α淀粉酶抑制剂的研究进展剖析Word文档下载推荐.docx

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α-淀粉酶抑制剂，制备，检测，筛选方法，特性

Researchprogressofα-amylaseinhibitor

Abstract:

α-amylaseinhibitorisakindofglycosidehydrolaseinhibitor,Itcanbepotentiallyuseasmedicinesofdiabetesowingtoinhibitingglucosefrombeingabsorbedinthedigestivetracts.Whichcanreduceingestionofsugarandbloodfatcontetandhashypoglycemicactivity,anditsgenecanbeusedasinsect-resistantgenesincropsbreeding.Thereiscomprehensive,applicationinagricultureandmedicine.Thepreparation、detection、screeningmethods、characteristicsanddevelopmentoftheα-amylaseinhibitorswerereviwedinthispaper,andtheprospectswereforecasted.

Keywords:

α-amylaseinhibitor,preparation,detection,screeningmethods,characteristics.

引言

α-淀粉酶抑制剂属于糖苷酶抑制剂的一种，是一种纯天然生物活性物质，主要存在于植物种子、胚乳和微生物代谢产物中，目前在医药和农业上具有广泛的用途。

α-淀粉酶抑制剂能够有效的抑制肠道内唾液及胰淀粉酶的活性，阻碍食物中碳水化合物的水解和消化，减少糖分的摄取，降低血糖的血脂含量水平。

食用后不产生高血糖，从而胰岛素分泌减少，脂肪合成降低，体重减轻。

临床医学上用于防治糖尿病、高血糖、高血脂等病症；

农业上α-淀粉酶抑制剂基因可以作为抗虫基因，减少杀虫剂的使用。

另外，在酶学研究方面，可作为探究α-淀粉酶活性部位的分析工具，作为通过选择作用测定α-淀粉酶同工酶的反应物，作为蛋白质与蛋白质之间识别和相互作用的模林体系等方面具有内在效应。

α-淀粉酶抑制剂应用已被广泛深入研究，本文对α-淀粉酶抑制剂研究进展作一概述。

1α-淀粉酶抑制剂的介绍

1.1α-淀粉酶抑制剂的来源

大多数α-淀粉酶抑制剂已从微生物源（主要集中在链霉菌属）、植物源（植物中普遍存在，尤其是禾谷作物和豆类作物的种子）获得，少数从哺乳动物中获得，而且也在合成物质中发现过。

天然存在的

α-淀粉酶抑制剂有三种类型[1]分别为：

（1）微生物产带一个寡生物胺单位的含氮碳水化合物；

（2）微生物产多肽，如paim（来自微生物的猪胰腺α-淀粉酶抑制剂）和Haim（微生物起源人α-淀粉酶抑制剂）；

（3）在谷类、豆类以及其它较高等植物中发现的大分子蛋白质抑制剂。

1.2α-淀粉酶抑制剂的特性研究

通常的α-淀粉酶抑制剂都是些有机化合物，它们与酶形

成酶抑制剂复合物而使酶失活。

在化学结构上，它们可以是蛋

白质、多肽和碳水化合物[2]。

根据它们的化学性质，因来源不同

其化学物理特性而不同。

由多种不同的链霉菌属种产生的淀粉酶抑制剂具有低的分子量，大约在500~2000Da（道尔）之间，而且是α-淀粉酶中非常有效的抑制剂，它们有三种类型

（1）oligostatins寡糖制菌素：

（2）amylosatins制淀粉酶素：

（3）tresatins。

它们共用有拟双糖单元工寡生物胺或脱氢寡生物胺，不同数目α-D-葡萄糖基团以α-1，4糖苷键连接，而在tresatins中与一个α-1，1-糖苷键葡萄糖连接。

这个含N个碳水化合物对几个葡萄苷酶包括α-淀粉酶有抑制作用。

Tajiri等报道从链霉菌属中产生α-淀粉酶抑制剂具有14种肽，一些是如上所述的含N个碳水化合物，另一些是分子量为3936-8500Da之间的聚合肽，它们是由单个多肽链组成，且不含碳水化合物，具有质序列同源性，特别重要的是位于18~20的WRY序列和位于59~70的氨基酸，它们被认为和α-淀粉酶的结合有关。

