行開發(fā)利用還未見報道。因此，從取油后的脫脂麥胚中同時開發(fā)谷胱甘肽，可以更充分的挖掘小麥胚芽的潛在價值，延長小麥加工產(chǎn)業(yè)鏈，促進小麥經(jīng)濟發(fā)展。2.谷胱甘肽2.1谷胱甘肽概述谷胱甘肽(GSH ) 是一種具有重要生理功能的活性肽， 廣泛存在于動植物以及微生物體內(nèi),其中以酵母、谷物種子、胚芽、人體和動物的心臟、肝臟、腎臟、紅細胞和眼睛晶狀體中含量較高。自然界中的谷胱甘肽有還原型(GSH)和氧化型(GS

19、SG)兩種存在狀態(tài)，通常所說的谷胱甘肽是指還原型谷胱甘肽,它是由谷氨酸、甘氨酸、半胱氨酸形成的三肽, 化學名為-L谷氨酰-L-半胱氨酰-甘氨酸。分子中含有一個特異的肽鍵, 由谷氨酸的羧基與半胱氨酸的-氨基縮合而成，且半胱氨酸側(cè)鏈基團上連有一個活潑巰基。谷胱甘肽的相對分子質(zhì)量為307.33，熔點189 193(分解)，晶體呈無色透明細長柱狀，等電點為5.93。它溶于水、稀醇、液氨和二甲基甲酰胺，而不溶于醇、醚和丙酮。谷胱甘肽在人體代謝中具有重要的作用，包括外源化學物質(zhì)解毒作用、細胞穩(wěn)態(tài)的維持、輻射防護和抗氧化等。GSH的消除與人體的多種疾病密切相關(guān)，如糖尿病、艾滋病、神經(jīng)退行性疾病等。此外GSH

20、在醫(yī)藥、食品等行業(yè)也有很高的應(yīng)用價值。2.2谷胱甘肽的分布谷胱甘肽的分布見表1表1谷胱甘肽在食物中的分布 名稱 含量名稱含量小麥胚芽98107馬鈴薯24番茄2433大豆611菠菜1024季豆13黃瓜1219綠豆芽0.150.2茄子610洋蔥0.250.5青椒35蘑菇0.060.08胡蘿卜0.71雞肉5873豬血1015狗14222.3谷胱甘肽的生理功能2.3.1清除體內(nèi)的過氧化物及自由基GSH 可在含硒過氧化物酶( GSHpx) 的催化下將體內(nèi)有害的過氧化物、自由基( O-、HO) 加以化解和清除。當細胞內(nèi)生成少量過氧化氫時，GSH在谷胱甘肽過氧化物酶的作用下，把過氧化氫還原成水，其自身被氧化

21、為GSSG，GSSG由存在于肝臟和紅細胞中的谷胱甘肽還原酶催作用下，接受H還原成GSH，使體內(nèi)自由基的清除反應(yīng)能夠持續(xù)進行。ROOH 和自由基不僅氧化某些具有重要生理作用的含巰基的酶和蛋白質(zhì)，使之喪失活力，而且還將細胞膜磷脂分子中多不飽和脂肪酸氧化生成過氧化物；而生成的過氧化脂質(zhì)又通過自身的催化連續(xù)生成大量過氧化物，因此GSH 通過自身氧化能中止脂質(zhì)過氧化的連鎖反應(yīng)。谷胱甘肽的抗氧化具有很重要的生物學意義。紅細胞血紅蛋白中的Fe2+是紅細胞運輸氧所必需的。當機體氧化劑過多，F(xiàn)e2+氧化成Fe3+，則氧合血紅蛋白(Hb)變成高鐵血紅蛋白(MHb)，運輸氧的功能就會消失。紅細胞中谷胱甘肽與其他還原

22、物質(zhì)(包括NADH、NADPH和抗壞血酸)組成的還原系統(tǒng)能迅速有效的將MHb還原成Hb，使其維持在一個較恒定的低水平(約占血紅蛋白總量的1%)，從而維持紅細胞的正常功能。2.3.2免疫功能谷胱甘肽的免疫作用主要表現(xiàn)為以下3方面：1)在免疫系統(tǒng)抗感染和炎癥反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。2）參與白細胞三烯、巨噬細胞轉(zhuǎn)移抑制因子(MIF)及兒IL-2等細胞因子的調(diào)節(jié)。3）促進淋巴細胞和單核細胞增殖。谷胱甘肽在免疫系統(tǒng)抗感染和炎癥反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。劉玫珊等(1990)對雞球蟲免疫與谷胱甘肽水平相關(guān)性進行研究，試驗結(jié)果表明，血漿中谷胱甘肽含量的動態(tài)變化與血液T淋巴細胞百分率間相關(guān)極顯著，血漿中谷胱甘肽水平與細胞

