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1、SOD论文超氧化物歧化酶（SOD）的发展现状与前景摘要：化妆品领域SOD应用研究远比食品领域的研究成熟，而且不像药物那样存在严格的安全性要求，因此目前是SOD市场最主要的需求，其需求量约占全球需求量的一半以上，年需求量约10万亿酶单位。其次是食品行业，约占总需求的23%，约4.14万亿酶单位。药物的安全性要求高，审批时间长，因此目前实际用量还不大，约3.24万亿酶单位。但是随着研究的深入，未来药物市场有可能成为SOD应用最主要的市场。同时，在其他领域，如农业领域也有一定的应用。关键字：超氧化物歧化酶 植物SOD 抗氧化The present situation and the developm

2、ent prospect of superoxide dismutase (SOD) Abstract:Cosmetics field SOD application research than food research in the field of mature, and do not like drugs that exist strict security requirement, so is currently the main SOD market demand, the demand accounted for about more than half of global de

3、mand, the demand of about 10 trillion enzyme unit. The second is the food industry, accounts for about 23% of the total demand, about 4.14 trillion enzyme unit. The safety of the drug the demand is high, the examination and approval for a long time, so at present the actual amount is small, about 3.

4、24 trillion enzyme unit. But with the deepening of research, the future drug market may be SOD application the main market. At the same time, in other fields, such as agriculture also to have certain application.Keywords: superoxide dismutase Plant SOD antioxidation1 定义超氧化物歧化酶Orgotein (Superoxide Di

5、smutase, SOD)，别名肝蛋白、奥谷蛋白，简称：SOD。SOD是一种源于生命体的活性物质，能消除生物体在新陈代谢过程中产生的有害物质。对人体不断地补充SOD具有抗衰老的特殊效果。超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase, EC1.15.1.1, SOD）是1938年Marn等人首次从牛红血球中分离得到超氧化物歧化酶开始算起，人们对SOD的研究己有七十多年的历史。1969年McCord等重新发现这种蛋白，并且发现了它们的生物活性，弄清了它催化过氧阴离子发生歧化反应的性质，所以正式将其命名为超氧化物歧化酶。2应用领域2.1药物类主要集中在炎症病患者，尤其治疗类风湿关节炎、慢

6、性多发性关节炎、心肌梗塞、心血管病、肿瘤患者以及放射性治疗炎症病患者； 2.2生化制药作为一种生化酶制剂，广泛应用于临床和科研上，可抗衰老，抗肿瘤、调节人体内分泌系统； 2.3化妆品可添加在化妆品中，具有抗氧化抗腐蚀的优良性能。以SOD为主要成份的化妆品风靡世界，引发了化妆品历史上的一场革命，使人类永葆青春美丽梦想成真； 2.4保健食品、饮料SOD糖、SOD口服液、SOD干啤等都非常畅销。在饮料、糖果、糕点等食品中加入SOD既可利用其抗腐蚀性延长保质期，又可调节人体内分泌系统。3发展现状3.1化妆品 SOD在护肤品上的应用主要包括两方面，意识作为化妆品添加剂，可防止皮肤老化，起到护肤效果；二是

7、预防和治疗有关皮肤病。这些在国外已经获得广泛应用。 SOD对皮肤起着双重作用，以方面可以促进胶原蛋白形成适度交联；另一方面，它可作为有效的自由基清除剂，防止皮肤老化，保持柔软光滑。SOD还可稳定胶原蛋白和弹性蛋白，因而是皮肤富有弹性。 SOD作为高级化妆品中常用的抗氧化剂之一，具有明显的减少皱纹和祛斑作用。目前，国内外许多高级化妆品都添加了SOD，并将它制成面膜、奶液、霜剂。国内有SOD霜、紫罗兰SOD等产品。 欧美和日本等国高级化妆品中很多都加入SOD，主要原因有三：一、SOD是特殊的氧自由基清除剂；二、SOD具有明显的防晒效果；三、SOD具有明显的抗炎效果。国内外对SOD的毒性进行了广泛研

