小麦胚芽谷胱甘肽提取工艺的探究设计

1、燕山大学课 程 设 计 说 明 书小麦胚芽谷胱甘肽提取工艺的探究设计学院（系）： 环境与化学工程学院年级 专业： 08级 生 物 制 药 学 号： 3 学生 姓名： 郝佳丽 指导 教师： 张晓宇 教师 职称： 副教授 燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：环境与化学工学院 基层教学单位：生物工程系 学 号3学生姓名郝佳丽专业（班级）08级生物制药设计题目小麦胚芽谷胱甘肽提取工艺的探究设计设计主要内容1. 提取pH对谷胱甘肽提取率的影响2. 提取温度对谷胱甘肽提取率的影响3.固液比对谷胱甘肽提取率的影响4.提取时间对谷胱甘肽提取率的影响设计要求1.内容切题；2.所设计的实验方法合理；3.设计书

2、内容规范；4.结构完整；5.设计总结与分析（设计特点及补充说明，鉴别比较分析，个人体会等）工作量1.至少阅读15篇以上的相关科技文献2.设计文字至少在10000字以上工作计划查阅资料整理文献提出设计方案撰写说明书检查内容，准备答辩答辩参考资料1安慧贤.还原型谷胱甘肽提取方法初探J.环海工学院学报,2003, 12(6): 2-3. 2韩文凤,丘泼.小麦胚芽的开发利用研究动态J.粮食加工，2008,33(3): 64-66. 3吴定,刘长金.小麦胚芽中保健功能因子功能与提取J .食品科学2006, 26(9):615-617 指导教师签字基层教学单位主任签字说明：学生、指导教师、基层教学单位各一

3、份。2011年 6月28 日 燕山大学课程设计成绩评定表设计者姓名: 郝佳丽 学号: 3 设计题目: 小麦胚芽谷胱甘肽提取工艺的探究设计 说明书成绩评定（满分100分）： 得分设计内容的切题程度：满分20分 （ ）设计内容立题合理性：满分10分 （ ）设计内容的规范程度：满分10分 （ ）设计书前后内容完整：满分20分 （ ）设计说明说排版成绩：满分20分 （ ）设计说明书的工作量：满分10分 （ ）设计过程平时成绩： 满分10分 （ ）成绩： 教师： 2011年7 月 8 日答辩成绩评定：（满分100分） 得分仪表成绩：满分20分 （ ）口语表达：满分20分 （ ）幻灯质量：满分20分 （

4、）设计分析：满分40分 （ ） 总分： 教师： 2011年 7 月 8 日设计撰写成绩（70%）答辩成绩（30%）合计教师签字： 2011年7 月 8 日2010-2011 春季学期生物工程专业课程设计结题论文小麦胚芽谷胱甘肽提取工艺的探究设计学院（系）： 环境与化学工程学院年级 专业： 08级 生 物 制 药 学 号： 3 学生 姓名： 郝佳丽 指导 教师： 张晓宇 教师 职称： 副教授 摘 要本设计选取小麦胚芽为实验材料提取功能活性多肽谷胱甘肽，并通过正交试验探究最优提取条件。将小麦胚芽粗滤后采用超临界CO2萃取技术对小麦胚芽进行脱脂处理，用超声波破碎法对小麦胚芽进行破壁处理。以热水作为萃

5、取剂进行4次单因素实验，分别探究温度、pH、提取时间、固液比对谷胱甘肽提取率的影响，绘制关系曲线图。最后通过正交试验确立最佳组合，探究热水抽提小麦胚芽中谷胱甘肽的最优工艺。关键词：谷胱甘肽；小麦胚芽；提取率目 录第一部分：文献综述1.小麦胚芽的功能活性概述11.1小麦胚芽概述11.2小麦胚芽中的功能性成分11.2.1小麦胚芽蛋白11.2.2小麦胚芽油21.2.3维生素E21.2.4其它维生素21.2.5谷胱甘肽31.2.6甾醇31.2.7其他营养成分31.3我国对小麦胚芽开发利用的现状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清除体内的过氧化

6、物及自由基52.3.2免疫功能62.3.3参与物质的吸收62.4谷胱甘肽的药理作用62.4.1保肝解毒62.4.2降低肿瘤药物毒性，提高总体疗效72.4.3减轻肿瘤药物的组织损伤72.4.4防治白内障82.5谷胱甘肽在食品加工方面的应用8第二部分 课程设计部分1.试验材料101.1实验采集所需仪器设备101.1.1试验材料101.1.2试验所需化学试剂102.试验方法102.1实验材料处理102.1.1原料预处理102.1.2脱脂处理112.1.3超声波细胞破碎112.2热水抽提法提取小麦胚芽谷胱甘肽112.3单因素试验112.3.1温度对小麦胚芽谷胱甘肽提取率的影响112.3.2pH对谷胱甘

