本科生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 文獻(xiàn)綜述 題目:王漿主蛋白mrjps提取工藝及
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1、 本 科 生 畢 業(yè) 論 文(設(shè)計(jì)) 文獻(xiàn)綜述 題目:王漿主蛋白MRJPs提取工藝及對(duì)果蠅的抗衰老 作用研究 姓名與學(xué)號(hào):克德爾阿依3080100043 指導(dǎo)教師:沈立榮 專業(yè)班級(jí):食品0802 所在學(xué)院:生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院 蜂王漿蛋白及其生物學(xué)功能的研究進(jìn)展 摘要:蜂王漿是目前為止所發(fā)現(xiàn)的世上最原始的、最好的天然滋補(bǔ)品之一,而蛋白質(zhì)和肽類很可能是蜂王漿神奇作用的關(guān)鍵物質(zhì)。本文就先介紹了蜂王漿蛋白及其提取和貯存,重點(diǎn)的講述了蜂王漿的生物學(xué)功能,
2、蜂王漿蛋白具有清除自由基、抗氧化、延緩衰老、延長(zhǎng)壽命抗菌、免疫調(diào)節(jié)、降血糖、促進(jìn)細(xì)胞增殖、抗腫瘤、抗疲勞、降血壓等眾多功能,將被應(yīng)用到生物醫(yī)藥、細(xì)胞培養(yǎng)、組織工程等更多的研究領(lǐng)域。 關(guān)鍵詞:蜂王漿蛋白 提取工藝 生物學(xué)功能 蜂王漿是5~15 日齡工蜂咽下腺、上顎腺和腦后腺等腺體所分泌的乳白色或淡黃色乳狀液體 ,是1~3 齡工蜂幼蟲、雄蜂幼蟲及蜂王的終生食料[1]。類似于哺乳動(dòng)物的乳汁,又稱王漿或蜂乳。具有多種生物活性。蜂王漿化學(xué)成分復(fù)雜,其成分的含量隨蜜蜂的品種、蜜源種類、生產(chǎn)季節(jié)、氣候條件、蜂群的生存狀態(tài)、哺育蜂的年齡及數(shù)量等多種因素的不同而略有差異[2]。臨床
3、實(shí)驗(yàn)證明[3],蜂王漿具有增強(qiáng)機(jī)體免疫力、延緩衰老、防癌抗癌、降血糖、降血壓、抗疲勞等保健功能和療效。蜂王漿也因此在保健品市場(chǎng)中占據(jù)了重要的位置。 蜂王漿的許多功能由其所含的蛋白組分產(chǎn)生,但因?yàn)槌煞謴?fù)雜,分離中可能會(huì)被損壞,所以還是蜂王漿整體水平上的研究較多。蜂王漿中的蛋白質(zhì)約占干物質(zhì)的50%,2/3為清蛋白,1/3為球蛋白,兩者比例與人體血液中的清蛋白、球蛋白比例大致相似,這種搭配合理、易于吸收。蜂王漿中的蛋白質(zhì)是完全性蛋白質(zhì),與肉類中的完全性蛋白質(zhì)不同的是,不含中性脂肪,而且不僅含有10中必須氨基酸,還含有12中非必需氨基酸。王漿中的氨基酸與動(dòng),植物中的氨基酸相比在質(zhì)方面就明顯差
4、別,王漿幾乎含有中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)形成兩大類神經(jīng)介質(zhì)所需的全部氨基酸[4]。 研究者們根據(jù)蜂王漿蛋白質(zhì)的生物活性及其對(duì)保健功能的作用把王漿中所含的蛋白質(zhì)分為水溶性(46%~89%,為王漿蛋白的主要部分,簡(jiǎn)稱王漿主蛋白)和水不溶性蛋白質(zhì),目前已經(jīng)鑒定出9個(gè)蜂王漿主要蛋白,簡(jiǎn)稱為MRJPs(Major Royal Jelly Proteins),分子量49~87kDa[3,4]。近年來,在蜂王漿蛋白中含量最豐富的、分子量為56~57kDa的MRJP1(下稱AmMRJPP1),被認(rèn)為是與王漿酸同樣重要的王漿質(zhì)量指標(biāo)和功效成分。 1.蜂王漿蛋白的提取及貯存 1.1 蜂王漿蛋白
