谷胱甘肽性質(zhì)、用途與生產(chǎn)工藝
谷胱甘肽是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸通過肽鍵縮合而成的三肽化合物，是哺乳動物細胞中抗氧化脅迫最重要的低分子硫醇。在1921年被發(fā)現(xiàn),1930年確定化學(xué)結(jié)構(gòu),美國著名營養(yǎng)保健專家艾爾·敏德爾博士稱谷胱甘肽為三倍效能的抗衰老氨基酸，又被稱為大自然的抗氧化大師，外觀為無色透明細長粒狀晶體，溶于水、稀醇、液氨、二甲基甲酰胺，不溶于乙醇、醚、丙酮。固體時其性狀穩(wěn)定，其水溶液在空氣中易被氧化為氧化型谷胱甘肽，廣泛存在于面包酵母、小麥胚芽、動物肝臟、雞血、豬血、西紅柿、菠蘿、黃瓜中，其中以小麥胚芽和動物肝臟中最高，含量高達100～1000mg/100g。具有抗氧化、清除自由基、解毒、增強免疫力、延緩衰老、抗癌、抗放射線危害等功能。也有助于白血細胞殺死細菌，防止維生素C和E氧化，預(yù)防中風(fēng)和白內(nèi)障形成。此外，谷胱甘肽還有綁定致癌物，將它們通過尿液排出體外的作用。
肝臟是人體最重要的解毒器官，其內(nèi)所含豐富的谷胱甘肽(GSH)對肝臟的合成、解毒、雌激素滅活等功能起保護作用。是人體抵消自由基損害的首要抗氧化劑，自由
基是導(dǎo)致衰老和疾病的促成因子。當肝臟受到損傷，比如患有各種肝病時，人體將消耗大量的GSH來幫助受傷的肝臟進行自我修復(fù)和解毒，從而引起體內(nèi)的谷胱甘肽
大幅度減少。而這個時候我們需要服用一些谷胱甘肽類藥物，有利于受傷的肝臟進行自我修復(fù)。因而，谷胱甘肽類藥物適用于病毒性肝炎(如甲肝、乙肝等)、酒精
性肝病、藥物性肝病、脂肪肝等肝臟疾病，是肝病患者的護肝良藥。
谷胱甘肽(Glutathione，GSH)是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸通過肽鍵縮合而成的三肽化合物，化學(xué)名為γ-L-谷氨酰-L-半胱氨酰-甘氨酸，其結(jié)構(gòu)式如圖1所示。從圖中結(jié)構(gòu)式可知，GSH與其他肽及蛋白質(zhì)有所不同，它的分子中有一特殊肽鍵，是由谷氨酸的γ-羧基(—COOH)與半胱氨酸的α-氨基-(—NH2)縮合而成的肽鍵。
圖1：谷胱甘肽(GSH)的化學(xué)結(jié)構(gòu)式
谷胱甘肽生物合成是直接由其合成酶系控制，而非像蛋白質(zhì)合成一樣是在核糖體上進行的，谷胱甘肽的生物合成包括下列兩個反應(yīng)，如圖2所示。
圖2：谷胱甘肽的合成
早在1921年Hopkins首先發(fā)現(xiàn)谷胱甘肽，就將谷胱甘肽分為還原型(GSH)和氧化型(GSSG)兩類。GSH存在于所有生物細胞中，而以酵母、小麥胚芽和動物肝臟中的含量極高，達100～1000mg/100g。據(jù)最近資料報道，S.cerevisiae JN-5-8菌株GSH含量可達3058mg/100g。在干酵母中以氧化型谷胱甘肽存在，而人紅細胞中幾乎全部是還原型谷胱甘肽，GSH可以在紅細胞內(nèi)合成。谷胱甘肽分子中含有一個活潑的巰基—SH，易被氧化脫氫，兩分子的還原型谷胱甘肽(GSH)脫氫變?yōu)橐环肿拥难趸凸入赘孰?GSSG)。氧化型中兩個三肽由二硫鍵連在一起，在生物體中起重要生理功能作用的是還原型谷胱甘肽，GSSG需還原成GSH才有生理活性。