23、免疫水平呈正相關(guān)，從而證實了谷胱甘肽能提高機體的細胞免疫力。研究發(fā)現(xiàn)，美利奴羊血液谷胱甘肽濃度隨宿主對線蟲感染的持續(xù)反應(yīng)及線蟲的定居環(huán)境而降低，這表明，血液谷胱甘肽水平可能與宿主對寄生蟲感染的免疫反應(yīng)有關(guān)。谷胱甘肽與免疫反應(yīng)中一些重要的細胞因子關(guān)系密切。白細胞三烯是重要的炎癥介質(zhì)，它在淋巴細胞增殖、T細胞介導的抗體依賴性細胞毒性反應(yīng)和T淋巴細胞破壞入侵病原等過程中發(fā)揮重要作用。2.3.3參與物質(zhì)的吸收谷胱甘肽參與葡萄糖的吸收。體外試驗證實，與碳水化合物代謝有關(guān)的很多酶的活性都直接或間接受GSH和GSSG水平變化的影響。谷胱甘肽可促進鐵、無機形式硒和鈣等的吸收。鐵的吸收與其可溶性有關(guān)，一般Fe3

24、+不易溶解，較難吸收，F(xiàn)ez+易溶解和被腸黏膜吸收，谷胱甘肽作為還原物質(zhì)能將食物中的Fe3+還原為Fe3+，使鐵溶解度增大，因而促進鐵的吸收。此外GSH 是甘油醛磷酸脫氫酶的輔酶,又是乙二醛酶、前列腺素E 合成酶等多種酶的輔酶，對酶的催化活性十分重要。GSH 參與蛋白質(zhì)分子中二硫鍵的重排作用，使其形成一種熱力學上最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，這對維持蛋白質(zhì)(酶) 的穩(wěn)定性有重要意義。2.4谷胱甘肽的藥理作用2.4.1保肝解毒病毒性、藥物性、酒精性及其他化學毒物引起的肝損傷與細胞內(nèi)自由基濃度增高有關(guān)：自由基引起肝細胞膜和細胞器膜的脂質(zhì)過氧化,使膜失去流動性，膜的功能喪失；同時，自由基氧化細胞內(nèi)的大分子生命組分(

25、DNA、RNA、蛋白質(zhì)、酶) ，導致細胞代謝紊亂。外源性輸入古拉定或阿拓莫蘭能增強谷胱甘肽過氧化物酶的作用，同時對各種吞噬細胞在反應(yīng)中所產(chǎn)生的過氧化物、活性氧均有拮抗作用，從而防止過氧化物對肝細胞的損害。另一方面，它們(GSH) 通過維持肝臟的蛋氨酸含量，保證轉(zhuǎn)甲基和轉(zhuǎn)丙氨基反應(yīng)，以維護肝臟的合成、解毒、膽紅素代謝與激素滅活等功能。臨床研究發(fā)現(xiàn)，每天靜脈注射GSH600 mg，連續(xù)30 d40 d ，能顯著減輕慢性肝炎起的乏力、惡心和肝腫大,使異常增高的丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶(ALT) 和天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶(AST) 等指標恢復(fù)常。2.4.2降低腫瘤藥物毒性，提高總體療效谷胱甘肽能夠解除順鉑毒性。順鉑是治療

26、許多實體腫瘤最有效的化療藥物之一。使用后，順鉑在癌細胞內(nèi)低氯環(huán)境下迅速解離，以水合陽離子的形式與細胞內(nèi)生物大分子結(jié)合，主要與DNA 鏈上相鄰的兩個鳥嘌呤N7位原子共價結(jié)合，形成Pt - DNA 加成物,因這種結(jié)構(gòu)較正常DNA 雙螺旋中2 個鳥嘌呤N7位間的距離小，從而阻止DNA 聚合酶的移動，影響DNA 的合成，造成癌細胞死亡。但因順鉑具有腎毒性、周圍神經(jīng)毒性、骨髓抑制和耳毒性，限制了它的用藥劑量，本品的抗腫瘤效果又恰是劑量依賴性(用量愈大效果愈好)的。其腎毒性是由于藥物與腎小管膜蛋白(酶) 中的- SH 起反應(yīng)造成的。如在給順鉑前15 min 注射GSH(將1. 5 g/ mL GSH溶解于