5、的提取工藝 蛋白質(zhì)的提取方法很多,如有機(jī)溶劑提取法、堿提酸沉法、鹽提酸沉法、 超聲波法、膜分離法、泡沫分離法、雙極膜法等[5],但目前較低的蛋白質(zhì)提取利用率仍然是增加蛋白質(zhì)產(chǎn)量的一個(gè)制約因素。至今,研究提取蜂王漿蛋白的效果,而且已提供理論依據(jù)的并不多。2008年藍(lán)瑞陽[6]等人研究堿提酸沉法和鹽提酸沉法提取蜂王漿蛋白的效果,初步得出,保證蛋白質(zhì)質(zhì)量的前提下,兩種方法均為最佳條件時(shí),采用鹽提酸沉法提取的蛋白質(zhì)產(chǎn)量比堿提酸沉法提取的高,但純度卻低于堿提酸沉法的結(jié)論。 1.2 貯存條件對(duì)蜂王漿水溶性蛋白的影響 不同溫度和時(shí)間處理的蜂王漿水溶性蛋白含量隨處理溫度升高和處理
6、時(shí)間的延長(zhǎng)不斷下降。與相比-22℃貯存蜂王漿的水溶性蛋白含量相比較,4℃貯存蜂王漿的水溶性蛋白含量分別降低12.7%(5d),16.9%(10d),20.2%(15d),35℃貯存蜂王漿的水溶性蛋白含量分別降低38.7%(5d),42.3%(10d),57.8%(15d)[7],充分證明,相同貯存時(shí)間內(nèi),蜂王漿水溶性蛋白含量隨貯存溫度升高而降低;相同溫度條件下,隨貯存時(shí)間的延長(zhǎng)其含量亦逐漸降低。 蜂王漿水溶性蛋白由分子質(zhì)量為18.4-45.0 kDa等6種常量蛋白組成[8]?,F(xiàn)在劉紅云[7]等人研究又發(fā)現(xiàn)數(shù)量眾多的分子質(zhì)量小于18.4kDa的微量水溶性蛋白,也指出這些蛋白同常量蛋白
7、在4~35℃貯存時(shí)都會(huì)降解,并隨貯存溫度的升高和貯存時(shí)間的延長(zhǎng)降解程度增大。但在在其中,低分子質(zhì)量的微量水溶性蛋白對(duì)貯存溫度和時(shí)間不敏感,這些蛋白質(zhì)對(duì)蜂王漿的功效有何貢獻(xiàn),45.0kDa的蛋白質(zhì)的降解是否為影響蜂王漿功效的主要因素,都值得進(jìn)一步研究。蛋白質(zhì)和肽類很可能是蜂王漿神奇作用的關(guān)鍵物質(zhì)。由于蜂王漿中的蛋白質(zhì)在干物質(zhì)中占有較大的比重,蜂王漿中的MRJPs被認(rèn)為是從幼蟲到蜂王的發(fā)育過程及蜂王發(fā)揮特殊生理功能的關(guān)鍵因素,另外,蜂王漿在體外也具有廣泛的生物學(xué)活性。世界各國科學(xué)家通過直接的方法從蜂王漿中分離獲得一系列的蛋白質(zhì)和肽類,并闡述了相關(guān)的生物學(xué)功能。 3. 蜂王漿蛋白主要生物學(xué)功能
8、 蛋白質(zhì)和肽類很可能是蜂王漿神奇作用的關(guān)鍵物質(zhì)。蜂王漿中的主蛋白MRJPs被認(rèn)為是從幼蟲到蜂王的發(fā)育過程及蜂王發(fā)揮特殊生理功能的關(guān)鍵因素,另外,蜂王漿在體外也具有廣泛的生物學(xué)活性,。世界各國科學(xué)家從蜂王漿中分離獲得一系列的蛋白質(zhì)和肽類,并開始研究相關(guān)的生物學(xué)功能。 3.1 清除自由基,抗氧化,延緩衰老 衰老有自由基學(xué)說、代謝失調(diào)學(xué)說、免疫功能衰退學(xué)說、基因錯(cuò)誤表達(dá)學(xué)說等,這些學(xué)說從不同方面解釋了產(chǎn)生衰老的原因。其中自由基學(xué)說比較得到認(rèn)可?,F(xiàn)代研究表明,生物體內(nèi)會(huì)生成如超氧陰離子自由基、羥基自由基等活性氧(ROS),同時(shí)也存在一套完整的抗氧化保護(hù)系統(tǒng),如超氧化物歧化酶(S