X射线衍射晶体分析法显示的三级结构，表明WRY序列在分子表面显著呈现，而位于59~70氨基酸残基邻近DEF序列。

具有活性的蛋白质从小麦、大麦、小米、高粱、谷物、花生、大豆、芋头根和一些其它植物中分离。

抑制剂分子量范围为9KD~63KD。

另外复合抑制剂因其抑制的特异性不同一般可能为同工酶，已有一些复合抑制剂从小麦、大麦及小米中被分离。

2α-淀粉酶抑制剂的制备

目前，国内外对于α-淀粉酶抑制剂的研制大都经历以下程序：

原料→粉碎→水浸→离心分离→上清液→盐析（沉淀再溶解）→加热灭酶→离心分离α-淀粉酶抑制→上清液→透析→浓缩→干燥→成品

但是根据原料的不同，α-淀粉酶抑制剂的生产过程又存在着较大的差别，下面就从天然植物和微生物两个方面介绍α-淀粉酶抑制剂的加工工艺。

2.1来源于天然植物的α-淀粉酶抑制剂

天然的α-淀粉酶抑制剂主要存在于植物种子的胚乳中,目前已经从小麦、豆类、薯蓣、野生苋属等植物种子中分离得到α-淀粉酶抑制剂。

2.11豆类植物

从白豆中提取的α-淀粉酶抑制剂活性较高,对哺乳动物胰α-淀粉酶有很强的抑制作用。

杨明琰等采用乙醇分级沉淀、CMⅡ纤维素离子交换柱层析及凝胶柱层析,从白豆中分离纯化得到相对分子量为3ku的白豆α-淀粉酶抑制剂,其对淀粉酶的抑制类型属于非竞争性抑制剂[3]。

杨秀芳等将白豆在20℃水中浸泡24h,向浸透的白豆中加入0.1mol/L的磷酸钠缓冲溶液,研磨,匀浆[4]。

浆液离心,上清液用0.1mol/L的HCl酸化至pH5.0,再用冷冻离心机4℃离心10min,在该酸化液中加入硫酸铵使饱和度达到50%,静置20h,离心沉淀蛋白,溶于0.05mol/L的磷酸二氢钠-柠檬酸缓冲溶液中,放入透析袋,在相同缓冲溶液中透析1d,得酶液。

Dayler等利用酸性缓冲液从一种名为P.Vulgaris的豆中提取出α-淀粉酶抑制剂,用DEAE-Cellulose和反相高效液相特殊设备,经梯度洗脱得到α-淀粉酶抑制剂的异构体α-淀粉酶抑制剂Ⅰ。

Yamada等从宽叶菜豆中提取分离出2种α-淀粉酶抑制剂,这两种抑制剂对害虫体内α-淀粉酶均有抑制作用,但表现不同的特异性。

米切尔·

什科普等利用超临界CO2提取技术,从豆类物质中提取和纯化了α-淀粉酶抑制剂[5]。

2.12麦类植物

王转花等研究了甜荞和苦荞这2种荞麦中的α-淀粉酶抑制剂。

先用水浸泡荞麦3h,再用丙酮脱脂,对脱脂后的荞麦粉用pH6.8的磷酸盐缓冲液水浴提取3h,离心分离,上清液在磷酸盐缓冲液中透析,得到活性大于0.037u/mg的α-淀粉酶抑制剂[6]。

张万山等将小麦和水以1∶4的比例混合浸提,离心分离出上清液,经过硫酸铵盐析、水浴加热灭酶、离心分离和醋酸钠溶液透析制得粗品,经过柱层析纯化,获得比活为921.7u/mg的高纯度α-淀粉酶抑制剂[7]。