谷胱甘肽的分子量為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、液氨和甲基甲酰胺，而不溶于醇、醚和丙酮。生物體內(nèi)只有GSH才具有生理活性，而GSSG需還原后才能發(fā)揮其重要的生理功能。GSH在高水分活性下不易保存，只有將水分活性控制在0.3以下才能夠長期穩(wěn)定保存。有研究顯示，在含有GSH的維生素C水溶液(pH3.3)中，由于有維生素C的強還原作用，溶液中的GSH不會氧化為GSSG，但其分解速度卻加快；而存在于維生素C水溶液中的GSSG也不會轉(zhuǎn)變?yōu)镚SH，且保存穩(wěn)定性很好。并且經(jīng)口攝入的GSSG在小腸上部可被還原為GSH，在小腸上皮細胞表面經(jīng)γ-GTP(將GSH分解為谷氨酸與Cys-Gly)及二肽酶的作用而被吸收，同樣可以發(fā)揮其重要的生理功能。
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谷胱甘肽廣泛存在于動、植物中，在面包酵母、小麥胚芽和動物肝臟中的含量極高，達100～1000mg/100g；在人和動物的血液中含量也較豐富，如人血液中含26～34mg/100g、雞血中含58～73mg/100g、豬血中含10～15mg/100g、狗血中含14～22mg/100g。許多蔬菜、薯類和谷物中也含有GSH (見表1)。
1、加入到面制品中，可起到還原作用。不僅使制造面包的時間縮短至原來的二分之一或三分之一，勞動條件大幅度改善，并起到食品營養(yǎng)的強化作用及其他功能。
2、將其加入到酸奶和嬰幼兒食品中，相當于維生素C，可起到穩(wěn)定劑的作用。
3、將其拌到魚糕中，可防止色澤加深。
4、加到肉制品和干酪等食品中，具有強化風(fēng)味的效果。
洋蔥、大蒜、西紅柿、魚、蝦、羊肉、辣椒。
還原型谷胱甘肽(GSH)是細胞內(nèi)一種重要物質(zhì)，由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸組成，含有巰基，為維持細胞生物功能發(fā)揮重要作用，具有多種生化功能，包括參與三羧酸循環(huán)及糖代謝，是甘油醛磷酸脫氫酶和磷酸丙糖脫氫酶的輔酶，能激活多種酶，促進糖、脂肪及蛋白質(zhì)代謝，影響細胞的代謝過程；通過巰基與體內(nèi)的自由基和親電子基結(jié)合，轉(zhuǎn)化為容易代謝的酸類物質(zhì)，加速自由基的排泄，使細胞免受損，減輕化療、放療的毒性作用，保護腎小管免受順鉑的損害。GSH可與親肝毒物結(jié)合，保護肝臟的合成、解毒、滅活激素等功能，促進膽酸代謝，有利于消化道吸收脂肪及脂溶性維生素。適用于減輕化療、放療，尤其是大劑量化療時的毒性作用；或用于治療各種低氧血癥，如急性貧血、急性呼吸窘迫綜合征、敗血癥等；可用于肝臟疾病，包括病毒性、藥物性、乙醇性及其他化學(xué)毒性引起的肝臟損害的治療。此外還原型谷胱甘肽還可用于有機磷、氨基或硝基芳香化合物中毒的輔助治療。對急性藥物性腎損傷、尿毒癥、糖尿病并發(fā)癥和神經(jīng)病變亦有治療作用。
谷胱甘肽有廣譜的解毒作用，能與進入機體的有毒化合物如丙烯腈、氟化物、一氧化碳、重金屬離子或致癌物質(zhì)等相結(jié)合，并促進其排出體外，可用于上述物質(zhì)中
毒癥的治療。
有抗過敏作用，能治療人體內(nèi)乙酰膽堿、膽堿酯酶的失衡引起的過敏。
有保護肝臟、抑制脂肪肝形成的作用，不僅可作護肝劑，而且能作飼料添加劑，有對魚、牛的護肝作用。在養(yǎng)殖中由于過密放養(yǎng)與飼料不潔往往導(dǎo)致魚、乳牛中出
現(xiàn)肝功能障礙，加入谷胱甘肽能改善肝功能。
在谷胱甘肽結(jié)合中，谷胱甘肽經(jīng)谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶的催化與外源化學(xué)物或其代謝產(chǎn)物結(jié)合，從而降低毒性和增大極性，是生物轉(zhuǎn)化中一個較重要的解毒途徑。當適合于這一反應(yīng)的外源化學(xué)物劑量較大時，可能使谷胱甘肽耗竭，出現(xiàn)代謝飽和(metabolic saturation)，從而在單位時間內(nèi)結(jié)合的量不再隨該外源化學(xué)物劑量增加而增加。于是該相應(yīng)外源化學(xué)物的毒性大增，其劑量反應(yīng)曲線與低劑量時極不致，其毒物動力學(xué)也表現(xiàn)為非線性動力學(xué)。谷胱甘肽耗竭不一定單是某種外源化學(xué)物劑量過大，也可能因另一種外源化學(xué)物競爭該結(jié)合作用，或因營養(yǎng)低下或組織損傷使谷胱甘肽供應(yīng)減少。任一情況產(chǎn)生的谷胱甘肽耗竭都可使本來耐受的劑量產(chǎn)生毒作用。
