第六章 自由基清除剂及其加工技术.ppt

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1、第六章 自由基清除剂及其加工技术,了解自由基的概念和对人体的危害 掌握几种常见自由基清除剂的结构和生理功能 了解国内外自由基清除剂的种类及作用机理 掌握几种常见自由基清除剂制备的方法和要点,第一节 自由基清除剂种类和作用机理,自由基的概念及其对人体的影响 任何包含一个或多个未成对电子并能独立存在的原子或基团。 氢自由基、超氧阴离子、羟自由基、烷氧基、氢过氧基、单线态氧。 过氧化氢是活性氧，有高反应性，可促进自由基生成，称自由基关联物质。,氧的损伤氧分子轨道有两个未成对电子，很易转变为自由基或活性氧。 氧化应激生物体内氧化与抗氧化失去平衡。 氧化应激原因营养不良造成膳食抗氧化剂耗竭；活性氧自由基

2、产生过多。,自由基处于产生与清除的动态平衡体内物质和能量的转化（氨基酸的氧化等）；维持在一个适当水平（破坏细胞结构）。 自由基引发并参与脂质过氧化作用。 改善膳食（减少脂肪、增加水果蔬菜和谷物），食物抗氧化剂的积累，延迟或预防疾病。,自由基清除剂的种类和作用机理 能清除体内自由基或能阻断自由基参与氧化反应的物质。 非酶类清除剂抗氧化剂（VE、VC、胡萝卜素、还原型谷胱甘肽）。 酶类清除剂抗氧化酶（超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化酶）。,抗氧化酶能清除活性氧的酶。 非酶类清除剂抗氧化剂：食品和药物中的抗氧化成分；自由基清除剂：能清除自由基实现抗氧化作用的物质；,自由基清除剂只有在足够浓

3、度时才起作用； 清除剂只有在产生自由基的位置附近才能起作用； 清除剂与自由基反应后本身会成为新自由基，这个新自由基的毒性应小于原来的才能起防护作用。,第二节 黄酮类化合物,黄酮类化合物的结构及生理功能 黄酮类化合物的结构 基本母核：2-苯基色原酮类化合物； 黄酮、黄酮醇，人体每天从食物中摄取可达1g； 二氢黄酮、二氢黄酮醇类、异黄酮、二氢异黄酮、双黄酮类、查尔酮类、橙酮类、黄烷醇类、花青素、新黄酮类。,黄酮类化合物的生理功能 清除自由基与超氧阴离子反应阻止自由基反应的引发，与铁离子络合阻止羟基自由基的生成，与脂质过氧化基反应阻止脂质过氧化过程。,调节免疫功能 增强巨噬细胞吞噬能力和自然杀伤细胞

4、活性； 增加抗体产量，调节体液免疫功能和细胞免疫功能； 通过血脑屏障吸收活性自由基，起抗衰老作用。,保护心血管系统 能影响血管的脆性和渗透性，改善血液循环状态，增加寇脉流量； 选择性地与血管壁上的血栓结合，起抗血栓形成作用； 防治血管老化和脑血管供血不足作用；,抗癌作用 致癌物(苯、苯并芘、亚硝基化合物)，由惰性物经生物转化成的高活性物质，能破坏细胞结构，引发疾病，转化中产生一些自由基中间物，进一步形成活性很强的羟基自由基和单线态氧，引发癌症。 黄酮类化合物作为寻找有效抗癌活性物质。,抗炎作用具有抗病原微生物、抗炎症、抗感染作用。 保护肝脏作用能促进组织再生，修复内脏器官的病变组织。 调节内分

5、泌功能植物激素异黄酮，具有抗雌激素作用。,抗菌及抗病毒作用木犀草素、黄芩素有抗菌作用。 解痉作用解除平滑肌痉挛作用，如异甘草素、黄豆甘原。,黄酮类化合物的制备工艺 原料豆类：大豆；水果类：山楂、葡萄柚、蔷薇果、柑桔、柠檬、红桔、樱桃、李；蔬菜类：花茎甘蓝、洋葱、番茄；沙棘、茶叶、葡萄酒、蜂蜜、啤酒、咖啡；,减压蒸馏法 水中有一定溶解度，易溶于甲醇、乙醇、醋酸乙酯等有机溶剂。 用热水浸提出多糖、脂类及黄酮类化合物等可溶性成分，再用有机物溶剂进一步提纯。,树脂柱纯化法 离子交换树脂是一种不溶性高分子物质，对溶液中的离子具有选择吸附能力; 适宜的树脂，极性相近的黄酮类被吸附在树脂柱内，得到富集、纯化