7、肽提取率的影响112.3.3提取时间对谷胱甘肽提取率的影响122.3.4固液比对谷胱甘肽提取率的影响122.4GSH提取正交试验122.5GSH含量测定122.5.1碘量法测定GSH122.5.1.1实验原理122.5.1.2制作GSH标准曲线132.5.2紫外可见分光光度法测定GSH132.5.2.1实验原理132.5.2.2试验方法132.5.3GSH提取率的计算143.设计143.1对小麦胚芽进行预处理143.2采用热水抽提法提取GSH143.3进行单因素试验143.4统计学处理144.分析与总结145.设计体会15参考文献16第一部分 文献综述1.小麦胚芽的功能活性概述1.1小麦胚芽概

8、述小麦胚芽又称麦芽粉、胚芽，金黄色颗粒状，是小麦发芽及生长的器官之一，约占整个麦粒的 2.5%3%。小麦胚芽是小麦籽粒的生命源泉，是整个麦粒中营养价值最高的部分，含有及其丰富且优质的蛋白质、脂肪、多种维生素、矿物质及一些微量生理活性成分如谷胱甘肽等物质1，被营养学家誉为“人类天然的营养宝库”，“人类的生命之源”。50g小麦胚芽的蛋白质含量相当于4个鸡蛋，VB1含量相当于1个人一天VB1需求量的3.5倍。小麦胚芽中还含有维生素E、维生素B族和亚油酸等不饱和脂肪酸。小麦胚芽是非常理想的微金属供给源，含有丰富的钙、铁、锌、硒等。如此丰富的天然营养物质宝库引起的各国科学家的高度关注，开始深入的研究小麦

9、胚芽的营养价值和功能特性，使得小麦胚芽的开发和利用成为小麦深加工的一大热点2。1.2小麦胚芽中的功能性成分1.2.1小麦胚芽蛋白小麦胚芽蛋白含量高达30%左右,仅次于大豆，分别为主食大米、面粉的4.9倍和3.2倍；与蛋白质含量较高的动物食品相比,其蛋白质含量分别是瘦牛肉、瘦猪肉及鸡蛋的1.5倍、1.8倍和2.1倍。在小麦胚芽蛋白质的组成中，清蛋白(白蛋白)占30.2%，、三种球蛋白占18.9%，麦醇溶蛋白占14.0%，麦谷蛋白占0.3%0.37%，水溶性蛋白质占30.2%。非蛋白态氮含量为11.3%15.3%，以天冬酰胺、甜菜碱、胆碱、卵磷脂、尿囊素、精氨酸为主。核酸的成分中核糖核酸RNA为3

10、.5%4.2%，与酵母的核糖脂肪酸含量相同。小麦胚芽蛋白是一种完全蛋白，且必需氨基酸组成十分合理。它含有人体必需的8 种氨基酸占总氨基酸的34.7，特别甲硫氨酸占2%组氨酸占2.5%而一般谷物中短缺的能有效促进幼儿生长和发育的人类第一限制性氨基酸赖氨酸的含量高达18.5g/kg 远远高出大米、面粉。小麦胚芽必需氨基酸的相互比值与FAO/ WTO 颁布氨基酸构成比例基本接近，且总量高于FAO/ WTO 模式。因此小麦胚芽是重要的优质植物蛋白质营养源。1.2.2小麦胚芽油麦胚含脂肪约19 %，油脂中不饱和脂肪酸占84%(亚油酸52.31% 油酸28.14%，亚麻酸3.55%) 饱和脂肪酸中棕榈酸占

11、91% 其次是硬脂酸另外还含有1.38%的磷脂(主要是脑磷脂和卵磷脂)及4% 的不皂化物(植物甾醇等) 从营养学上看小麦胚芽的油脂在组成上是非常理想的，8 4 % 是对人体有益的不饱和脂肪酸特别特别是其中的亚油酸等是人体三种必需脂肪酸中最重要的一种，其含量占整个小麦胚芽油脂的十分之一还多，它能与人体血管中的胆固醇起脂化反应，具有防止人体动脉硬化之功效3，对调节人体血压、降低血中胆固醇，减轻肌肉疲劳疼痛，增强爆发力和耐力等都有一定功效，并且对糖尿病预防也有一定作用。1.2.3维生素E小麦胚芽中的维生素E远比其他植物丰富，每100 g中含量为3050 mg，居各植物油之首，含有全价的维生素E，其中

