谷胱甘肽簡介

谷胱甘肽之老陽三干創(chuàng)作1.創(chuàng)作時間：二零二一年六月三十日界說谷胱甘肽(glutathioneGSH)CAS號：70-18-8.谷胱甘肽是一種存在于自然界中的氨基酸復(fù)合物 ，由谷氨酸、半胱氨酸、甘氨酸等三種氨基酸組合而成的寡肽.谷胱甘肽在體內(nèi)以兩種形態(tài)存在，即還原型谷胱甘肽和氧化型谷胱甘肽(oxidizedglutathione,簡稱GSSG).通凡人們所指的谷胱甘肽是還原型谷胱甘肽.還原型谷胱甘肽很容易被氧化，兩分子谷胱甘肽的活潑巰基氧化脫氫后以二硫鍵相連獲得的二聚體，即是氧化型谷胱甘肽.其中只有還原型谷胱甘肽才具有生理活性，而生物體內(nèi)的氧化型谷胱甘肽需經(jīng)還原后才華發(fā)揮生理功能.結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)谷胱甘肽是一種白色晶體，化學(xué)名為Y-L-谷氨酰-L-半胱氨酰-甘氨酸，其結(jié)構(gòu)如圖1所示.相對分子質(zhì)量為307.33,熔點是192?195°C(分解)，等電點為5.93.比旋光度[a]D20為+17.60°(C=0.05,H2O)，易溶于水、稀醇、液氨和二甲基甲酰氨，不溶于乙醚和丙酮.谷胱甘肽固體較為穩(wěn)定，而水溶液在空氣中易被氧化，谷胱甘肽在高水分活度下不容易保管，只有將水分活度控制在0.3以下才華長期穩(wěn)定保管.生理功能谷胱甘肽是細(xì)胞內(nèi)存在最豐富的小分子硫醇類化合物，其分子中含有一個特異的Y-肽鍵，由谷氨酸的Y-羧基與半胱氨酸的a-氨基縮合而成，而且半胱氨酸側(cè)鏈基團(tuán)上連有一個活潑巰基，是谷胱甘肽許多重要生理功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ).4.1抗氧化作用還原型谷胱甘肽結(jié)構(gòu)中含有一個活潑的巰基一SH,易被氧化脫氫.它在體內(nèi)能夠呵護(hù)許多卵白質(zhì)和酶等分子中的巰基不被如自由基等有害物質(zhì)氧化，讓卵白質(zhì)和酶等分子發(fā)揮其生理功能.同時清除自由基.機體內(nèi)新陳代謝發(fā)生的許多自由基會損傷細(xì)胞膜，毀壞免疫系統(tǒng)，侵襲生命年夜分子，增進(jìn)機體衰老，并誘發(fā)腫瘤或動脈粥樣硬化的發(fā)生.由此，谷胱甘肽具有抗衰老和強化免疫系統(tǒng)等作用.4.2整合解毒作用谷胱甘肽半胱氨酸上的巰基為其活性基團(tuán)（故谷胱甘肽常簡寫為G-SH），易與碘乙酸、芥子氣（一種毒氣）、鉛、汞、砷等重金屬鹽或致癌物質(zhì)等相結(jié)合，并增進(jìn)其排出體外，起到中和解毒作用.4.應(yīng)用4.1谷胱甘肽在臨床上的應(yīng)用谷胱甘肽在臨床上有廣泛的作用，對細(xì)胞有呵護(hù)作用，可防止紅細(xì)胞溶血，從而減少高鐵血紅卵白的損失；抑制脂肪肝的形成，改善中毒性肝炎和感染性肝炎的癥狀；對丙烯臘、氟化物、一氧化碳、有機溶劑、重金屬等中毒具有解毒作用；對缺氧血癥的不適、惡心、嘔吐、瘙癢等癥狀以及由于肝臟疾病引起的其它癥狀具有緩解作用；維持乙酰膽堿，膽堿脂酶的平衡，起到抗過敏作用；對放射性治療、放射性藥物、腫瘤藥物引起的白血球減少以及由于放射性治療或藥物引起的骨髓組織發(fā)炎等能起到呵護(hù)作用；可以抑制進(jìn)行性白內(nèi)障及控制角膜和視網(wǎng)膜疾病的發(fā)展；可以防止皮膚色素堆積，改善皮膚光澤；最近發(fā)現(xiàn)谷胱甘肽具有抗艾滋病病毒的功效.4.2谷胱甘肽在食品工業(yè)中的應(yīng)用谷胱甘肽現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于食品加工的各個領(lǐng)域，在