6、，用洗脱剂洗脱。,碱提取酸沉淀法 黄酮苷类不溶于酸性水，易溶于碱性水; 在提取液中加酸，黄酮苷类即可沉淀析出。 简便易行，如芦丁、橙皮苷、黄芩苷的提取。,超声波提取破坏植物细胞壁，使细胞内有效成分大量溶于有机溶剂，提高提取效率。 超临界CO2提取,黄酮类化合物的应用 植物提取液直接制取功能食品。 提取液经浓缩、分离纯化、干燥，制取高纯度的黄酮化合物，用于食品抗氧化剂和制造功能食品。 饮料中应用 葛根黄酮功能饮料：2030倍的水量浸提；,精制后的产品，添加入果汁中，再调配。 焙烤食品的应用面包、桃酥等。 小吃食品的应用冰淇淋、绿豆糊、黑米糊等。 其他食品中的应用奶粉、糖果、植物油等。,酶解-溶剂

7、法提取罗汉果中黄酮类物质 研究酶法与溶剂提取相结合提取罗汉果中黄酮类化合物的工艺条件； 通过正交试验找出纤维素酶法及溶剂提取的最佳工艺条件。,罗汉果的果实和叶含有罗汉果三萜皂苷，还含有大量的果糖、黄酮类化合物、十多种人体必需氨基酸、脂肪酸、维生素C、微量元素等。 酶法提取：根据植物药材细胞壁的构成，利用酶反应所具有的高度专一性等特点，选择相应的酶，将细胞壁的组成成分水解或降解，破坏细胞壁的结构，使有效成分充分暴露出来，溶解、混悬或胶溶于溶剂中，达到提取细胞内有效成分的目的的提取方法。,提取工艺流程 罗汉果粉碎、过目一定量的原料加溶剂酶解过滤一次提取物浓缩乙醇沉淀石油醚萃取乙酸乙酯萃取罗汉果黄酮

8、类物质 对酶解温度、酶解时间、酶的浓度及pH等影响因素进行四因素三水平的正交试验。,无水乙醇沉淀除去溶液中的多糖、蛋白质等大分子物质，石油醚为萃取剂除去溶液中的脂溶性色素等，乙酸乙酯可萃取出罗汉果黄酮。 用正交试验确定无水乙醇、石油醚、乙酸乙酯的用量，确定分离纯化的工艺条件。,纤维酶酶解条件的正交因素表,酶解温度影响最大。 各影响因素的作用强度依次为：ACDB。,溶剂提取条件的正交因素表,乙酸乙酯用量的影响最大。 各影响因素的作用强度依次为：乙酸乙酯石油醚乙醇。,提取物的紫外光谱分析,在250nm、320nm处均有吸收峰，在黄酮类化合物紫外吸收范围内，所得的产物为罗汉果黄酮类化合物。 该方法的

9、提取率要比一般的提取方法的提取率高。,传统的提取方法，温度高，收率低，成本高，消耗大量的溶剂，会造成对环境的污染。 酶制剂具有专一性、特异性，在常温、常压条件下就能起催化作用，能有效地提高植物药中的有效成分的含量，减少污染物的排放，能真正实现“绿色中药工业”。,第三节 茶多酚,茶多酚的结构及其生理功能 茶多酚的结构 儿茶素类、黄酮、黄酮醇、花青素酚酸、缩酚酸。 儿茶素类化合物，占茶多酚总量70%。,茶多酚的生理功能 清除自由基、增强机体免疫力当L-表没食子儿茶素没食子酸酯浓度为0.006mg/ml，对超氧阴离子消除率达98%；当浓度为0.1mg/ml，对羟自由基消除率达99.9%。,抗衰老作用