12、高生物活性的-生育酚约占60%， -生育酚约占35%。天然维生素E是一种极其宝贵的营养素,它具有抗氧化作用、抗癌作用、抗不育功能，以及促进肝内和其它器官内泛醌的形成，在呼吸作用和能量代谢中起着重要的作用。维生素E还与生殖作用有极为密切的联系，有维持正常生殖的功能。另外最新研究发现,维生素E能提高机体免疫力，保持血红细胞的完整性,调节体内化合物的合成，治疗各种皮肤疾病,预防老年性痴呆症等。它能防止人体衰老、高血压、癌症等多种疾病,对防止皮肤雀斑和粉刺有特殊的作用，它对保证人体健康起了重要作用。1.2.4其它维生素小麦胚芽中B族维生素含量丰富.其中,维生素B1的含量分别约是富强粉、大米和黄豆的8.

13、8倍、11倍和2.7倍,分别是牛肉、鸡蛋的30倍和13倍；维生素B2的含量分别约是富强粉的8.6倍、大米的10倍、黄豆的2.4倍、牛肉的4倍以及鸡蛋的2倍；维生素B6和维生素PP的含量也大大高于上述几种食物的含量。小麦胚芽中的维生素B1、B2、B6相互作用,可大大提高营养价值，人体倘若缺乏这些成分，就可能诱发麻疹类皮肤病等。小麦胚芽中丰富的B族维生素可成为保健与疗效食品的天然B族维生素强化剂。1.2.5谷胱甘肽小麦胚芽蛋白中含有一种由谷氨酸、半胱氨酸、甘氨酸三个氨基酸经肽键缩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.通过谷胱甘肽催化，可与过氧化物反应,还原氧化物，保护人体细胞免受

14、氧化损害，特别能保护大脑功能，并能传递氨基酸生物功能，促进生长发育。由此可见，小麦胚芽中不仅蛋白质含量丰富,氨基酸全面平衡，而且易于人体吸收，是很好的优质全价蛋白质营养源。小麦胚芽可广泛用于增补食品中的蛋白质，强化食品的氨基酸营养价值，是一种天然的优质食品蛋白质和氨基酸强化剂。1.2.6甾醇小麦胚芽油不皂化物含量较高,约2%6%，其中大部分为甾醇，占60%80%，并以谷甾醇为主，约占甾醇总量的60%70%。其次为菜油甾醇，占20%30%。小麦胚芽油所含甾醇几乎无胆固醇。虽然玉米胚芽油和大豆油也含类似甾醇，但小麦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：干扰食物中胆固醇被肠道的

15、吸收(外源性)和干扰胆汁所分泌的胆固醇的重吸收(内源性)，促进胆固醇排泄，具有降低人体血清胆固醇，预防心、脑血管疾病的功能；在人体内可转变成胆汁酸和性激素，参与人体的新陈代谢。甾醇是化学合成甾类激素的基础物质。因此小麦胚芽油甾醇的开发在医药工业中占有重要地位。另外，小麦胚芽油的主要有效成份又有良好的互补作用。小麦胚芽油富含维生素E，可防止亚油酸氧化，不会形成过氧化脂质，以保持活性。廿八碳醇生理活性的发挥需要其它活性物质的配合，而VE恰好是强化其生理活 性的配合物质。由此可见，小麦胚芽油确实是一种理想的营养资源。1.2.7其他营养成分小麦胚芽中有丰富的镁、磷、钾、锌、铁、锰等矿物质为人体所必需，

16、品种比较全面，尤其微量元素硒等较其它食物含量高。这些矿物元素对维持人体健康，特别是对促进儿童的生长发育有重要作用。所以,，小麦胚芽又是一种很好的天然矿物元素供应源。小麦胚芽还含有较高的碳水化合物，含量高达47%，其中半纤维素15.3%、纤维素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%，是一种易于人体消化的碳水化合物营养源。小麦胚芽中含有2% 3%的膳食纤维，具有降低血中的胆固醇含量，加深大脑皮层记忆力的作用。小麦胚芽中还含有二十二、二十五、二十六、二十八等碳烯醇，这些高级醇对改善集体基础代谢率、反

17、应时间、反射性、灵敏性、肌肉机能和强化机体心负荷功能、增强体力、耐力、爆发力等有一定功效,其中尤以二十八醇对人体具有众多生理活性而受人瞩目。1.3我国对小麦胚芽开发利用的现状小麦是世界上的主要粮食作物之一。我国的小麦总产量占世界第一位，年总产量约为1.10亿吨，可以开发利用的小麦胚芽潜藏量高达280万吨420万吨。目前小麦胚芽年产量可达3万吨5万吨。但我国对小麦胚芽资源的利用层次却较低，在此方面的研究开发与利用十分缓慢。目前小麦胚芽的利用主要在3 个方面4：第一，大部分小麦胚芽被混入麸皮中当作饲料来用，造成资源的极大浪费；第二，直接加到食品中。比如麦胚烘烤食品、汤料、休闲小食品等；第三，提取小

