坚果核桃蛋白的提取及纯化Word格式.docx
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[1] 韩华柏,何 方.我国核桃育种的回顾与展望[J].经济林研究,2004,22(3):
45—50.
[2] 凤莲芬,吕芳德,张亚萍,等.我国核桃育种及其栽培技术研究进展[J].经济林研究,2006,24
(2):
69—73.
[3] 高海生,刘秀凤.核桃贮藏加工学[M].北京:
金盾出版社,2004.
1.11核桃的生物学分类及生态分布
核桃属于胡桃属一种落叶乔木,羽状复叶,小叶椭圆形,核果球形,外果皮平滑,内果皮坚硬,有皱纹。
木材坚韧,可以做器物,果仁可以吃,可以榨油,也可以入药全国各地均有分布,南方居多,乔木,喜阳。
主要品种狮子头、虎头、官帽、公子帽、鸡心、罗汉头等。
其产地主要分布在:
河北、天津、山西和北京的部分山区。
1.1.2核桃的药用价值
核桃的药用价值很高,中医应用广泛。
祖国医学认为核桃性温、味甘、无毒,有健胃、补血、润肺、养神等功效【[1]李时珍.本草纲目:
下册[M].北京:
人民卫生出版社,1982,1084.】。
《神农本草经》将核桃列为久服轻身益气、延年益寿的上品。
唐代孟诜著《食疗本草》中记述,吃核桃仁可以开胃,通润血脉,使骨肉细腻。
宋代刘翰等著《开宝本草》中记述,核桃仁“食之令肥健,润肌,黑须发,多食利小水,去五痔。
”明代李时珍著《本草纲目》记述,核桃仁有“补气养血,润燥化痰,益命门,处三焦,温肺润肠,治虚寒喘咳,腰脚重疼,心腹疝痛,血痢肠风”等功效。
现代医学研究认为:
核桃中的磷脂,对脑神经有良好保健作用。
其实每天早晚各吃几枚核桃,实在大有裨益,往往比吃补药还好。
1.1.3核桃仁的营养价值
1、核桃营养丰富,含有丰富的蛋白质、脂肪,矿物质和维生素。
每100克中含蛋白质15.4克,脂肪63克,碳水化物10.7克,钙108毫克,磷329毫克,铁3.2毫克,硫胺素0.32毫克,核黄素0.11毫克,尼克酸1.0毫克。
脂肪中含亚油酸多,营养价值较高,此外,还含有丰富的维生素B、E。
2、核桃含有丰富的维生素B和E,可防止细胞老化,能分健脑、增强记忆力【[11]赵海峰,李学敏,肖荣.核桃提取物对改善小鼠学习和记忆作用的实验研究[J].山西医科大学学报,2004,35
(1):
20-22.】及延缓衰老。
核桃中还含有特殊的维生素成分,不但不升高胆固醇,还能减少肠道对胆固醇的吸收,适合动脉硬化、高血压和冠心病人食用还含有被称为“脑黄金”人体必需的脂肪酸。
【[6]TheCaliforniaWalnutCommission..Californiawalnutshealthresearchupdated[J].CaliforniaCalifornia,,2007,2-24.】
3、核桃仁含有亚麻油酸【GuixiangZhao,TerryDEtherton,KeithRMartin,etal.