調(diào)味食品中，谷胱甘肽與L-谷氨酸鈉、核酸等腥味物質(zhì)或它們的混合物共存時，具有很強的肉類風(fēng)味；將谷胱甘肽用于肉食類、魚類和海鮮類食品中可抑制核酸分解、強化食品風(fēng)味、延長保鮮期；在奶制品中添加谷胱甘肽可強化風(fēng)味、提高奶酪質(zhì)量，防止酪卵白的褐變；將谷胱甘肽加入酸奶和嬰兒食品中相當(dāng)于維生素C起穩(wěn)定作用；由于谷胱甘肽具有氧化還原性，因此將谷胱甘肽加入面制品中，在起到還原作用的同時還能強化氨基酸；利用谷胱甘肽能夠防止色素堆積的作用，在水果罐頭中加入谷胱甘肽可防止水果的褐變；將它制成份歧類型的功能性食品，如將其添加到飲料、嗜好品（糖果）、乳制品、面類制品和發(fā)酵食品中作為保健和營養(yǎng)強化劑，還可用于孕婦、哺乳幼兒、病人的口服保健品，在日本，谷胱甘肽被認(rèn)為是21世紀(jì)最有希望的保健食品之一.4.3谷胱甘肽在植物生產(chǎn)中的應(yīng)用谷胱甘肽在飼料工業(yè)應(yīng)用尚較少，僅有少量報道：GSH用于提高牛冷凍精液的活力和受胎率；添加蛋氨酸維持血漿中的GSH水平可增強雛雞抗球蟲感染能力，解除黃曲霉毒素B1對雛雞的毒性；解除水產(chǎn)植物因一些毒素引起的中毒癥.GSH具有清除自由基和解毒，增進(jìn)氨基酸轉(zhuǎn)運，呵護(hù)胃腸黏膜，提高免疫力，介入卵白質(zhì)合成與降解，調(diào)節(jié)基因的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄，調(diào)節(jié)細(xì)胞生長等多種生物學(xué)功能.因而，GSH在植物生產(chǎn)中將具有良好的應(yīng)用前景.制備谷胱甘肽的制造方法主要有溶劑萃取法、化學(xué)合成法、生物發(fā)酵法和酶法.早期谷胱甘肽生產(chǎn)年夜多采和化學(xué)用溶劑萃取法合成法，目前主要以生物發(fā)酵法（尤其是酵母發(fā)酵法）生產(chǎn)制取.化學(xué)合成法和酵母發(fā)酵法生產(chǎn)谷胱甘肽現(xiàn)已工業(yè)化，酶法生產(chǎn)正在廣泛研究，還沒有工業(yè)化生產(chǎn).5.1萃取法萃取法主要以富含GSH的動、植物組織和酵母為原料，通過添加適當(dāng)?shù)娜軇┗蚪Y(jié)合淀粉酶、卵白酶處置，再分離精制而成.植物種子胚芽，動、植物組織，酵母都可作為原料進(jìn)行提取，但以酵母作原料居多.萃取法生產(chǎn)谷胱甘肽中所用的酵母一般都未經(jīng)選育和遺傳特性上的改造，谷胱甘肽含量很低，僅為0.5%?1.0%(干重)，加上生產(chǎn)步伐繁雜，使得該法總收率很低，若用作藥品或試劑，還需離子交換、凝膠過濾等步伐進(jìn)一步分離純化.萃取法生產(chǎn)谷胱甘肽已被化學(xué)合成法和生物發(fā)酵法所替代.5.2化學(xué)合成法自還原型谷胱甘肽被發(fā)現(xiàn)和說明化學(xué)結(jié)構(gòu)以后，就有學(xué)者致力于其化學(xué)合成的研究，化學(xué)合成法制備谷胱甘肽所使用的主要原料有谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸.目前谷胱甘肽的化學(xué)合成法生產(chǎn)工藝較成熟，但它存在本錢高、反應(yīng)步伐多、反應(yīng)時間長、把持復(fù)雜等缺點，而且發(fā)生的消旋體需要光學(xué)拆分，分離十分困難,造成產(chǎn)物純度分歧，以及存在著環(huán)境污染問題.5.3酶法酶法合成谷胱甘肽是以L-谷氨酸、L-半胱氨酸及甘氨酸為底物，需要兩個合成酶分步完成，第一步是在谷氨酸的Y-羧基與半胱氨酸的氨基形成肽鍵，此反應(yīng)由Y-谷氨酰半胱氨酸合成酶(GSHI)催化；第二步反應(yīng)是在Y-谷氨酰半胱氨酸的半胱氨酸真?zhèn)€羧基與甘氨酸的氨基之間形成肽鍵，由此獲得谷胱甘肽，此反應(yīng)由谷胱甘肽合成酶(GSHII)催化.