10、提高SOD活性，减低细胞的脂质过氧化物，延缓肌脂褐素形成，起抗衰老延寿作用。 抗辐射作用 抗癌作用 消炎、抑菌及抗病毒作用没食子酸酯有抑制伤寒、副伤寒、霍乱和痢疾,维持正常血管功能 防龋齿作用有杀死龋齿细菌。,茶多酚的制备工艺 沉淀萃取法提取 水溶液将茶多酚浸提； 利用茶多酚能与Bi2+、Ca2+、Hg2+、Sb3+等金属离子产生络合沉淀，将茶多酚从含茶多酚的水浸提液中分离出来； 用酸转溶，用乙酸乙酯抽提。,溶剂萃取法 利用茶多酚及其杂质在不同溶剂中溶解度的不同； 用溶剂去杂或抽提。,粗制品的纯化 粗制品溶于水，用乙醚萃取，乙醚层减压回收，干燥即得较纯茶多酚； 水层用乙酸乙酯反复萃取，除去水层

11、，收集乙酸乙酯层； 将乙酸乙酯溶液层减压低温浓缩，干燥，得茶多酚初级氧化聚合物。,茶多酚的应用 饮料 茶叶软饮料、发酵酒饮料等。 茶多酚添加量为250mg/mL。 小吃食品 冷冻制品（雪糕、冰淇淋）；糖果（硬糖、奶糖、水果糖、口香糖）。,糕点食品中面包、饼干、桃酥、羊羹、云片等。添加量：茶多酚150200mg/mg食品 茶膳中茶叶挂面、茶叶汤面、茶叶馒头、茶叶紫菜浇饭,第四节 超氧化物歧化酶,超氧化物歧化酶的基本特性及生理功 超氧化物歧化酶的组成和分类 Cu,Zn-SOD， 绿色； Mn-SOD，紫色； Fe-SOD，黄褐色。,超氧化物歧化酶的主要理特性 等电点pH46，偏酸性，酸性蛋白； 对

12、热、pH和蛋白水解酶的稳定性好。,超氧化物歧化酶的物化特性和生理功能 延缓由于自由基侵害引起的衰老现象 自由基引起机体衰老的机制： 生物大分子的交联聚合和脂褐素积累； 器官组织细胞的死亡和癌变； 免疫力降低。,治疗由自由基损伤而诱发的疾病 消除肌肉疲劳 提高人体的抵抗力,超氧化物歧化酶的制备 原料动物：牛血、猪血、马血、兔血、蛋黄、 鸭血、猪肝、牛乳等；植物：剌梨、大蒜、小白菜、饭豆等；微生物：酵母菌。,沉淀法 热稳定性好，温度低于80，短时间热处理酶活力损失不大，一般杂蛋白在高于55易变性沉淀。 酶蛋白在等电点时，溶液中的静电荷为零，酶蛋白的溶解度最小而沉淀下来。,粗酶溶液中加入一些弱极性有

13、机溶剂（丙酮），改变溶液的介电常数，使不同种类的蛋白质的溶解度产生不同程度的下降； 可以把超氧化物歧化酶和其他的杂蛋白分开。,离子交换层析法 离子交换剂为固定相，液体为流动相的系统中进行。 等电点在46之间，pH7.0时带负电，能被阴离子交换剂吸附， 根据离子交换剂对蛋白质结合力差异，用具有一定离子强度流动相进行洗脱，就可和其他杂蛋白分开。经透析，冷冻干燥。,盐析法和金属螯合亲和层析法 盐的浓度增高到一定数值时，水活度降低； 蛋白质分子表面电荷逐渐被中和，水化膜逐渐被破坏； 引起蛋白质分子间相互聚集从溶液中析出。 一定浓度范围的盐浓度(如1%25%饱和度硫酸铵)，使部分杂质呈“盐析”(沉淀)状

14、态。,有效成分呈“盐溶”(溶解)状态； 离心分离得上清液，选择一定浓度范围的盐浓度(如25%60%饱和度的盐溶液)； 使SOD呈盐析状态，另一部分杂质呈盐溶状态； 离心收集的沉淀为初步分离制备的SOD。,亲和层析 把对SOD具有识别能力的配体Cu2+以共价键的方式固化到含有活化基团基质如壳聚糖上，然后装入层析柱； SOD粗酶液通过该柱量，由于静电引力，结构互补效应等作用使其被吸附，而无亲和力或非特异吸附的物质被起始缓冲液洗涤出来。,改变起始缓冲液的pH，或增加离子强度，或加入抑制剂等； 把SOD解离下来。 这一操作可把SOD和杂蛋白分开。,酵母发酵法 酵母菌种进行摇瓶培养； 离心收集菌体，悬浮