Dietary[alpha]-linolenicacidreducesinflammatoryandLipidcardiovascularriskfactorsinhypercholesterolemiamenandwomen[J].TheJournalofNutritionTheJournalofNutrition,2004,134(11):
2991-2997.[8]MIwamoto,KImaizumi,MSato,etal.SerumlipidprofilesinJapanesewomenandmenduringconsumptionofwalnuts[J].EuropeanJournalofClinicalNutritionEuropeanJournalofClinicalNutrition,2002,56:
629-637.】及钙、磷、铁,是人体理想的肌肤美容剂,经常食用有润肌肤、乌须发,及具有防治头发过早变白和脱落的功能。
4、核桃仁还含有多种人体需要的微量元素,是中成药的重要辅料,有顺气补血,止咳化痰,润肺补肾等功能。
当感到疲劳时,嚼些核桃仁,有缓解疲劳和压力
。
因此,核桃是一种集蛋白质、脂肪、糖类、纤维素、维生素等五大营养要素于一体的优良干果类食物,具有很好的营养价值[5]李仁敏.核桃营养及药用研究进展[J].农产品加工,2004,(12):
26-27.。
核桃是食疗佳品:
无论是配药用,还是单独生吃、水煮、作糖蘸、烧菜,都有补血养气、补肾填精、止咳平喘、润燥通便等良好功效。
核桃的食法很多,将核桃加适量盐水煮,喝水吃渣可治肾虚腰痛、遗精、阳痿、健忘、耳鸣、尿频等症。
核桃与薏仁、栗子等同煮作粥吃,能治尿频、遗精、大便溏泻、五更泻等病症。
核桃与芝麻、莲子同做糖蘸,能补心健脑,还能治虚汗。
生吃核桃与桂圆肉、山楂,能改善心脏功能。
核桃还广泛用于治疗神经衰弱、高血压、冠心病、肺气肿、胃痛等症。
现代医学研究认为,核桃中的磷脂,对脑神经有很好保健作用。
有些人往往吃补药,其实每天早晚各吃几枚核桃,实在大有裨益,往往比吃补药还好。
[10]
1.2铁蛋白的概述
1.2.1铁的生理功能
铁元素也是构成人体的必不可少的元素之一,在人体生理生化的新陈代谢中有着至关重要的作用。
在人体内作为功能蛋白的辅助因子如血红蛋白、肌红蛋白、等;
是含铁活性酶的所必需的元素,如参与能量代谢的NAP脱氢酶和琥珀脱氢酶,也有含血红素铁的对氧代谢副产物分子起反应的氢过氧化物酶,还有多氧酶(参与三羟酸循环),磷酸烯醇丙酮酸羟激酶(糖产生通路限速酶),核苷酸还原酶(DNA合成所需的酶),催化促进β-胡萝卜素转化为维生素A、嘌呤与胶原的合成,抗体的产生,脂类从血液中转运以及药物在肝脏的解毒等;
铁还可以增加中性白细胞和吞噬细胞的吞噬功能,同时也可使机体的抗感染能力增强进而提高人的免疫力;
铁也是是光合作用、生物固氮和呼吸作用中的细胞色素和非血红素铁蛋白的组成。
铁在这些代谢方面的氧化还原过程中都起着电子传递作用。
总之铁在生物体的各种新陈代谢中发挥着不可替代的作用,是生物体的生长发育不可缺少的金属元素。
1.2.2缺铁的表现
1.缺铁可能导致贫血,严重时可增加儿童和母亲的死亡率
2.含铁的酶功能下降(细胞色素酶过氧化氢酶过氧化物酶琥珀酸脱其注意力、氢酶和黑嘌呤氧化酶)进而影响物质和能量代谢,免疫力下降。
3.生长发育期缺铁会损害儿童智力和影响的注意力和认知能力。
甚至生长和体重迟缓、骨骼异常。
1.2.3铁过量的影响
1.肝脏是铁储存的主要部位,铁过量也常累及肝脏,成为铁过多诱导的损伤的主要靶器官。
肝铁过载导致:
1、肝纤维化甚至肝硬化;
2、肝细胞瘤。
2.铁过量与心脏疾病关系的探讨,已见诸多报道。
许多作者认为,铁通过催化自由基的生成、促进脂蛋白的脂质和蛋白质部分的过氧化反应、形成氧化LDL等作用,参与动脉粥样硬化的形成。
3.铁过多诱导的脂质过氧化反应的增强,导致机体氧化和抗氧化系统失衡,直接损伤DNA,诱发突变,与肝、结肠、直肠、肺、食管、膀胱等多种器官的肿瘤有关
1.24补铁药剂的研究现状
市场上常见的口服补铁制剂多为富马酸亚铁、硫酸亚铁、乳酸亚铁等。
而前两者对肠胃的刺激要远远大于乳酸亚铁。
有肠胃疾病的患者不建议服用富马酸亚铁和硫酸亚铁。
1.3植物铁蛋白的概述
铁蛋白(ferritin)是一种专门存储铁的蛋白质,它广泛存在于动物、植物和微生物体内,既可以储存大量的可被植物利用的铁,又能抵抗环境胁迫[5][5]AndrewsSC,ArosioP,BottkeW,etal.Structure,.Functionandevolutionofferritins[J].JournalofInorganicBiochemistry,1992,47:
161-174.。
植物铁蛋白储存铁的能力高于其他蛋白[6]HarrisonPM,ArosioPTheferritins:
Molecularproperties,ironstoragefunctionandcellularregulation[J].BiochimicaetBiophysicaActa,1996,1275:
161-203.,且铁蛋白由特殊酶亚基形成,无需导入任何其他基因去诱导产生翻译产物[7]GotoF,YoshiharaT,MasudaT,etal.Geneticimprovementofironcontentandstressadaptationinplantsusingferritingene[J].Biotechnology&
GeneticEngineeringReviews,2001,18(3):
51-71.。
它是一类多聚体蛋白,在细胞内具有调控铁生物功能的作用,主要在种子形成、叶片衰老或环境铁过量时积累铁,在种子萌发或质体绿化等过程中释放铁,从而调节植物对铁的吸收和释放,维持铁的动态平衡,具有铁储存和避免铁毒害的双重功能[8,9][8]LaulhereJP,BriatJF.Ironreleaseanduptakebyplantferritin:
EffectsofpH,reductionandchelation[J].BiochemicalJournal,1993,290:
693-696.[9]BriatJF.Metaliron-mediatedoxidativestressanditscontrol[A].In:
MontaguM,InzeD,OindativeStressinPlants[M].London:
TalorandFrancisPublishers,2002:
171-189.。
在植物体中作为一种胁迫反应蛋白[10]]习阳,刘祥林,黄勤妮.植物铁蛋白转基因的应用[J].植物生理学通讯,2003,39(3):
284-288,当植物受到寒冷、干旱、强光照、重金属离子等外界环境的胁迫时,植物受到损伤,体内都发现有铁蛋白的存在[11];
在铁供应过量的情况下,植物体内其含量是铁正常供应的40~50倍[12]。
[11]BriatJF.Rolesofferritininplants[J].JournalofPlantNutrition,1996,19(8-9):
1331-1342.
[12]ProudhonD,BriatJF,LescureAM.Ironinductionofferritinsynthesisinsoybeancellsuspensions[J].PlantPhysiology,1989,90:
586-590.
1.3.1铁蛋白的结构及其分布
[3]GradyJK,ChenY,ChasteenND,etal.HydroxylradicalProductionduringoxidativedepositionofironinferritin[J].JBiolChem,1989,264:
20224-20229
[5]HarrisonPM,ArosioP.Ferritins:
Molecularproperties,ironStoragefunctionandcellularregulation[J].Biochim.BiophysActaBio-Energ,1996,1275:
161-203
[8]ChasteenND,HarrisonPM.Mineralizationinferritin:
Anefficientmeansofironstorage[J].JStructBiol,1999,126:
182-194
所有真核生物的铁蛋白都是由24个亚基组成的中空的球状分子,每个亚基包括5个α螺旋,即从N端起形成4个α螺旋(ABCD),C末端由第5个较短α螺旋(E)构成[3,5,7]。
24个亚基构成一个呈432点对称的菱形十二面体蛋白质外壳在该十二面体上沿2、3、4重旋转轴分别为由铁蛋白亚基与亚基之间组成的12个2倍轴通道8个3倍轴通道和6个4倍轴通道(图1),负责铁蛋白与外部环境的物质交换[8]从进化的角度讲,虽然植物铁蛋白和动物铁蛋白的氨基酸组成和高级结构具有高度的保守性,但是植物铁蛋白也表现出了其独特的一面动物铁蛋白受控于翻译水平,而植物铁蛋白受控于转录水平;
从亚基组成上讲,动物铁蛋白主要由H型和L型两种亚基组成,不同部位不同组织2种亚基的比例不同,其中H型亚基主要负责亚铁离子的快速氧化,L型亚基主要负责铁核的形成;
虽然预测碗豆铁蛋白的3级结构与动物铁蛋白的型亚基相类似,但是在植物铁蛋白中并没有真正可区分的H或L型亚基,事实上,到目前为止得到表征的所有亚基既有H型亚基的氧化还原位点,又有L型亚基的成核位点,因此,植物铁蛋白可以被认为是一个H/L型亚基的综合体而且发现在体外纯化得到植物铁蛋白的氧化还原活性介于重组的H-与L-型人铁蛋白之间[9]另外,植物铁蛋白会先形成一个前体物质,该前体含有一个植物铁蛋白特有的N-端序列,这个序列由两部分组成,较短的一段是EP存在于成熟的铁蛋白亚基中,与铁交换过程中的蛋白稳定性有关目前,研究发现EP在豌豆铁蛋白铁氧化过程中扮演着非常重要的角色[10],另一段序列(plastidtargeting,PT)在EP的上游位置,负责铁蛋白在质体中的定位,在铁蛋白进入质体中后被切掉[11]由于植物铁蛋白存在于质体中,处于一个高磷酸根的环境中,因此其矿化核是一个具有PFe比为13的无定形结构,而且具有亲水性。