18、麦胚芽油，但脱脂后的小麦胚芽又被当作饲料廉价出售，小麦胚芽这一宝贵资源没有得到充分合理的利用。目前对小麦胚芽中谷胱甘肽及麦胚蛋白的开发利用报道，仅限于单一的谷胱甘肽或麦胚蛋白，而同时对谷胱甘肽和麦胚蛋白进行开发利用还未见报道。因此，从取油后的脱脂麦胚中同时开发谷胱甘肽，可以更充分的挖掘小麦胚芽的潜在价值，延长小麦加工产业链，促进小麦经济发展。2.谷胱甘肽2.1谷胱甘肽概述谷胱甘肽(GSH ) 是一种具有重要生理功能的活性肽， 广泛存在于动植物以及微生物体内,其中以酵母、谷物种子、胚芽、人体和动物的心脏、肝脏、肾脏、红细胞和眼睛晶状体中含量较高。自然界中的谷胱甘肽有还原型(GSH)和氧化型(GS

19、SG)两种存在状态，通常所说的谷胱甘肽是指还原型谷胱甘肽,它是由谷氨酸、甘氨酸、半胱氨酸形成的三肽, 化学名为-L谷氨酰-L-半胱氨酰-甘氨酸。分子中含有一个特异的肽键, 由谷氨酸的羧基与半胱氨酸的-氨基缩合而成，且半胱氨酸侧链基团上连有一个活泼巯基。谷胱甘肽的相对分子质量为307.33，熔点189 193(分解)，晶体呈无色透明细长柱状，等电点为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。谷胱甘肽在人体代谢中具有重要的作用，包括外源化学物质解毒作用、细胞稳态的维持、辐射防护和抗氧化等。GSH的消除与人体的多种疾病密切相关，如糖尿病、艾滋病、神经退行性疾病等。此外GSH

20、在医药、食品等行业也有很高的应用价值。2.2谷胱甘肽的分布谷胱甘肽的分布见表1表1谷胱甘肽在食物中的分布 名称 含量名称含量小麦胚芽98107马铃薯24番茄2433大豆611菠菜1024季豆13黄瓜1219绿豆芽0.150.2茄子610洋葱0.250.5青椒35蘑菇0.060.08胡萝卜0.71鸡肉5873猪血1015狗14222.3谷胱甘肽的生理功能2.3.1清除体内的过氧化物及自由基GSH 可在含硒过氧化物酶( GSHpx) 的催化下将体内有害的过氧化物、自由基( O-、HO) 加以化解和清除。当细胞内生成少量过氧化氢时，GSH在谷胱甘肽过氧化物酶的作用下，把过氧化氢还原成水，其自身被氧化

21、为GSSG，GSSG由存在于肝脏和红细胞中的谷胱甘肽还原酶催作用下，接受H还原成GSH，使体内自由基的清除反应能够持续进行。ROOH 和自由基不仅氧化某些具有重要生理作用的含巯基的酶和蛋白质，使之丧失活力，而且还将细胞膜磷脂分子中多不饱和脂肪酸氧化生成过氧化物；而生成的过氧化脂质又通过自身的催化连续生成大量过氧化物，因此GSH 通过自身氧化能中止脂质过氧化的连锁反应。谷胱甘肽的抗氧化具有很重要的生物学意义。红细胞血红蛋白中的Fe2+是红细胞运输氧所必需的。当机体氧化剂过多，Fe2+氧化成Fe3+，则氧合血红蛋白(Hb)变成高铁血红蛋白(MHb)，运输氧的功能就会消失。红细胞中谷胱甘肽与其他还原

22、物质(包括NADH、NADPH和抗坏血酸)组成的还原系统能迅速有效的将MHb还原成Hb，使其维持在一个较恒定的低水平(约占血红蛋白总量的1%)，从而维持红细胞的正常功能。2.3.2免疫功能谷胱甘肽的免疫作用主要表现为以下3方面：1)在免疫系统抗感染和炎症反应中发挥重要作用。2）参与白细胞三烯、巨噬细胞转移抑制因子(MIF)及儿IL-2等细胞因子的调节。3）促进淋巴细胞和单核细胞增殖。谷胱甘肽在免疫系统抗感染和炎症反应中发挥重要作用。刘玫珊等(1990)对鸡球虫免疫与谷胱甘肽水平相关性进行研究，试验结果表明，血浆中谷胱甘肽含量的动态变化与血液T淋巴细胞百分率间相关极显著，血浆中谷胱甘肽水平与细胞