9、OD)、過氧化氫酶、谷胱甘肽酶(GPX)等,它們能夠隨時(shí)清除體內(nèi)多余的ROS,防止過氧化損害。但是,隨著年齡的增長(zhǎng)、機(jī)體的防護(hù)能力會(huì)下降,它們不能夠及時(shí)的清除體內(nèi)多余的ROS,過剩的自由基會(huì)使ROS濃度升高,對(duì)蛋白質(zhì)、脂類和DNA等造成隨機(jī)損傷,導(dǎo)致體內(nèi)蛋白質(zhì)變異、脂質(zhì)過氧化、DNA損傷等,從而引起細(xì)胞損傷、細(xì)胞活力下降甚至死亡,加速衰老[9]。 王漿蛋白有很好的自由基清除及抗氧化的作用。Takeshi Nagai等[10]發(fā)現(xiàn)蜂王漿的水溶性蛋白和堿溶性蛋白也具有很強(qiáng)的抗氧化及清除氧自由基的能力。通過脂質(zhì)過氧化模型研究蜂蜜、蜂王漿、蜂膠的抗氧化作用,發(fā)現(xiàn)蜂王漿對(duì)超氧化物的清除作用介于
10、蜂蜜和蜂膠之間。隨后,通過對(duì)蜂王漿進(jìn)行水提取和堿提取,發(fā)現(xiàn)兩種方法提取的蛋白產(chǎn)物均具有很高的抗氧化活性, 能清除超氧陰離子自由基等活性氧。100mg/mL的蛋白提取物的抗氧化活性與5ml的維生素C相當(dāng)。后續(xù)實(shí)驗(yàn)中,選用胃蛋白酶、胰蛋白酶和木瓜蛋白酶水解蜂王漿的研究結(jié)果顯示,相比較水提和堿提所得的產(chǎn)物,酶解產(chǎn)物的抗氧化活性以及清除超氧陰離子自由基和羥自由基的能力更高。 蜂王漿被認(rèn)為是一種具有延年益壽功能的天然保健品。陳朝陽等[11]等研究表明,蜂王漿能延長(zhǎng)果蠅的平均壽命,且呈劑量效應(yīng),其中高劑量組雄、雌果蠅的平均壽命比對(duì)照組長(zhǎng)24.7%和26.9%。同時(shí)對(duì)果蠅超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化氫
11、酶 (CAT)活力測(cè)定結(jié)果表明,蜂王漿能夠提高果蠅的SOD和CAT活性說明蜂王漿具有增強(qiáng)清除自由基的能力,從而達(dá)到一定的延緩衰老的效果。而Takeshi Nagai[9]等發(fā)現(xiàn),除SOD外,蜂王漿的水溶性蛋白和堿溶性蛋白也具有很強(qiáng)的抗氧化及清除氧自由基的能力。此外,日本科學(xué)家鐮倉昌樹第一次在除蜜蜂之外的動(dòng)物模型——果蠅上發(fā)現(xiàn)蜂王漿具有類似于蜜蜂的,同時(shí)延長(zhǎng)壽命和提高繁殖力雙功能作用。他用含有Royalactin(MRJP1)的飼料飼養(yǎng)果蠅,結(jié)果發(fā)現(xiàn)Royalactin能增加果蠅個(gè)體大小、細(xì)胞大小和繁殖能力,延長(zhǎng)壽命并縮短發(fā)育時(shí)間,這一結(jié)果表明蜂王漿的作用是跨物種的。同時(shí)研究出Royalacti