27、100 mL 生理鹽水中，于15 min 內(nèi)靜脈輸入) ，第2 d5 d 每天600 mg (肌肉注射) ,便可替代這些蛋白中的- SH 與鉑原子結(jié)合而排出體外,從而減輕對腎小管的損害。2.4.3減輕腫瘤藥物的組織損傷放射治療后體內(nèi)產(chǎn)生的大量自由基是組織損傷的原因之一，尤其是消化道粘膜的損害。給予一定量的GSH可消除自由基,減輕組織損傷。它對消化道損害的預(yù)防作用尤其明顯，顯著減少病人放療后的腹瀉發(fā)生。谷胱甘肽解除環(huán)磷酰胺毒性。環(huán)磷酰胺是廣譜抗腫瘤藥,其療效也是劑量依賴性的。它除抑制骨髓使白細胞、血小板減少外，出血性膀胱炎則是其獨特的不良反應(yīng)，是限制用藥量的重要因素。環(huán)磷酰胺的代謝產(chǎn)物丙烯醛是引

28、起出血性膀胱炎的主要物質(zhì)，它與- SH 有高親合力，因此靜脈輸入大劑量GSH可明顯減輕膀胱損傷。GSH還能解除蒽環(huán)類抗癌藥毒性。阿霉素、紅比霉素是一類有效的細胞周期非特異性抗腫瘤藥，但因其慢性累積性心臟毒性，限制了它的長期用藥。造成心臟毒性的主要原因是蒽環(huán)類的代謝產(chǎn)物氧自由基。GSH可中和心臟中的氧自由基，減輕心臟損害，又能提高化療效果。2.4.4防治白內(nèi)障谷胱甘肽眼藥水( Tathion Eye Drops ，益視安，去白障) 早在70 年代被用于白內(nèi)障的治療。GSH 在眼晶狀體及角膜中含量較高，當晶狀體混濁時，GSH 含量下降。晶狀體混濁，系與不溶性蛋白含量升高、含有- SH的可溶性蛋白含

29、量下降有關(guān)。滴入益視安(體外補給GSH) ，不僅能保護可溶性蛋白的巰基不受氧化，而且還能使含二硫鍵的不溶性蛋白質(zhì)還原成含-SH的可溶性蛋白質(zhì)，從而阻止白內(nèi)障的發(fā)展。2.5谷胱甘肽在食品加工方面的應(yīng)用谷胱甘肽有消除氧化脂質(zhì)生成。因此有抗油脂氧化作用。還可防止呈味核苷酸(肌苷酸、鳥苷酸)分解而失去新鮮風味。谷胱甘肽與脫氨酸、L-谷氨酸鈉、木糖共存下加熱會產(chǎn)生非常好的牛肉風味：與呈昧核苷酸如肌苷酸、鳥苷酸及谷氨酸鈉混合后，會產(chǎn)生強烈肉類風味。它應(yīng)用于各種加工食品中可作調(diào)味劑、風味劑5。谷胱甘肽添加到肉制品、干酪等食品中也有強化風味效果并大大延長保質(zhì)期。日常消費的面制品中GSH含量通常較低，經(jīng)過加工后

30、幾乎損失殆盡。在其中加入GSH可大大強化基營養(yǎng)價值。在乳制品中可有效防止酶促和非酶褐變，相當于維生素C，起穩(wěn)定作用；在水果蔬菜類食品加工中加入GSH，可有效防止褐變，保持其原有的誘人色澤、風味和營養(yǎng)。此外，它還可用作起泡葡萄酒的還原劑。第二部分 課程設(shè)計部分小麥胚芽谷胱甘肽提取工藝的探究谷胱甘肽（glutathione,GSH）是由谷氨酸、甘氨酸、半胱氨酸構(gòu)成的三肽，化學名為-L谷氨酰-L-半胱氨酰-甘氨酸，分子中含有一個特異的肽鍵， 由谷氨酸的羧基與半胱氨酸的-氨基縮合而成， 且半胱氨酸側(cè)鏈基團上連有一個活潑巰基，廣泛分布于哺乳動物、植物和微生物細胞內(nèi)，是一種具有重要生理活性的功能短肽。由于