23、免疫水平呈正相关，从而证实了谷胱甘肽能提高机体的细胞免疫力。研究发现，美利奴羊血液谷胱甘肽浓度随宿主对线虫感染的持续反应及线虫的定居环境而降低，这表明，血液谷胱甘肽水平可能与宿主对寄生虫感染的免疫反应有关。谷胱甘肽与免疫反应中一些重要的细胞因子关系密切。白细胞三烯是重要的炎症介质，它在淋巴细胞增殖、T细胞介导的抗体依赖性细胞毒性反应和T淋巴细胞破坏入侵病原等过程中发挥重要作用。2.3.3参与物质的吸收谷胱甘肽参与葡萄糖的吸收。体外试验证实，与碳水化合物代谢有关的很多酶的活性都直接或间接受GSH和GSSG水平变化的影响。谷胱甘肽可促进铁、无机形式硒和钙等的吸收。铁的吸收与其可溶性有关，一般Fe3

24、+不易溶解，较难吸收，Fez+易溶解和被肠黏膜吸收，谷胱甘肽作为还原物质能将食物中的Fe3+还原为Fe3+，使铁溶解度增大，因而促进铁的吸收。此外GSH 是甘油醛磷酸脱氢酶的辅酶,又是乙二醛酶、前列腺素E 合成酶等多种酶的辅酶，对酶的催化活性十分重要。GSH 参与蛋白质分子中二硫键的重排作用，使其形成一种热力学上最稳定的结构，这对维持蛋白质(酶) 的稳定性有重要意义。2.4谷胱甘肽的药理作用2.4.1保肝解毒病毒性、药物性、酒精性及其他化学毒物引起的肝损伤与细胞内自由基浓度增高有关：自由基引起肝细胞膜和细胞器膜的脂质过氧化,使膜失去流动性，膜的功能丧失；同时，自由基氧化细胞内的大分子生命组分(

25、DNA、RNA、蛋白质、酶) ，导致细胞代谢紊乱。外源性输入古拉定或阿拓莫兰能增强谷胱甘肽过氧化物酶的作用，同时对各种吞噬细胞在反应中所产生的过氧化物、活性氧均有拮抗作用，从而防止过氧化物对肝细胞的损害。另一方面，它们(GSH) 通过维持肝脏的蛋氨酸含量，保证转甲基和转丙氨基反应，以维护肝脏的合成、解毒、胆红素代谢与激素灭活等功能。临床研究发现，每天静脉注射GSH600 mg，连续30 d40 d ，能显著减轻慢性肝炎起的乏力、恶心和肝肿大,使异常增高的丙氨酸转氨酶(ALT) 和天冬氨酸转氨酶(AST) 等指标恢复常。2.4.2降低肿瘤药物毒性，提高总体疗效谷胱甘肽能够解除顺铂毒性。顺铂是治疗

26、许多实体肿瘤最有效的化疗药物之一。使用后，顺铂在癌细胞内低氯环境下迅速解离，以水合阳离子的形式与细胞内生物大分子结合，主要与DNA 链上相邻的两个鸟嘌呤N7位原子共价结合，形成Pt - DNA 加成物,因这种结构较正常DNA 双螺旋中2 个鸟嘌呤N7位间的距离小，从而阻止DNA 聚合酶的移动，影响DNA 的合成，造成癌细胞死亡。但因顺铂具有肾毒性、周围神经毒性、骨髓抑制和耳毒性，限制了它的用药剂量，本品的抗肿瘤效果又恰是剂量依赖性(用量愈大效果愈好)的。其肾毒性是由于药物与肾小管膜蛋白(酶) 中的- SH 起反应造成的。如在给顺铂前15 min 注射GSH(将1. 5 g/ mL GSH溶解于

27、100 mL 生理盐水中，于15 min 内静脉输入) ，第2 d5 d 每天600 mg (肌肉注射) ,便可替代这些蛋白中的- SH 与铂原子结合而排出体外,从而减轻对肾小管的损害。2.4.3减轻肿瘤药物的组织损伤放射治疗后体内产生的大量自由基是组织损伤的原因之一，尤其是消化道粘膜的损害。给予一定量的GSH可消除自由基,减轻组织损伤。它对消化道损害的预防作用尤其明显，显著减少病人放疗后的腹泻发生。谷胱甘肽解除环磷酰胺毒性。环磷酰胺是广谱抗肿瘤药,其疗效也是剂量依赖性的。它除抑制骨髓使白细胞、血小板减少外，出血性膀胱炎则是其独特的不良反应，是限制用药量的重要因素。环磷酰胺的代谢产物丙烯醛是引