12、n對(duì)果蠅壽命延長(zhǎng)作用是通過Egfr信號(hào)通路發(fā)揮作用,但是具體的發(fā)揮作用的途徑還有待進(jìn)一步研究[12]。 3.2 促細(xì)胞生長(zhǎng)功能 蜂群中的工蜂和蜂王都是雌性且基因相同,但蜂王的體長(zhǎng)約是工蜂的1.5倍。有研究表明,能成長(zhǎng)為蜂王的蜜蜂幼蟲的食物是蜂王漿,而其他幼蟲的食物只是花粉和蜂蜜。但是,蜂王漿中的何種成分促使幼蟲變身蜂王的是個(gè)迷,之后日本富山縣立大學(xué)講師鐮倉昌樹進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),新鮮蜂王漿中一種叫做"royalactin"的蛋白質(zhì)能促進(jìn)生長(zhǎng)激素的分泌量,使幼蟲出現(xiàn)體格變大、卵巢發(fā)達(dá)等蜂王的特征。Kamakura等又進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),royalactin作為蜂王漿中的一種特殊功能因子,
13、是通過Egfr調(diào)節(jié)信號(hào)通路,促使蜜蜂幼蟲發(fā)育成為蜂王。Kamakura 等研究了王漿57kDa蛋白的生理學(xué)作用, 他們通過對(duì)大鼠原代肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞的培養(yǎng), 發(fā)現(xiàn)57kDa蛋白能顯著地促進(jìn)肝細(xì)胞的DNA 合成, 而常用的牛血清卻無此作用。此外, 57kDa蛋白還能增加清蛋白(亦叫白蛋白)的合成, 促進(jìn)細(xì)胞增殖, 提示57kDa蛋白可能起到細(xì)胞分裂素的作用[12]。研究發(fā)現(xiàn)MRJPs具有促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)的功能,Salazar-Olivo等從王漿中提取的粗蛋白(RJCP)能刺激昆蟲Tn-5B1-4細(xì)胞生長(zhǎng),每毫克蛋白添加劑能使細(xì)胞數(shù)量比對(duì)照組多6.5倍,而通常用的胎牛血清卻只有2.55倍。這些粗蛋白與用硫化
14、胺從王漿中沉淀的RJP30和RJP60效果一樣,都能影響細(xì)胞的形狀,刺激細(xì)胞的粘附。RJP30能夠刺激鼠科動(dòng)物的3T32F442A 前脂肪細(xì)胞轉(zhuǎn)化為成熟脂肪細(xì)胞,其效果比胰島素好2倍,粗蛋白和RJP60也有類似效果。RJP30還能對(duì)海拉人類子宮癌細(xì)胞產(chǎn)生生長(zhǎng)抑制作用,用RJP30處理7天后,細(xì)胞數(shù)目減少215倍[13]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果充分表明了王漿蛋白對(duì)于細(xì)胞生長(zhǎng)作用的多樣性。 3.3 免疫調(diào)節(jié)作用 人們比較早就研究發(fā)現(xiàn),在清除自由基,抑制過氧化反應(yīng)和免疫調(diào)控的同時(shí),蜂王漿還具有免疫調(diào)節(jié)作用,但不知道到底是哪種組分發(fā)揮了作用,在之后的研究中也發(fā)現(xiàn)MRJP3 的抗過敏作用。Okamoto[14