15、于磷酸钾缓冲液中，超声波破壁，离心除去残渣，得粗酶提取液； 经盐析和柱层析得酵母SOD。,超氧化物歧化酶的修修饰工艺 硬脂酸修饰法 硬脂酸活化成硬脂酰氯； 在一定条件下对SOD分子中的赖氨酸氨基进行修饰，提高了其稳定性。,糖酯修饰法一定条件下，将葡萄糖酸内酯与超氧化物歧化酶上赖氨酸的氨基结合，提高其稳定性。 聚乙二醇修饰法一定条件下，经活化的聚乙二醇对SOD非活性部位上赖氨酸的氨基进行修饰，增强SOD对环境的稳定性。,超氧化物歧化酶的应用SOD作为药物在临床上被广泛应用，研究证明经口摄入SOD是有效的，为SOD应用于功能食品的开发提供理论依据。 欧、美、日等发达国家和地区SOD保健食品已被消费

16、者广泛接受。,保健品 SOD有清除细胞中超氧阴离子的作用。 具有防病、抗衰老的SOD潜在的市场容量及经济价值巨大。 国内外已有不少添加SOD的抗衰老的保健品。,药品 作为药物有三个特殊的作用，抗炎、抗超氧化物和抗病毒。 SOD是国际医学界公认的唯一能清除人体细胞中自由基的酶，具有极强的抗氧化、防辐射、消炎、防衰老和抗癌作用，治疗高压氧中毒、肺气肿、糖尿病、肝病等病症效果明显。,自身免疫性疾病类风湿关节炎，结肠炎，皮肌炎及肺气肿等。特别是治疗顽固性风湿性关节炎、慢性多发性关节炎。 抗辐射、抗肿瘤具有保护DNA，蛋白质和细胞膜，使其免遭O2引起的破坏作用，用于良性肿瘤辅助治疗、恶性肿瘤预防、防止癌

17、细胞扩散方面及放射治疗后的并发症等。,抗氧化治疗氧中毒，心肌缺氧及某些心血管疾病，用作早产婴儿的氧中毒症的解毒药。 延缓机体的衰老生物体内的SOD含量与其寿命有密切关系，SOD能增强免疫力、延缓老年斑的出现、防止和消除色素沉着。,为药用酶，在美国、德国、日本等国已有产品。 食品 作为食品添加剂用于糕点、饮料等，形成一种独具特色的保健食品。 SOD奶粉、SOD胶丸、SOD啤酒等；SOD口服液，添加量为5U/mL。牛乳的SOD含量为3.2U/mL。,作为保健食品可申报的功能有：免疫调节、调节血脂、调节血糖、调节血压、抗突变、抗疲劳、抑制肿瘤等。 SOD苹果 原有天然风味和营养成分不破坏的前提下，用

18、微生态生物工程技术对自然生长过程中的苹果进行特殊处理而开发的富集SOD酶的功能苹果。,食用SOD苹果，对炎症、高血压、心脏病、癌症等疾病及辐射、化疗损伤有预防和辅助治疗作用。 SOD苹果是SOD功能食品开发方面的一大突破，人们在食用新鲜绿色食品的同时，又获得保健食品疗效，价格又低于一般保健品及口服液、胶囊等。,日用化工品 日用化工品的成份之一。 具有抗氧化，消除色素沉淀作用，改善皮肤细胞的微循环，阻止脸部色斑的形成，祛除细小皱纹，增加肌肤弹性，延缓衰老。 对清除面部黄褐斑，黑斑，老年斑有独特效果。 添加SOD的化妆品（大宝SOD蜜等）倍受女士们的青睐。,烟酒 香烟经SOD处理，可以去除焦油及尼古丁。 报道，日本已生产出低焦油含量的SOD卷烟。,