31、分子上連有活潑巰基，GSH具有強的抗氧化性，在清除自由基、保護細胞免受活性氧復(fù)合物損傷、維持體內(nèi)適宜的氧化還原環(huán)境起著至關(guān)重要的作用。GSH在維持體內(nèi)正常免疫功能、參與物質(zhì)吸收、保肝解毒、調(diào)節(jié)激素分泌等方面也具有重要作用。GSH不僅在人體中具有強大的生物功能，同時在食品加工方面具有高度的應(yīng)用價值。谷胱甘肽添加到肉制品、干酪等食品中也有強化風味效果并大大延長保質(zhì)期。日常消費的面制品中GSH含量通常較低，經(jīng)過加工后幾乎損失殆盡。在其中加入GSH可大大強化基營養(yǎng)價值。在乳制品中可有效防止酶促和非酶褐變，相當于維生素C，起穩(wěn)定作用；在水果蔬菜類食品加工中加入GSH，可有效防止褐變，保持其原有的誘人色澤

32、、風味和營養(yǎng)。谷胱甘肽的眾多作用讓越來越多的人開始注意到這種活性短肽，各國科學家紛紛開始研究谷胱甘肽的制備方法。本設(shè)計擬采用熱水抽提法從GSH含量較高的小麥胚芽中提取谷胱甘肽，并通過正交試驗確立最優(yōu)提取工藝。我國的小麥總產(chǎn)量占世界第一位,年總產(chǎn)量約為1.10億噸，可以開發(fā)利用的小麥胚芽潛藏量高達280萬噸420萬噸6，而對小麥胚芽的利用程度還處于較低水平。因此從探究小麥胚芽谷胱甘肽提取工藝具有十分重要的實際應(yīng)用價值。1.試驗材料1.1實驗采集所需儀器設(shè)備1.1.1試驗材料小麥胚芽1.1.2試驗所需化學試劑試驗所需化學試劑如表2所示表2 實驗所需主要試劑來源及規(guī)格試劑名稱 生產(chǎn)廠家標準GSH碘酸

33、鉀碘化鉀鹽酸氯化鈉氫氧化鈉北京化學試劑公司自制自制自制自制自制1.1.3實驗所需儀器設(shè)備實驗所需儀器設(shè)備如表3所示表3 實驗所需主要試劑來源及規(guī)格儀器名稱 型號生產(chǎn)廠家離心機水浴鍋紫外分光光度計電子天平離心機臺式電熱恒溫鼓風干燥機超聲波清洗機萬能粉碎機TGL20M-DZKW-4 TU1900 FA2104S TGL20M-DHG9070AWLNA1018WF250 凱達醫(yī)療儀器有限公司北京中興儀器有限公司北京多利斯儀器有限公司海門博揚器材廠凱達醫(yī)療儀器有限公司遼寧沈陽慧安有限公司北京光明醫(yī)療儀器廠上海躍進醫(yī)療器械廠 2.試驗方法2.1實驗材料處理2.1.1原料預(yù)處理將小麥胚中混雜的碎粉、皮屑等

34、雜質(zhì)全部去除去后流動水漂洗分離出胚芽45以下低溫干燥至水分含量低于10%，粉碎得粒度為0.125 mm 的胚芽粉備用。2.1.2脫脂處理小麥胚芽中含有大量的脂肪，如不進行脫脂處理，一方面會給谷胱甘肽的提取帶來困難，同時也造成食用油脂即小麥胚芽油的浪費。本設(shè)計采用超臨界CO2萃取技術(shù)對小麥胚芽進行脫脂處理，可避免壓榨法、有機溶劑浸出法引起蛋白變性及有機溶劑殘留等缺陷，整個分離操作可在較低溫度下進行，操作方便，選擇性好，脫脂率高，兼有脫色脫異味作用，且最大限度地保留原料中生物活性物質(zhì)的生理活性7。2.1.3超聲波細胞破碎將上述進除雜、脫脂處理的小麥胚芽粉進行超聲波破碎。工藝參數(shù)為8：功率400W，