15、]等從王漿中篩選抗過敏因子,采用一系列柱色譜分析,分離純化了一個(gè)70kDa的糖蛋白,即MRJP3。體外實(shí)驗(yàn)表,明MRJP3不僅可抑制T 細(xì)胞分泌IL24,而且可抑制T細(xì)胞分泌IL22 和IFN2γ,同時(shí)抑制T細(xì)胞增殖。MRJP3還可抑制卵清蛋白P明礬免疫小鼠的淋巴結(jié)細(xì)胞在受到卵清蛋白和抗原提呈細(xì)胞刺激后分泌IL24的能力。給卵清蛋白P明礬免疫小鼠腹腔注射MRJP3,雖然它是一種外源性抗原,卻可抑制小鼠血漿IgE 和IgG1的水平。另外,經(jīng)過加熱處理后的MRJP3,抗原性減低了,但在體內(nèi)體外實(shí)驗(yàn)中仍顯示出抑制抗體應(yīng)答的作用。還有,蜂王漿中的MRJP1能誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞釋放腫瘤壞死因子,對(duì)免疫系統(tǒng)進(jìn)行
16、調(diào)控[12]。 3.4 抗菌勞作用 Fujiwara 等發(fā)現(xiàn)來源于Apismellifera L蜜蜂的RJ 內(nèi)含一種具有強(qiáng)大抗菌作用的蛋白質(zhì),命名為Royalisin,并首次通過酸萃取、凝膠過濾和反相高壓液相色譜法將之純化。研究發(fā)現(xiàn)Royalisin在低濃度時(shí)即對(duì)革蘭陽性細(xì)菌具有強(qiáng)大的抗菌活性,但對(duì)革蘭陰性細(xì)菌無效[15]??梢酝茰y(cè)出Royalisin可能與蜜蜂體內(nèi)防護(hù)細(xì)菌入侵的機(jī)制有關(guān)。Fontana[16]等從蜂王漿中分離了4種抗菌肽,這些抗菌肽屬于同一個(gè)蛋白質(zhì)家族Jelleines,并分別命名為Jelleine-I、Jelleine-II、Jelleine-III、Je11ein
17、e-IV。他們通過生物學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),發(fā)現(xiàn)Jelleine-I—II1對(duì)酵母、革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌有特異性抗菌作用,而Je11eine-IV在所有的試驗(yàn)中均表現(xiàn)抗菌性。這些抗菌肽與蜜蜂體內(nèi)的其它抗菌肽沒有任何相似之處,它們由工蜂產(chǎn)生并分泌到王漿中,研究還發(fā)現(xiàn),Jelleine-II C-末端9個(gè)氨基酸序列與王漿中MRJP1 C一末端9個(gè)氨基酸序列完全一致,猜測(cè)Jelleine可能是MRJP1經(jīng)胰蛋白酶作用后的產(chǎn)物。Bachanova 等報(bào)道了王漿中一種新的抗菌多肽Royalisin,并發(fā)現(xiàn)Royalisin 對(duì)蜜蜂美洲幼蟲腐臭病病原( Paenibacillus larvae larvae)
18、 及其他受試革蘭氏陽性菌有抑制作用[17]。 3.5 抗疲勞作用 蜂王漿具有抗疲勞作用,趙光等[18 ] 發(fā)現(xiàn)灌胃RJ (每100g體重5 mL) 的大鼠與對(duì)照組大鼠相比,體重增加20g( P < 0. 01),跑步運(yùn)動(dòng)至力竭的時(shí)間延長(zhǎng)26. 14min( P < 0. 01) ,力竭運(yùn)動(dòng)后,線粒體丙二醛(MDA) 降低明顯,超氧化物歧化酶(SOD) 活性顯著增高,肝臟線粒體ATP合成能力和血漿pH值相應(yīng)提高,血乳酸和血清總鈣較低,肝、肌糖原顯著增多。后來Kamakura[12]等又通過老鼠實(shí)驗(yàn)證明其功能與蜂王漿中的MRJP1有關(guān)。在游泳實(shí)驗(yàn)前分別喂服新鮮蜂王漿、40℃貯存了7天的蜂王