28、起出血性膀胱炎的主要物质，它与- SH 有高亲合力，因此静脉输入大剂量GSH可明显减轻膀胱损伤。GSH还能解除蒽环类抗癌药毒性。阿霉素、红比霉素是一类有效的细胞周期非特异性抗肿瘤药，但因其慢性累积性心脏毒性，限制了它的长期用药。造成心脏毒性的主要原因是蒽环类的代谢产物氧自由基。GSH可中和心脏中的氧自由基，减轻心脏损害，又能提高化疗效果。2.4.4防治白内障谷胱甘肽眼药水( Tathion Eye Drops ，益视安，去白障) 早在70 年代被用于白内障的治疗。GSH 在眼晶状体及角膜中含量较高，当晶状体混浊时，GSH 含量下降。晶状体混浊，系与不溶性蛋白含量升高、含有- SH的可溶性蛋白含

29、量下降有关。滴入益视安(体外补给GSH) ，不仅能保护可溶性蛋白的巯基不受氧化，而且还能使含二硫键的不溶性蛋白质还原成含-SH的可溶性蛋白质，从而阻止白内障的发展。2.5谷胱甘肽在食品加工方面的应用谷胱甘肽有消除氧化脂质生成。因此有抗油脂氧化作用。还可防止呈味核苷酸(肌苷酸、鸟苷酸)分解而失去新鲜风味。谷胱甘肽与脱氨酸、L-谷氨酸钠、木糖共存下加热会产生非常好的牛肉风味：与呈昧核苷酸如肌苷酸、鸟苷酸及谷氨酸钠混合后，会产生强烈肉类风味。它应用于各种加工食品中可作调味剂、风味剂5。谷胱甘肽添加到肉制品、干酪等食品中也有强化风味效果并大大延长保质期。日常消费的面制品中GSH含量通常较低，经过加工后

30、几乎损失殆尽。在其中加入GSH可大大强化基营养价值。在乳制品中可有效防止酶促和非酶褐变，相当于维生素C，起稳定作用；在水果蔬菜类食品加工中加入GSH，可有效防止褐变，保持其原有的诱人色泽、风味和营养。此外，它还可用作起泡葡萄酒的还原剂。第二部分 课程设计部分小麦胚芽谷胱甘肽提取工艺的探究谷胱甘肽（glutathione,GSH）是由谷氨酸、甘氨酸、半胱氨酸构成的三肽，化学名为-L谷氨酰-L-半胱氨酰-甘氨酸，分子中含有一个特异的肽键， 由谷氨酸的羧基与半胱氨酸的-氨基缩合而成， 且半胱氨酸侧链基团上连有一个活泼巯基，广泛分布于哺乳动物、植物和微生物细胞内，是一种具有重要生理活性的功能短肽。由于

31、分子上连有活泼巯基，GSH具有强的抗氧化性，在清除自由基、保护细胞免受活性氧复合物损伤、维持体内适宜的氧化还原环境起着至关重要的作用。GSH在维持体内正常免疫功能、参与物质吸收、保肝解毒、调节激素分泌等方面也具有重要作用。GSH不仅在人体中具有强大的生物功能，同时在食品加工方面具有高度的应用价值。谷胱甘肽添加到肉制品、干酪等食品中也有强化风味效果并大大延长保质期。日常消费的面制品中GSH含量通常较低，经过加工后几乎损失殆尽。在其中加入GSH可大大强化基营养价值。在乳制品中可有效防止酶促和非酶褐变，相当于维生素C，起稳定作用；在水果蔬菜类食品加工中加入GSH，可有效防止褐变，保持其原有的诱人色泽

32、、风味和营养。谷胱甘肽的众多作用让越来越多的人开始注意到这种活性短肽，各国科学家纷纷开始研究谷胱甘肽的制备方法。本设计拟采用热水抽提法从GSH含量较高的小麦胚芽中提取谷胱甘肽，并通过正交试验确立最优提取工艺。我国的小麦总产量占世界第一位,年总产量约为1.10亿吨，可以开发利用的小麦胚芽潜藏量高达280万吨420万吨6，而对小麦胚芽的利用程度还处于较低水平。因此从探究小麦胚芽谷胱甘肽提取工艺具有十分重要的实际应用价值。1.试验材料1.1实验采集所需仪器设备1.1.1试验材料小麦胚芽1.1.2试验所需化学试剂试验所需化学试剂如表2所示表2 实验所需主要试剂来源及规格试剂名称 生产厂家标准GSH碘酸