8、究，大量资料表明SOD无毒无副作用，故用于化妆品十分安全。 调查显示，目前国外高级化妆品中添加SOD成分的化妆品较多，全球十大化妆品公司旗下产品中均可找到含有SOD成分的产品。SOD在化妆品中活性大于100u/mg,即可取得很好的效果。 化妆品中的SOD对生物活性的要求不如药物那么严格。但是，作为活性酶的SOD用于作为化妆品成分受多种因素的影响，如半衰期短，在体内停留时间短，通常只有6-20min：分子量在32 000左右，不易透过角质层和细胞膜且具有抗原性等。为解决这些不利因素，目前主要采用分子工程的方法以肝素、聚乙二醇、右旋糖酐等水溶性大分子对其非活性基团进行分子修饰或采用可增加其透皮吸收

9、的脂质体等新型的载体进行包埋。 植物SOD相比动物源SOD具有更好的安全性，从安全性的角度来说更受化妆品行业的亲睐。目前国外化妆品品牌使用量较大，全球化妆品SOD年使用量超过10万亿酶单位。3.2食品添加剂 SOD在食品工业上的应用尚有争议。争议的焦点在三方面：一是SOD作为活性酶，是否可以口服。二是SOD是酶，化学本质是蛋白质，经过肠胃是否会受到破坏。三是SOD是大分子，如何通过必报屏障进入体内。目前的实验数据分析，还不能有效回答这些问题。 我国SOD的应用比较混乱，目前国家批准的SOD保健品（功能食品）已超过30种，主要功能有抗疲劳、抗肿瘤、抗辐射、提高免疫力和抗衰老，种类繁多。为规范SO

10、D市场，最近国家对SOD保健品提出了如下要求：1、SOD应从天然食品的可食部分提取，其提取过程符合生产加工要求。2、以SOD为原料生产的保健食品，申报保健功能暂定为抗氧化。3、以SOD单一原料申请保健食品时，应提供SOD在人体口服利用率、体内代谢等的国内外研究资料，证明SOD可经口服吸收；4、以SOD组合其他功能原料申请保健品时，加入的功能原料应具有抗氧化作用；产品不得以SOD命名，不得宣传SOD的作用。 国家为规范保健品管理对SOD提出了严格的要求，但这也为规范市场发展、促进企业长期发展奠定了良好的基础。 SOD是超氧负离子自由基的转专一清除剂，是氧自由基的克星。实验表明，他具有抗氧化剂功能

11、，起着调节胃肠功能、增强机体免疫力、抗辐射、抗疲劳、改善心血管等功能。目前国内外已经将它广泛应用于奶制品、饮料（如果汁、啤酒等）、糖果（如SOD口香糖）以及保健胶束等食品中。国内外不少单位将SOD作为天然抗氧化剂加到面包、糕点、方便面及罐头食品中，作为保鲜剂，收到了很好的效果。作为功能食品的特殊添加剂，开发SOD的应用产品，具有广阔的开发前景。 SOD和类SOD在食品中极不稳定，故在开发SOD的应用产品时，要注意选好保护剂，不断跟踪活性变化，严格把好SOD质量关。3.3医药 SOD作为药物，国外尚未载入要点，仅在美国、德国和澳大利亚等国有产品，商品名为Orgotein,Ormetein,HM-

12、1,Ontosein,Palosein,Peroxinorn等.英国皇家医学会出版的Drugs已经将SOD作为抗炎、抗风湿病和辐射防护药物收录。SOD的临床应用，国内外主要集中在抗辐射、抗肿瘤、氧中毒、抗衰老及治疗自身免疫性疾病上，随着研究工作的深入，应用范围正在逐步扩大。但SOD绝不是治疗百病的神药，作为药用它仅能治疗被氧自由基尤其超氧阴离子自由基伤害的相关疾病，故应弄清病因，避免盲目性。 我国SOD药用研究遭遇到十分困难的局面。超氧化物歧化酶溶液及其制剂注射用SOD经过湖南长沙生物制药厂和华东理工大学、山东医科大学和湖南医科大学等四个单位组成的相关协作组耗资近千万，费时十余年的研究和申报，

13、卫生部新药评审中心才在1997年5月的一次评审会上，全票通过了作为二类新药进行试生产，并与2001年下达了新药试行质量标准。这是我国药用研究SOD的最新成果。出上述单位外，还有苏州医学院等单位也在积极从事这方面的研究。 SOD的功能是清除O-2，作为药用酶,他主要用于治疗与O-2，伤害有关的疾病。以前，SOD在临床应用中主要集中在炎症、自身免疫性疾病，尤其是累风湿性关节炎、肺气肿、红斑狼疮、氧中毒和老年性白内障、衰老及多种皮肤病。医药领域对SOD安全性要求较高，因此动物SOD将被逐渐淘汰。从适应性的角度来看，发展Mn-SOD比较有发展前途，通过基因工程生产是一条比较便捷的途径。从植物叶中提取的

