牡蛎肉提取物中谷光甘肽的分离、纯化及细胞防御研究

牡蛎肉提取物中谷光甘肽的分离、纯化及细胞防御研究

作为食肉动物和利息食品的一个行业。美国FoxChase癌中心及迈阿密大学、法国巴黎大学、日本庆应大学等一直致力于牡蛎肉提取物(JCOE)的深入研究。JCOE是以全牡蛎为原料,采用特殊方法分离提取的牡蛎营养保健功能食品。据研究结果表明,JCOE能使细胞内防癌和防老化功能的谷光甘肽(GSH)增殖1倍,将它与有造成心律不齐副作用的强力抗癌物(ADM)同时服用,可消除这种副作用等特殊功效。牡蛎肉提取物(JCOE)的氨基酸组成为牛黄酸26.2%、谷氨酸19.5%、甘氨酸5.0%、蛋氨酸1.5%、胱氨酸1.0%、天门冬氨酸7.3%、丙氨酸7.1%、脯氨酸6.7%、赖氨酸3.7%、亮氨酸3.2%、苏氨酸3.0%、结氨酸2.9%、丝氨酸2.8%、精氨酸2.7%、异亮氨酸2.2%、苯丙氨酸2.0%、酪氨酸1.5%、组氨酸1.2%、色氨酸0.6%。特别值得注意的是其中的牛黄酸、谷氨酸、甘氨酸和胱氨酸等有效氨基酸的含量。正是这些有效氨基酸的协同作用,才使JCOE作为抗氧化物质帮助人体机体中存在着对自由基和活性氧的毒害有防御功能的物质,这就是谷胱甘肽(GSH)。谷胱甘肽(GSH)是一种具有重要生理功能的活性三肽,由谷氨酸、胱氨酸和甘氨酸三种氨基酸构成,其分子中的SH基能吸收自由基的毒性。通过在培养人体细胞HL—60中加入JCOE对谷胱甘肽(GSH)的影响和效果试验表明,供给JCOE后,细胞中的GSH持续增大达2倍(提高到190%)。这一现象具有非常重要的生物学意义。基于JCOE中含有丰富的牛黄酸,所以进一步做了JCOE中纯粹天然牛黄酸对促进GSH增值效果的试验。结果表明,仅单独使用JCOE中的天然牛黄酸时,GSH的增值并不那么显著,只增大24%。因此,可以认为,GSH之所以能增大到2倍,并不是JCOE中天然牛黄酸单独的作用,而是由于JCOE中所含其他一些成分与牛黄酸的相乘效果。人体摄入JCOE后,在细胞中合成了更加多的GSH,这些增加的GSH具有更有效地吞噬侵入细胞中或本来存在于细胞中的氧化物的效果,从而使细胞防御毒害的能大为增强。谷胱甘肽(GSH)广泛分布于机体中,在许多重要的生物学现象中起着直接或间接的作用。它是许多酶反应的辅基与辅酶,可作为抗氧化剂保护生物蛋白分子的巯基,清除体内有害毒物和代谢物(如自由基),参与体内三羧酸循环及糖代谢,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。GSH中含有一个非常活泼的巯基(SH)极易被氧化,它一旦与空气接触便从还原型变为氧化型,而氧化型的GSH完全丧失抗氧化活性。因此,从外部摄取合成的GSH往往不能充分见效。1.2富含锌(Zn)的牡蛎提取浓缩液锌是非常重要的微量元素,在体内具有多种生理功能,尤其对小孩的生长发育更为重要。主要体现在:生物体内酶(300多种)的活性化、机体发育及骨骼生长、调节细胞内酸碱平衡、味觉嗅觉的正常形成、维持皮肤健康、增强免疫机能、老化防止等。当体内缺乏锌时,将出现发育不全或发育迟缓、味觉障碍、骨骼生长缓慢、免疫力下降、先天性奇形等症状。日本备前化成研究开发部的研究人员,一直致力于牡蛎提取物的开发,已提供了安全性高的产品,并对其生理活性也作了研究报告。把牡蛎中所含有的有效成分——锌进行浓缩开发的而获得的产品即海产锌(marinezinc)与无机锌及从酵母来的锌原料进行了生理功能比较试验。结果表明,海产锌是人体不可缺少的含锌丰富的食物,与无机锌及其他的锌原料相比,海产锌在改善锌的缺乏症上具有出色的效果。2贝类活性多肽的生理保健功能近年的科学研究表明,生物活性肽(Bioactivepeptide)具有特殊的生理活性,主要体现在免疫活性、抗高血压、抗血脂、促生长活性、肿瘤抑制性活性等。