Franco等将BR35小麦磨碎后,用固液比为1∶5的NaCl溶液提取小麦粉,并经高速离心、硫酸铵沉淀、反相高效液相洗脱层析,得到α-淀粉酶抑制剂的成品[8]。

Miyazaki等提出了用弱酸弱碱、水和醇溶液对小麦粉和蛋白粉进行处理,提取α-淀粉酶抑制剂的工艺[8]。

加工过程中用多聚糖对初提上清液进行沉淀,随后用金属离子除去多聚糖,再用离子交换柱脱除金属离子,得到高抑制活性的α-淀粉酶抑制剂。

2.13齿苋类植物

王琳等从野生苋属植物（Amaranthuspaniculatus）籽实中分离纯化出α-淀粉酶的一种新型蛋白质类抑制剂，是目前报道的α-淀粉酶的蛋白质类抑制剂中相对分子质量最小的。

初步分析结果表明，这种抑制剂由9个氨基酸残基组成，其N端为焦谷氨酸。

在弱酸性条件，下它能以非竞争性抑制作用方式有效抑制美洲蜚蠊消化道α-淀粉酶的活性，但对人唾液淀粉酶活性无影响。

2.14其他植物

高小平等对126种经水煮、醇沉提取的常用中药进行α-葡萄糖苷酶抑制剂活性筛选,在0.1mg/mL反应体系下,5种中药提取物抑制α-淀粉酶活性[9]。

张冬英等对普洱茶中α-淀粉酶抑制剂的提取工艺进行了研究。

通过正交实验方法确定普洱茶中α-淀粉酶抑制剂的最佳提取工艺条件为:

浸提时间为3h,固液比为1:

5,乙醇浓度为90%[10]。

王琳等从野生苋属植物籽实中分离纯化出了α-淀粉酶的一种新型蛋白质类抑制剂,初步分析结果表明,这种抑制剂有9个氨基酸残基组成,其N端为焦谷氨酸。

2.2来源于微生物的α-淀粉酶抑制剂

国外对于微生物α-淀粉酶抑制剂的研究开展得较早1970年Niwa等报道在一种链霉菌培养液中发现了可以抑制α-淀粉酶抑制剂诺吉利霉素。

日本Narimasa报道了由真菌CladosporiumherbarumF-28产生的蛋白类抑制剂,打破了传统认为只有放线菌才能产生抑制剂的观点[8],并且此种酶抑制剂对哺乳动物α-淀粉酶有极高的特异性。

Namiki等报道从一株链霉菌发酵液中分离出一种新的寡糖类α-糖苷类水解酶抑制剂Adiposin[11],体内实验对胰腺或唾液的α-淀粉酶有很强的抑制作用,并能降低血糖和血脂的浓度。

Tajiri等报道从链霉菌属中产生的α-淀粉酶抑制剂具有14种肽,一些是含N碳水化合物,另一些是由单个多肽链组成的分子量为3926～8500Da之间的聚合肽[11]。

国内酶抑制剂方面的研究始于70年代末。

福建省微生物研究所从土壤中筛选出产生酶抑制剂的产生菌S-2-35菌株,并对其代谢产物的分离及其理化性质进行深入研究,成果显著。

上海医药工业研究所也与日本和美国的多家公司及研究机构共同研究,建立了淀粉酶抑制剂等筛选模型[8]。

河北省科学院生物研究所从链霉菌中获得产生α-淀粉酶抑制剂的菌种S-19-1,系国内首先从淡紫灰类群中筛选出该抑制剂菌株,建立了适合S-19-1菌株的发酵工艺。

王欣荣等采用α-淀粉酶及蔗糖酶抑制实验,从2000株放线菌发酵液中筛选α-葡萄糖苷酶抑制剂,结果从淡紫灰链霉菌HW110（StreptomyceslavedulaeHW110）发酵液中分离到HW110,其抑酶活性与阿卡波糖（Acarbose）相当[12]。

3α-淀粉酶抑制剂的分离纯化

α-淀粉酶抑制剂的来源不同，其分离纯化的方法也有所

不同。

从植物源获得的α-淀粉酶掏剂分离纯化方法，据Ho等报道，主要步骤包括磨碎、热处理或用水浸提、用硫酸铵沉淀或乙醇分离、过EDTA-cellulose柱层析、SephadexG-75柱凝胶层析以及CM-cellulose柱层析后分离，冻干得白色粉末状酶。

从微生物来源获得的α-淀粉酶制剂的分离纯化方法，据Jajiki

报道，主要步骤是将发酵液过滤除去不溶物，