35、超生間隔5S一次，超生次數(shù)為30次，間隔5S，得到破壁后的小麥胚芽粉。2.2熱水抽提法提取小麥胚芽谷胱甘肽取10g破壁后的小麥胚，與蒸餾水按一定比例充分混合，在恒溫下提取15分鐘后置于冰水中速冷，以3000r/min速度離心，取上清液，測定GSH含量。根據(jù)王鑫等的研究結(jié)果9，實驗初始條件定位固液比115，溫度90，pH4，提取時間為15min。 2.3單因素試驗2.3.1溫度對小麥胚芽谷胱甘肽提取率的影響溫度是影響GSH溶出量的重要因素之一。GSH屬于胞內(nèi)小分子物質(zhì)，隨著溫度的升高，細胞壁收縮性增加，細胞內(nèi)外分子運動逐漸劇烈，使GSH易于溶出10。設(shè)定提取pH6.3，固液比115（克每毫升），

36、提取時間15min，提取溫度分別為40、50、60、70、80、90、100下進行試驗，測定GSH含量，制提取溫度對GSH提取率影響的關(guān)系曲線。2.3.2pH對谷胱甘肽提取率的影響GSH的等電點為5.93，屬于酸性肽，在酸性條件下比較穩(wěn)定。設(shè)定提取溫度為90，固液比為115，提取時間30min，提取PH分別為2、2.5、3、3.5、4、4.5、5下進行試驗，測定GSH含量，制提取溫度對GSH提取率影響的關(guān)系曲線。2.3.3提取時間對谷胱甘肽提取率的影響設(shè)定提取溫度為90，提取pH為4，固液比為115，提取時間分別為5、10、15、20、25、30、35、下進行試驗，測定GSH含量，繪制提取時間

37、對GSH提取率影響的關(guān)系曲線。2.3.4固液比對谷胱甘肽提取率的影響設(shè)定提取溫度為90，提取pH為4，提取時間15min，固液比分別為15、110、115、120、125、130、135下進行試驗，測定GSH含量，繪制提取時間對GSH提取率影響的關(guān)系曲線。2.4GSH提取正交試驗11在單因素試驗的基礎(chǔ)上，選取PH、溫度、固液比、提取時間為4個考察因素，對小麥胚芽谷胱甘肽提取工藝進行正交試驗，正交因素水平見表2。通過正交試驗的結(jié)果確立最優(yōu)提取工藝。表2 正交因素水平表 因素水平A溫度BpHC提取時間D固液5151103503201154603.5251205704301

38、256804.5351307905401352.5GSH含量測定122.5.1碘量法測定GSH2.5.1.1實驗原理13本法是利用GSH的還原性與碘酸鉀反應(yīng)。當GSH全部反應(yīng)完時，碘酸鉀將碘化鉀氧化為碘，碘使淀粉指示劑變?yōu)樗{色，即為滴定終點碘酸鉀消耗量與GSH的含量成正相關(guān)，由此制作標準曲線。再用碘酸鉀滴定以不同方法提取的被測樣品，根據(jù)所消耗碘酸鉀的量(mL)，從曲線上找出相應(yīng)的GSH質(zhì)量濃度(gL)，計算每克小麥胚芽中GSH的質(zhì)量分數(shù)。2.5.1.2制作GSH標準曲線首先配制1 gL的GSH標準溶液，然后取GSH標準溶液于250 mL 錐形瓶內(nèi)，加入5 mL 質(zhì)量分數(shù)5的磷酸溶液、1 mL

39、質(zhì)量分數(shù)5的碘化鉀溶液和2滴淀粉指示劑，用0000l molL 的碘酸鉀溶液滴定至溶液由無色變?yōu)樗{色止，記錄碘酸鉀體積(如表2所示)。重復(fù)2次，取平均值，以GSH質(zhì)量濃度(gL)為橫坐標，碘酸鉀消耗量(mL)為縱坐標，制作標準曲線。2.5.2紫外可見分光光度法測定GSH2.5.2.1實驗原理紫外分光光度法，又稱紫外吸收光譜法，它是研究分子吸收190.01100.0nm波長范圍內(nèi)的吸收光譜。紫外吸收光譜主要產(chǎn)生于分子價電子在電子能級間的躍遷，是研究物質(zhì)電子光譜的分析方法。通過測定分子對紫外光的吸收，可以對大量的無機物和有機物進行定性和定量測定。紫外光譜法所測定的樣品通常是液態(tài)物質(zhì)。由于吸光度和濃