33、钾碘化钾盐酸氯化钠氢氧化钠北京化学试剂公司自制自制自制自制自制1.1.3实验所需仪器设备实验所需仪器设备如表3所示表3 实验所需主要试剂来源及规格仪器名称 型号生产厂家离心机水浴锅紫外分光光度计电子天平离心机台式电热恒温鼓风干燥机超声波清洗机万能粉碎机TGL20M-DZKW-4 TU1900 FA2104S TGL20M-DHG9070AWLNA1018WF250 凯达医疗仪器有限公司北京中兴仪器有限公司北京多利斯仪器有限公司海门博扬器材厂凯达医疗仪器有限公司辽宁沈阳慧安有限公司北京光明医疗仪器厂上海跃进医疗器械厂 2.试验方法2.1实验材料处理2.1.1原料预处理将小麦胚中混杂的碎粉、皮屑等

34、杂质全部去除去后流动水漂洗分离出胚芽45以下低温干燥至水分含量低于10%，粉碎得粒度为0.125 mm 的胚芽粉备用。2.1.2脱脂处理小麦胚芽中含有大量的脂肪，如不进行脱脂处理，一方面会给谷胱甘肽的提取带来困难，同时也造成食用油脂即小麦胚芽油的浪费。本设计采用超临界CO2萃取技术对小麦胚芽进行脱脂处理，可避免压榨法、有机溶剂浸出法引起蛋白变性及有机溶剂残留等缺陷，整个分离操作可在较低温度下进行，操作方便，选择性好，脱脂率高，兼有脱色脱异味作用，且最大限度地保留原料中生物活性物质的生理活性7。2.1.3超声波细胞破碎将上述进除杂、脱脂处理的小麦胚芽粉进行超声波破碎。工艺参数为8：功率400W，

35、超生间隔5S一次，超生次数为30次，间隔5S，得到破壁后的小麦胚芽粉。2.2热水抽提法提取小麦胚芽谷胱甘肽取10g破壁后的小麦胚，与蒸馏水按一定比例充分混合，在恒温下提取15分钟后置于冰水中速冷，以3000r/min速度离心，取上清液，测定GSH含量。根据王鑫等的研究结果9，实验初始条件定位固液比115，温度90，pH4，提取时间为15min。 2.3单因素试验2.3.1温度对小麦胚芽谷胱甘肽提取率的影响温度是影响GSH溶出量的重要因素之一。GSH属于胞内小分子物质，随着温度的升高，细胞壁收缩性增加，细胞内外分子运动逐渐剧烈，使GSH易于溶出10。设定提取pH6.3，固液比115（克每毫升），

36、提取时间15min，提取温度分别为40、50、60、70、80、90、100下进行试验，测定GSH含量，制提取温度对GSH提取率影响的关系曲线。2.3.2pH对谷胱甘肽提取率的影响GSH的等电点为5.93，属于酸性肽，在酸性条件下比较稳定。设定提取温度为90，固液比为115，提取时间30min，提取PH分别为2、2.5、3、3.5、4、4.5、5下进行试验，测定GSH含量，制提取温度对GSH提取率影响的关系曲线。2.3.3提取时间对谷胱甘肽提取率的影响设定提取温度为90，提取pH为4，固液比为115，提取时间分别为5、10、15、20、25、30、35、下进行试验，测定GSH含量，绘制提取时间

37、对GSH提取率影响的关系曲线。2.3.4固液比对谷胱甘肽提取率的影响设定提取温度为90，提取pH为4，提取时间15min，固液比分别为15、110、115、120、125、130、135下进行试验，测定GSH含量，绘制提取时间对GSH提取率影响的关系曲线。2.4GSH提取正交试验11在单因素试验的基础上，选取PH、温度、固液比、提取时间为4个考察因素，对小麦胚芽谷胱甘肽提取工艺进行正交试验，正交因素水平见表2。通过正交试验的结果确立最优提取工艺。表2 正交因素水平表 因素水平A温度BpHC提取时间D固液5151103503201154603.5251205704301

38、256804.5351307905401352.5GSH含量测定122.5.1碘量法测定GSH2.5.1.1实验原理13本法是利用GSH的还原性与碘酸钾反应。当GSH全部反应完时，碘酸钾将碘化钾氧化为碘，碘使淀粉指示剂变为蓝色，即为滴定终点碘酸钾消耗量与GSH的含量成正相关，由此制作标准曲线。再用碘酸钾滴定以不同方法提取的被测样品，根据所消耗碘酸钾的量(mL)，从曲线上找出相应的GSH质量浓度(gL)，计算每克小麦胚芽中GSH的质量分数。2.5.1.2制作GSH标准曲线首先配制1 gL的GSH标准溶液，然后取GSH标准溶液于250 mL 锥形瓶内，加入5 mL 质量分数5的磷酸溶液、1 mL