人體內(nèi)的許多生化反應(yīng)都是酶催化反應(yīng)，這些酶大部分以巰基作為活性基團，巰基的狀態(tài)決定了酶活性的激活與抑制。谷胱甘肽是這些酶在細胞內(nèi)的天然激活劑,
所含有巰基能將人體細胞新陳代謝生成的H2O2還原成H2O，清除人體內(nèi)的自由基。自由基會損傷細胞膜，促進機體衰老，并誘發(fā)腫瘤或動脈硬化。對人體細胞有防過氧化作用，還能改善皮膚的抗氧化能力，使皮膚產(chǎn)生光澤。人體衰老、感染、中毒、外源性毒素、氧化應(yīng)激、親電化合物攻擊都可以使細胞漿內(nèi)的GSH水平會降低，此現(xiàn)象發(fā)生在細胞凋亡非常早的階段，在凋亡早期能觀測到其降解過程，因此檢測谷胱甘肽的水平可以早期判斷和檢測凋亡。
谷胱甘肽有消除氧化脂質(zhì)生成的功能，并有抗油脂氧化作用，還可防止呈味核苷酸（肌苷酸、鳥苷酸）食品（魚糕、香腸、醬油等）中的呈味核苷酸分解而失去鮮厚味。
自1938年發(fā)表了用酵母制備還原型谷胱甘肽（GSH）的最早專利之后，此后又有大量專利申請?？偟恼f來，目前GSH的制備方法有溶劑萃取法、酶法、發(fā)酵法和化學(xué)合成法四種。目前主要從培養(yǎng)高含量GSH酵母中提取，國內(nèi)生產(chǎn)廠家有上海酵母廠以及多家院校、研究單位正在試制開發(fā)，國外重要生產(chǎn)廠家有J.T.Baker、BDH、Fluka、E.Merck、Riedel-de Haen、Siqma及日本和光純藥等公司。
萃取法和酶法大多以小麥胚芽為原料，通過添加適當溶劑或結(jié)合用淀粉酶、蛋白酶處理，再經(jīng)離心、分離和精制而成。其工藝流程簡單，見下圖4。
圖4：從小麥胚芽中提取谷胱甘肽的工藝流程
通過生物技術(shù)途徑制備谷胱甘肽有兩種方法，一種是選育富含GSH的高產(chǎn)酵母菌株，再由此分離提取制得，圖5給出簡單的工藝流程。另一種方法是通過培養(yǎng)富含GSH 的綠藻，再用與酵母相似的方法提取。
圖5：從酵母細胞中提取谷胱甘肽的工藝流程
參考質(zhì)量標準
外觀:白色粉末
純度(HPLC) ≥98.0%
醋酸根含量≤12.0%
水分含量≤8.0%
肽含量≥80.0%
內(nèi)毒素≤50EU/mg
氨基酸組成分析≤±10%
用途
谷胱甘肽可用作生化試劑、解毒藥，主要用于重金屬、丙烯腈、氟化物、一氧化碳及有機溶劑等中毒處理。
用途
還原型谷胱甘肽是一種小分子的肽，大量存在于生物體中，尤其是肝細胞中，有保護肝細胞膜，促進肝酶活性的作用，并與眾多有毒化學(xué)物質(zhì)結(jié)合起到解毒的作用。對藥物中毒，酒精中毒等各種原因引起的肝臟所傷，肝硬化等疾病有很好的療效。
用途
具有抗氧化、清除自由基、解毒、增強免疫力、延緩衰老、抗癌、抗放射線危害等功能。
用途
在細胞代謝和突發(fā)性呼吸期間形成的活性氧還原中發(fā)揮重要作用的內(nèi)源性抗氧化劑。谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶催化谷胱甘肽硫醚與異生物、白三烯和其他具有親電中心的分子的形成。谷胱甘肽還與蛋白質(zhì)中半胱氨酸殘基形成二硫鍵。通過這些機制，它可具有降低抗癌劑效用的奇異效果。
谷胱甘肽
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