14、主要是Cu，Zn-SOD，其主要竞争优势在于安全性比动物SOD好，生产成本相对较低，但是其需要配合SOD修饰等程序，才能较好的应用于医药制剂领域。4发展前景目前，全国多家著名企业都在大批量生产以SOD为主要原料的系列产品。如大家比较熟悉的北京三露生产的“大宝”SOD蜜化妆品、上海霞飞厂生产的SOD蜜化妆品、广州健灵医药集团的1系列SOD医药保健品等。随着SOD应用领域的不断扩大，产品风靡全球，其销售价格攀升，目前价格已升至贰佰多元1克，而生产成本约每克60元。现已成为国内生产和出口创汇紧俏产品，市场前景10分看好。SOD用途和开发前景是非常广阔的，堪称是2011年最具发展潜力的朝阳产业！尼罗罗

15、非鱼（Oreochromis niloticus）胶原蛋白的制备及其理化特性研究李敬杰, 卢 羚, 周晓英, 王罗成, 史腊妮, 袁佳俊, 王 廉 （江苏大学食品与生物工程学院，江苏 镇江 212013）摘 要：为避免水产加工废弃物造成的严重资源浪费和环境污染，本研究通过酸酶结合的方法从尼罗罗非鱼皮中制备了胶原蛋白，并明确了其理化特性。该胶原蛋白主要为型，甘氨酸约占氨基酸总量的1/3，亚氨基酸含量（16.0%）较低，且由于N末端和C末端非螺旋区的丢失，其分子结构有所改变，但大量氢键的存在使其特有的三股螺旋结构仍占主导地位。关键词：尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus), 胶原

16、蛋白, 制备, 理化特性Preparation and physicochemical characteristics of collagen from Nile tilapia (Oreochromis niloticus)Li Jingjie, Lu Ling, Zhou Xiaoying, Wang Luocheng, Shi Lani, Yuan Jiajun, Wang Lian（School of Food and Biological Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang, Jiangsu 212013, China）Abstrac

17、t: The collagen was prepared and characterized from the skin of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) in this paper. The collagen was type I mainly with higher glycine (about 1/3) and lower imino acid content (16.0%). The structure was changed slightly due to the loss of N- and C-terminus domains, bu

18、t the triple helical structure was still predominant as a result of the formation of more hydrogen bond. Keywords: Nile tilapia (Oreochromis niloticus); collagen; preparation; physicochemical characteristic0 引 言我国是渔业大国，但由于加工水平较低，大量加工废弃物造成了严重的资源浪费和环境污染。胶原蛋白可被广泛应用于食品、化妆品、医药、生物材料等领域，但近年来疯牛病、口蹄疫、猪链球菌、H1

19、N1流感等传染病的频繁暴发，使传统上畜禽来源胶原蛋白的安全性越来越让人担心；同时，宗教和习俗原因也使其应用受到一定的限制1。因此，从水产品加工废弃物中分离可以替代畜禽来源的胶原蛋白，对于提高渔业效益、减少环境污染、促进食品安全具有重要意义。我国是水产大国，其中罗非鱼是主要养殖经济品种，据统计2008 年罗非鱼总产量高达121 万吨，占世界总产量的48.4%，其加工过程中产生大量的下脚料鱼鳞、鱼头、鱼皮、鱼尾等，其质量约占原料鱼的40%-55%2。本研究拟从尼罗罗非鱼皮中提取胶原蛋白，并明确其理化特性，以期为其高效生产和潜在应用提供一定的理论依据。1 材料与方法1.1 材料与仪器尼罗尼罗罗非鱼（