40、度之間的線性關(guān)系，即朗伯-比耳定律（A=bc），只有在稀溶液下才成立。所以，對待測物質(zhì)的濃度就要有所要求，一般用量：1 cm 池子，約3 ml 溶液，樣品量0.1100 mg。另外，由于溶劑效應(yīng)，即某些物質(zhì)的紫外吸收光譜特性，與所采用溶劑的極性有密切的關(guān)系，溶劑的極性不同，同一化合物的紫外吸收光譜形狀、吸收峰位置不一樣。在測試前，要正確選擇溶劑。即記錄吸收波長時，應(yīng)注明所用溶劑，在把一種未知物的吸收光譜與已知化合物吸收光譜進行比較時，要使用相同溶劑。2.5.2.2試驗方法配制等梯度質(zhì)量濃度的GSH標準品溶液，在最大吸收處測定其吸光度，以GSH質(zhì)量濃度（mL/mg）為橫坐標，吸光值為縱坐標，取G

41、SH的提取樣品，進行紫外分光光度進行定量分析。2.5.3GSH提取率的計算14提取率上清液GSH總量/脫脂麥胚原料中GSH總量3.設(shè)計3.1對小麥胚芽進行預(yù)處理先對原料進行預(yù)處理。除去小麥胚芽中的碎粉、皮屑等雜質(zhì)異物，并對原料進行脫水處理。采用超臨界用超臨界二氧化碳萃取技術(shù)對小麥胚芽進行脫脂處理。采用超聲波細胞破碎法對脫脂后的小麥胚芽進行破碎。3.2采用熱水抽提法提取GSH谷胱甘肽是一種活性短肽，溶于水、稀醇、液氨和二甲基甲酰胺。由于水廉價易得且無任何不良作用，固本設(shè)計采用熱水作為萃取劑。3.3進行單因素試驗本設(shè)計擬探究用熱水抽提小麥胚芽中谷胱甘肽工藝的最優(yōu)條件。進行4次單因素試驗，分別測定溫

42、度、pH、提取時間、固液比對谷胱甘肽提取率的影響，通過繪制關(guān)系曲線尋求每個影響因素的最佳條件。3.4統(tǒng)計學處理在單因素試驗的基礎(chǔ)上，采用統(tǒng)計學上的方法進行正交試驗，探究最佳工藝條件。4.分析與總結(jié)近年來谷胱甘肽在人體保健、藥理作用及食品加工行業(yè)方面的巨大作用讓越來越多的人開始注意到這種活性短肽。各國科學家紛紛開始研究谷胱甘肽的制備方法，日本早在1983年就進行了含量較多的谷胱甘肽酵母的生產(chǎn)并申請了專利15。近幾年，國外對谷胱甘肽已開展了一定規(guī)?；纳a(chǎn)。我國對谷胱甘肽的研究起步較晚。谷胱甘肽的生產(chǎn)方法主要有萃取法、化學合成法、發(fā)酵法和酶轉(zhuǎn)化法。萃取法相對于其他幾種方法，成本較低且技術(shù)易于推廣。

43、谷胱甘肽在小麥胚芽中含量豐富，而小麥胚芽屬于小麥面粉加工的副產(chǎn)物，因此探究從小麥胚芽中提取谷胱甘肽具有非常重要的實際應(yīng)用價值。本設(shè)計擬采用熱水抽提法提取GSH，并通過單因素實驗及正交試驗，確立最優(yōu)提取工藝。本設(shè)計同時也存在著一些不合理的地方：1.本設(shè)計只探究了熱水抽提法的最佳工藝，并未考慮提取GSH的條件如溫度、PH是否會影響其生理活性16。在進行工藝探究試驗后，可后續(xù)對GSH的生理活性進行檢測。2.本設(shè)計所采用的方法是在實驗室中進行，如要進行產(chǎn)業(yè)化，還需要進一步的改進方法，積累經(jīng)驗。5.設(shè)計體會記得剛拿到我的課設(shè)題目時，我對谷胱甘肽這個名詞可以說是完全的陌生，除了知道這種物質(zhì)應(yīng)該是個多肽外，再無半點了解。而經(jīng)過幾天緊張的整理資料及設(shè)計，加上之前閱讀的十多篇文獻，我現(xiàn)在可以在不看資料的情況下