生物活性肽常以非活性形式存在于构成蛋白质的氨基酸长连中。按其来源可分为天然存在的活性肽和蛋白酶解产生的活性肽。天然存在的活性肽包括肽类抗生素、激素等生物体的代谢产物以及生物体的组织、骨骼、肌肉、免狱系统、中枢神经系统中存在的活性肽类,这些肽类含量甚微,提取困难,很难实现产业化;化学合成肽类的技术要求高,成本昂贵,实际使用价值低。目前,从海洋生物中通过酶解制备活性肽方面的研究已在进行,并取得一定进展,从海洋贝类中制备活性多肽的研究工作也已展开。多肽类药物的研究一直是药物研究中的一个活跃领域,如何从天然动物、植物、微生物中发现并制备活性多肽物质,使之成为新药或保健功能食品,一直是肽类研究中的一个方向。通过对牡蛎的控制酶解,获得含混合多肽的酶解产物,该酶解产物具有促进神经细胞发育、增加恼细胞乙酸胆碱含量、改善中老年人记忆力等重要保健功能。另外,从牡蛎中还分离出一种具有抑制血小板聚集功能的含锌的肽。从栉孔扇贝中提取的水溶性扇贝多肽(海洋肽),相对分子质量为800—1000D,能有效的清除皮肤中的超氧负离子(3%和15%的海洋肽对超氧负离子的清除率分别为11.7%和41.8%)和羟自由基(清除率分别为8.6%和38.4%),抑制脂质过氧化,抗皮肤衰老(使用海洋肽以后,皮肤组织中的成纤维细胞和表皮平均厚度明显增加)和对淋巴细胞的保护作用。采用现代生物工程技术,从栉孔扇贝团中提取的水溶性海洋多肽,经药理试验表明,该多肽具有抗氧化损伤作用,能清除超氧负离子和羟自由基,延缓皮肤老化作用,可显著增强免疫细胞的代谢和增值,是一种有潜力的抗氧化剂和免疫细胞调节剂。另据报道,扇贝肉提取物具有显著的抗菌、抗肿瘤活性,有必要进行进一步的研究开发。另外,对文蛤肉进行控制酶解得到的混合多肽水解液,能较好的抑制高血脂中TC、TG的升高,提高HLD—C含量及抗脂肪肝作用。因此,文蛤也是制备肽类功能性食品的良好海洋资源。3利用贝类制备保健饮料及功能性调味品贝肉具有很高的营养价值和丰富的生理活性成分,是制备保健饮料及功能性调味品的理想原料。笔者等正在开展扇贝的超值综合利用方面的试验研究工作,并取得阶段性成果。在扇贝加工过程中,产生了大量的未被充分利用的副产物——如扇贝边,实际上,该物料同样含有较高的营养价值及丰富的生理活性成分,也是值得开发利用的海洋资源。经过测定,扇贝边蛋白粉与扇贝柱的氨基酸含量分别为83.84%和76.15%,两者氨基酸的组成比例基本一致,其中甘氨酸、谷氨酸及天门冬氨酸含量较高。笔者等以扇贝边为原料,采用生物酶解技术及膜分离技术,制备出富含牛黄酸、多肽及氨基酸的纯天然保健产品和海鲜调味品。该制品可以是浅棕黄色的液状、深棕色的浓缩液或者是浅黄色的粉末等系列,前一种制品可作为保健饮料,后两种制品可作为功能性海鲜调味品或作为其它调味品的基料。经过适当浓缩的扇贝边酶解液的氨基酸构成及卫生质量检测结果如表1。从表1可以看出,该制品具有如下特点:①氨基酸的含量高,尤其是其中的必需氨基酸约占全部氨基酸的一半;②牛黄酸、谷氨酸、甘氨酸和胱氨酸等活性氨基酸的含量高;③含有多肽类分子(分布见下图);④重金属含量及微生物指标均符合国家食品卫生质量标准;⑤该制品色泽棕红,澄清透明,有海产品特有的鲜香味,且香味醇厚,回味感强。甘氨酸在红细胞的物质代谢过程中起重要作用:甘氨酸和铁是合成血红素的基本原料;甘氨酸和半胱氨酸能保护细胞膜中含巯基(-SH)的蛋白质和酶不被氧化,对维持红细胞正常功能和寿命具有重要意义;高含量的牛黄酸、谷氨酸、甘氨酸和胱氨酸的协调作用,将提高细胞的防毒害、抗癌及抗衰老机能。牛黄酸是一种氨基磺酸,具有抗高血压、抗动脉粥样硬化以及抗心动时常、改善充血性心力衰竭以及促进大脑发育等功效。将酶解的扇贝边超滤透过液经过SephadexG-15(瑞典Pharmacia产品)凝胶过滤柱进行多肽分子量分布的测定,用杆菌肽(