這兩步反應(yīng)都需要添加三磷酸腺苷(ATP)即提供能量才可合成谷胱甘肽.其反應(yīng)過程如圖2所示.每合成1mol的谷胱甘肽需要消耗2mol的ATP，因此，ATP的提供或循環(huán)再生是固定化酶生產(chǎn)GSH的關(guān)鍵，在谷胱甘肽合成過程中需要一個提供ATP或再生ATP的有效系統(tǒng).5.4發(fā)酵法由于生物發(fā)酵生產(chǎn)谷胱甘肽與早期萃取法、化學(xué)合成法及酶法相比具有明顯的優(yōu)越性，如反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)步伐簡單、本錢低、轉(zhuǎn)化效率高、生產(chǎn)速率快等，是今后生產(chǎn)谷胱甘肽的主要趨勢，因此越來越受到科學(xué)家們的重視.生物發(fā)酵法生產(chǎn)谷胱甘肽的工藝經(jīng)過學(xué)者們的努力不竭獲得改進(jìn)，已成為現(xiàn)今生產(chǎn)谷胱甘肽的主要方法，也是最具潛力的方法.市場前景目前，谷胱甘肽廣泛應(yīng)用于護(hù)肝、護(hù)眼醫(yī)藥領(lǐng)域和食品、保健品、化妝品行業(yè)，其涉及的終端消費規(guī)模超越百億元，而且因為其生理活性不竭被發(fā)現(xiàn)，仍然以很快的速度在增長，被市場公認(rèn)為是下一個瘋狂的輔酶Q10.在我國，全國重點城市典范醫(yī)院用藥金額前100位藥品排序中，有6種多肽藥物榜上有名，其中谷胱甘肽名列第93位.資料顯示，全世界谷胱甘肽的年產(chǎn)量在150噸左右，單價800?1000美元/公斤，年銷售額10?15億美元.主要生產(chǎn)廠家有Roche、Fluka、J.T.BAKER、BHD、SIGMA、和光純藥、IMMNOTECRESERCHLTD、KRAFTFOODLTD、KYOWA等.國內(nèi)主要依靠進(jìn)口，如復(fù)華藥業(yè)、昆明積年夜制藥和重慶藥友等，其價格年夜約在5000?6000元/KG.也有個別廠家采納化學(xué)法生產(chǎn)，如浙江東華醫(yī)藥化工有限公司，汕頭化工有限公司用合成法少量生產(chǎn)谷胱甘肽.2002年谷胱甘肽國內(nèi)市場銷售額為8.02億元；2003年谷胱甘肽全國市場銷售額為13.55億元，同比增長69.05%；2004年上半年谷胱甘肽全國市場銷售額為8.39億元,比上年同期增長43.11%.純真國內(nèi)幾個制藥企業(yè)的需求，估計月需求量就在3?4噸左右.另有資料顯示：目前，國內(nèi)市場上還原型谷光甘肽的原料藥價格在4000元/kg以上，而谷胱甘肽的生產(chǎn)本錢約1500元/kg左右.進(jìn)口谷胱甘肽，試劑級46000元/公斤；藥用9000元/公斤.6結(jié)語盡管谷胱甘肽風(fēng)光無限，可是其產(chǎn)能發(fā)展卻受到諸多制約，其中最主要是來自于原料藥技術(shù)方面的障礙.谷胱甘肽本錢昂貴的發(fā)酵生產(chǎn)技術(shù)一直被日本協(xié)和發(fā)酵所壟斷，化工合成技術(shù)則很難將本錢降低下來，中國國內(nèi)各年夜科研機構(gòu)和生產(chǎn)廠家對這兩種工藝路線投入了年夜量人力物力做開發(fā)，收效一直不甚理想，年夜部份到了中試階段就到達(dá)瓶頸，無法放年夜到規(guī)模生產(chǎn)，巨年夜的資金缺口也令很多人止步不前.另外，盡管國內(nèi)萃取法少量生產(chǎn)谷胱甘肽在我國早有勝利先例，但生產(chǎn)工藝落后，規(guī)模小，產(chǎn)量低，質(zhì)量差，目前比力流行