20、Oreochromis niloticus）由广东省肇庆食品进出口有限公司提供，去除鱼鳞及皮下组织后，将鱼皮用自来水清洗干净，沥干，冻干，粉碎，过筛（10目），75C贮藏。蛋白质分子量标准（德国MBI），氨基酸标样（美国Sigma），电泳试剂（德国Merck），其它药品（国药集团）。EPS604垂直电泳系统（南京科宝），MLC-703氨基酸自动分析仪（日本Hitachi），170-SX红外光谱仪（美国Nicolet）。1.2 方法1.2.1 胶原蛋白的制备为去除鱼皮中杂蛋白、脂肪、色素等杂质，将鱼皮于20% NaCl（0.05 M Tris-HCl，pH 7.5）溶液中（1:20, w/v）均

21、质2 min后，10 000 g离心20 min，取沉淀，重复上述操作，直到没有浮游脂肪和气泡产生，然后用去离子水清洗，冻干。将预处理过的鱼皮放入含有0.1%（w/v）胃蛋白酶的预冷的0.5 M乙酸溶液（1:100，w/v）中，连续搅拌提取48 h，20 000 g离心1 h，取上清，缓慢加入NaCl至最终浓度0.9 M，盐析过夜，然后2 500 g离心30 min，弃上清。将沉淀溶解于含1.0 M NaCl的Tris-HCl缓冲液（pH 7.5）中，再次于20 000 g离心1 h，取上清对0.1 M乙酸透析脱盐48 h，冻干，即为深海红鱼皮酶溶性胶原蛋白（PSC）。所有预处理和提取操作均在

22、4C下进行。1.2.2 SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）SDS-PAGE采用5%分离胶与3%浓缩胶不连续电泳系统，具体配方如表1所示，电泳缓冲液为含有0.5 M尿素和1% SDS（w/v）的Tris-甘氨酸缓冲液（pH 8.3）。将胶原蛋白样品溶解于0.1 M Tris-HCl（pH 6.8，1% (w/v) SDS，3 M 尿素）至最终浓度0.1%（w/v），将样品溶液与样品缓冲液（0.5 M Tris-HCl，pH 6.8，5% (w/v) SDS，30% (v/v) 甘油，0.04% (w/v) 溴酚蓝，10% (v/v) -巯基乙醇）混合（1:1，v/v），100C水浴3

23、min，取10 L上样至垂直电泳槽，在60 V（浓缩胶）和90 V（分离胶）电压下电泳。电泳结束后，采用0.05%考马斯亮蓝R-250（甲醇：乙酸：水= 5:1:4）染色1 h，然后用5%（v/v）甲醇和7.5%（v/v）乙酸溶液摇床脱色12 h。表1 SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳配方 Table 1 Formula of SDSpolyacrylamide gel electrophoresis 溶液（mL）分离胶（5%，10 mL）浓缩胶（3%，5 mL）丙烯酰胺A液 2.25 0.81水3.752.8010%（w/v）十二烷基硫酸钠（SDS）0.100.061.5 M Tris-HCl（pH

24、 8.8）2.50/0.5 M Tris-HCl（pH 6.8）/1.5010%（w/v）过硫酸铵（AP）0.100.06四甲基二乙胺（TEMED）0.010.06尿素1.8 g1.1 g 丙烯酰胺22.2 g，N, N-甲叉双丙烯酰胺0.6 g，加水溶解至100 mL。1.2.3 氨基酸组成分析将胶原蛋白样品于真空下在含有1%（w/v）苯酚的6 M HCl中，110C水解24 h，然后将水解产物用氨基酸自动分析仪分析氨基酸组成及含量。1.2.4 傅立叶转换红外光谱（FTIR）采用KBr压片法获得胶原蛋白在4000400 cm-1的红外光谱。2 结果与讨论2.1 SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳（SD

25、S-PAGE）图1显示了尼罗罗非鱼胶原蛋白的SDS-PAGE图谱。总的来说，该胶原蛋白与其它鱼种来源的胶原蛋白图谱相似，至少含有两种不同迁移率的 链（ 1链和 2链）及其交联链（ 链），并且 1链的强度显著高于 2链。根据电泳图谱的条带组成及其迁移率，可以判断该胶原蛋白主要为I型，这一结果与Nile perch、black drum、sheepshead seabream、bigeye snapper、Brownstripe red snapper等鱼种相似1，3-5。此外，该胶原蛋白也可能有 3链存在，但其具有和 1链相同的迁移率，因而无法在此凝胶上将其和 1链区分开来6，7。图1 尼罗罗非