39、质量分数5的碘化钾溶液和2滴淀粉指示剂，用0000l molL 的碘酸钾溶液滴定至溶液由无色变为蓝色止，记录碘酸钾体积(如表2所示)。重复2次，取平均值，以GSH质量浓度(gL)为横坐标，碘酸钾消耗量(mL)为纵坐标，制作标准曲线。2.5.2紫外可见分光光度法测定GSH2.5.2.1实验原理紫外分光光度法，又称紫外吸收光谱法，它是研究分子吸收190.01100.0nm波长范围内的吸收光谱。紫外吸收光谱主要产生于分子价电子在电子能级间的跃迁，是研究物质电子光谱的分析方法。通过测定分子对紫外光的吸收，可以对大量的无机物和有机物进行定性和定量测定。紫外光谱法所测定的样品通常是液态物质。由于吸光度和浓

40、度之间的线性关系，即朗伯-比耳定律（A=bc），只有在稀溶液下才成立。所以，对待测物质的浓度就要有所要求，一般用量：1 cm 池子，约3 ml 溶液，样品量0.1100 mg。另外，由于溶剂效应，即某些物质的紫外吸收光谱特性，与所采用溶剂的极性有密切的关系，溶剂的极性不同，同一化合物的紫外吸收光谱形状、吸收峰位置不一样。在测试前，要正确选择溶剂。即记录吸收波长时，应注明所用溶剂，在把一种未知物的吸收光谱与已知化合物吸收光谱进行比较时，要使用相同溶剂。2.5.2.2试验方法配制等梯度质量浓度的GSH标准品溶液，在最大吸收处测定其吸光度，以GSH质量浓度（mL/mg）为横坐标，吸光值为纵坐标，取G

41、SH的提取样品，进行紫外分光光度进行定量分析。2.5.3GSH提取率的计算14提取率上清液GSH总量/脱脂麦胚原料中GSH总量3.设计3.1对小麦胚芽进行预处理先对原料进行预处理。除去小麦胚芽中的碎粉、皮屑等杂质异物，并对原料进行脱水处理。采用超临界用超临界二氧化碳萃取技术对小麦胚芽进行脱脂处理。采用超声波细胞破碎法对脱脂后的小麦胚芽进行破碎。3.2采用热水抽提法提取GSH谷胱甘肽是一种活性短肽，溶于水、稀醇、液氨和二甲基甲酰胺。由于水廉价易得且无任何不良作用，固本设计采用热水作为萃取剂。3.3进行单因素试验本设计拟探究用热水抽提小麦胚芽中谷胱甘肽工艺的最优条件。进行4次单因素试验，分别测定温

42、度、pH、提取时间、固液比对谷胱甘肽提取率的影响，通过绘制关系曲线寻求每个影响因素的最佳条件。3.4统计学处理在单因素试验的基础上，采用统计学上的方法进行正交试验，探究最佳工艺条件。4.分析与总结近年来谷胱甘肽在人体保健、药理作用及食品加工行业方面的巨大作用让越来越多的人开始注意到这种活性短肽。各国科学家纷纷开始研究谷胱甘肽的制备方法，日本早在1983年就进行了含量较多的谷胱甘肽酵母的生产并申请了专利15。近几年，国外对谷胱甘肽已开展了一定规模化的生产。我国对谷胱甘肽的研究起步较晚。谷胱甘肽的生产方法主要有萃取法、化学合成法、发酵法和酶转化法。萃取法相对于其他几种方法，成本较低且技术易于推广。

43、谷胱甘肽在小麦胚芽中含量丰富，而小麦胚芽属于小麦面粉加工的副产物，因此探究从小麦胚芽中提取谷胱甘肽具有非常重要的实际应用价值。本设计拟采用热水抽提法提取GSH，并通过单因素实验及正交试验，确立最优提取工艺。本设计同时也存在着一些不合理的地方：1.本设计只探究了热水抽提法的最佳工艺，并未考虑提取GSH的条件如温度、PH是否会影响其生理活性16。在进行工艺探究试验后，可后续对GSH的生理活性进行检测。2.本设计所采用的方法是在实验室中进行，如要进行产业化，还需要进一步的改进方法，积累经验。5.设计体会记得刚拿到我的课设题目时，我对谷胱甘肽这个名词可以说是完全的陌生，除了知道这种物质应该是个多肽外，再无半点了解。而经过几天紧张的整理资料及设计，加上之前阅读的十多篇文献，我现在可以在不看资料的情况下