在植物铁蛋白中,3倍轴和4倍轴通道都是亲水性的;
在动物铁蛋白中,3倍轴通道是由亲水性残基组成的,而4倍轴通道却是由疏水性残基组成的在这点上不同的意义目前还不清楚[9]
[9]BriatJF,RavetK,ArnaudN,etal.Newinsightsintoferritinsynthesisandfunctionhighlightalinkbetweenironhomeostasisandoxidativestressinplants[J].AnnalsofBotany,2009,1-12
[10]LiC,HuX,ZhaoG.Proteinassociationanddissociationregulatedbyferricion[J].Biochimie,2009,91:
230-239
[11]RaglandM,BriatJF,GagnonJ,etal,TeilEC.Evidenceforconservationofferritinsequenesamongplantsandanimalsandforatransitpeptideinsoybean[J].JBiolChem,1990,265:
18339-18344
最早通过电子显微镜技术,仅在质体的基质中检测到铁蛋白的存在。
尽管在叶绿体中也有铁蛋白,但主要还是分布在低光合活性的非绿色质体如前质体、白色质体、有色体、造粉体以及种子、幼苗、根的顶部[26]RaglandM,TheilEC.Ferritin(mRNA,protein)andironconcentrationsduringsoybeannoduledevelopment[J].PlantMolecularBiology,1993,21:
555-560.和豆科植物年幼的根瘤等特异组织中[15]LescureAM,ProudhonD,PeseyH,etal.Ferritingenetranscriptionisregulatedbyironinsoybeancellcultures[J].ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences,USA,1991,88:
8222-8226.,而有光合活性的叶绿体中却只有少量分布。
另外,在植物导管细胞、维管形成层、生殖细胞和衰老的细胞中也发现有铁蛋白的存在[11]BriatJF.Rolesofferritininplants[J].JournalofPlantNutrition,1996,19(8-9):
1.3.2植物铁蛋白的功能
铁是光合作用、生物固氮和呼吸作用中的细胞色素和非血红素铁蛋白的组成。
植物铁蛋白在植物体种子形成、叶片衰老或环境中铁的过量积累方面有着重要功能,它可以在种子萌发或质体绿化过程中释放铁,从而调节植物对铁的吸收和释放[30]。
Lobreaux和Briat[32]1991年研究发现在豌豆种子中含有大量的铁,在铁蛋白中贮存的铁占种子总铁含量的92%,在种子生长发育阶段对铁的吸收大量增加,免疫鉴定豌豆成熟种子中也存在铁蛋白,保存的干种子中仍然存在。
而种子发芽时,铁蛋白开始降解,产生的铁被用于种苗的生长需要,这些都说明铁蛋白中铁含量在植物发育过程中起重要的作用[36]。
在处于发育阶段的玉米叶片中,铁蛋白存在于最幼嫩的叶段和含有衰老细胞的顶端,而富含成熟叶绿体和烯醇丙酮酸磷酸羧基酶的叶片中心部分则不存在铁蛋白[37]。
可能是叶片铁蛋白的含量与叶绿体的分化相关,是铁蛋白在植物生长过程中的一种合成调控的途径。
除此之外,植物中大量积累铁蛋白,还可以对一些真菌的感染、病毒引起的坏死等表现出抗性,保护细胞免受因各种环胁迫而导致的细胞氧化性损伤[17]。
在有病害的植物组织如病毒感染和肿瘤等中,都发现有铁蛋白的积累。
如当孢囊线虫(Heterodereglycines)浸染使根瘤的发育和功能受损后,大豆根部即有铁蛋白的积累。
此外,病毒感染和肿瘤也促使铁蛋白积累[33]
[30]宁春红,杨东鹤,蔡秋艺,等.植物铁蛋白与植物发育[J].黑龙江农业科学,2007,4:
103-104.
[32]LobrauxS,BriatJF.Ferritinaccumulationanddegradationindifferentorgansofpea(Pisumsativum)duringdevelopment[J].BiochemicalJournal,1991,274:
601-606.
[33]HuangJS,BarkerKR.InfluenceofHeteroder
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