26、鱼胶原蛋白SDS-PAGE图谱（M：蛋白质分子量标准；C：胶原蛋白）Fig. 1 SDS-PAGE pattern of collagen from Nile tilapia. M: protein molecular weight marker; C: collagen from Nile tilapia2. 2氨基酸组成分析表2显示了尼罗罗非鱼胶原蛋白的氨基酸组成，其中甘氨酸的含量最高，约占氨基酸总量的1/3；丙氨酸、脯氨酸、谷氨酸、羟脯氨酸和丝氨酸含量也相对较高，而酪氨酸、组氨酸和羟赖氨酸含量相对较低；此外，与其它鱼种相同，没有发现色氨酸和半胱氨酸的存在1，5，8。总亚氨基酸（脯氨酸、羟

27、脯氨酸）含量为16.0%，显著低于温带和热带鱼种来源的胶原蛋白（18-20%），而与冷水鱼种相似（16-18%），这也说明该胶原蛋白可能具有较低的热稳定性9，10。表2尼罗罗非鱼胶原蛋白的氨基酸组成（残基数/1000个残基）Tab. 2 Amino acid profile of collagen from Nile tilapia (residues/1000 residues)氨基酸含量氨基酸含量羟脯氨酸 61 甲硫氨酸 14 天冬氨酸 46 异亮氨酸10 苏氨酸 22 亮氨酸 20 丝氨酸64 酪氨酸2 谷氨酸69 苯丙氨酸 15 脯氨酸 99 羟赖氨酸 9 甘氨酸357 赖氨酸 27

28、丙氨酸 104 组氨酸 6 缬氨酸 23 精氨酸 53 2.1.3傅立叶转换红外光谱（FTIR）图2和表3显示了尼罗罗非鱼胶原蛋白的FTIR光谱及其主要吸收峰的归属，与其它鱼种来源的胶原蛋白相似但又不尽相同，和酸法制备的尼罗尼罗罗非鱼胶原蛋白也略有不同，这表明不同鱼种、不同方法制备的胶原蛋白二级结构存在一定差异5，11。具有完整三股螺旋结构的胶原蛋白的1240 cm-1（Amide III）峰与1454 cm-1峰面积比为1.0，而该胶原蛋白约为1.2，说明其三股螺旋结构发生了轻微变化，这可能是由于其N末端和C末端的酶解丢失而引起的12。Amide A峰与N-H伸缩振动有关13。根据Doyle

29、理论，游离的N-H伸缩振动在3400-3440 cm-1之间，而当N-H形成了氢键，其振动频率则会显著降低，通常为3300 cm-1左右，而该胶原蛋白则在3328 cm-1（表3），这说明其中较多的N-H参与了维持胶原蛋白特有三股螺旋结构的氢键的形成14，15。图2 尼罗罗非鱼胶原蛋白的FTIR光谱Fig. 2 Fourier transform infrared spectra of collagen from Nile tilapia 表3 尼罗尼罗罗非鱼胶原蛋白FTIR光谱峰位及其归属Tab. 3 FTIR spectra peak locations and assignment fo

30、r collagen from Nile tilapia 区位峰位（cm-1）归属Amide A3328NH伸缩振动Amide B2939CH2不对称伸缩振动Amide I1660C=O伸缩振动Amide II1554NH弯曲振动1454CH2弯曲振动1405COO对称伸缩振动1339CH2摇摆振动Amide III1240NH弯曲振动1080CO伸缩振动619骨架伸缩振动参考文献1. Jongjareonrak A, Benjakul S, Visessanguan W, Nagai T, Tanaka M. Isolation and characterisation of acid an

31、d pepsin-solubilised collagens from the skin of Brownstripe red snapper (Lutjanus vitta) J. Food Chemistry, 2005, 93(3): 475-484.2. 段宙位, 申铉日, 陈秀明, 王章晗. 罗非鱼尾胶原蛋白的提取与鉴定. 食品科学J, 2012, 33(6): 59-64. 3. Kittiphattanabawon P, Benjakul S, Visessanguan W, Nagai T, Tanaka M. Characterisation of acid-soluble collagen from skin and bone of bigeye snapper (Priacanthus tayenus) J. Food Chemistry, 2005, 89(3): 363-372.4. Ogawa M, Portier R J, Moody M W, Bell J, Schexnayder M A, Losso J N. Biochemical propert