19、漿以及含酪蛋白、玉米淀粉和大豆油的對(duì)照溶液,然后比較三組的游泳耐力。結(jié)果顯示,喂服新鮮蜂王漿的小鼠組游泳耐力顯著提高、血清中乳酸和氨含量、肌糖原損耗均顯著降低。再對(duì)蜂王漿中的組分進(jìn)行定量分析,發(fā)現(xiàn)40℃貯存了7天的蜂王漿中MRJP1被降解,而維生素、王漿酸和其他脂肪酸含量均未發(fā)生改變。因此推測(cè),發(fā)揮抗疲勞作用的可能是蜂王漿中的MRJP1。 3.6 抗腫瘤,抗癌作用 蜂王漿對(duì)腫瘤細(xì)胞的抑制作用早有報(bào)道,張敬[19]等(2001)用蜂王漿喂服小鼠30天,再接種小鼠肉瘤180(S180)和艾氏腹水癌(EAC)兩個(gè)瘤種,結(jié)果顯示:喂服蜂王漿的小鼠瘤重顯著低于對(duì)照組(P<0.05),瘤最
20、高抑制率可達(dá)34%。但對(duì)蜂王漿中抑制腫瘤細(xì)胞的成分未知。也有研究者在2005年發(fā)現(xiàn)王漿能阻礙因腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)而導(dǎo)致的骨髓抑制,但成分仍然未知,Majtan[20]等(2006)將MRJP1基因重組到大腸桿菌中,表達(dá)產(chǎn)物蛋白對(duì)小鼠腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)有明顯的抑制作用。因此推測(cè)MRJP1與抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)有關(guān)。 Salazar-Olivo等研究發(fā)現(xiàn),在HeLa癌細(xì)胞中加入從蜂王漿中提取出的蛋白R(shí)JP培養(yǎng)7d后,細(xì)胞數(shù)目比起始細(xì)胞數(shù)減少了2.5倍,提示RJP寸人類HeLa癌細(xì)胞具有細(xì)胞毒性作用[13]。 3.7 降血壓,降血糖 曾經(jīng)也有報(bào)道過蜂王漿蛋白具有降血壓的功能,Matsu
21、i[21]等報(bào)道,完全蜂王漿和它的分離蛋白根本不會(huì)阻礙血管緊縮素I一轉(zhuǎn)化酶(ACE)的活性,然而,蜂王漿經(jīng)胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶水解后,其產(chǎn)物具有抑制血管緊素的作用,從而起到降血壓的作用。采用液相色譜法對(duì)王漿水解產(chǎn)物進(jìn)行分離,獲得二肽、三肽片斷,并發(fā)現(xiàn)了11個(gè)ACE的抑制肽,其中有8個(gè)肽是首次從自然資源中鑒定出來的。因此,王漿蛋白被認(rèn)為是一種可通過胃腸酶水解獲取ACE抑制肽的好資源。 經(jīng)放射性免疫分析和體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證明,蜂王漿降血糖的機(jī)理是因?yàn)槠渲泻袔追N類似胰島素樣的多肽,調(diào)節(jié)胰島素的作用,因此,它們可能是使血糖降低 的有效成分 。另外,蜂王漿蛋白具有修復(fù)受損細(xì)胞、促使受
22、損組織再生的功能,能使胰腺細(xì)胞代謝恢復(fù)正常,促進(jìn)胰島素的分泌,而發(fā)揮正常的糖代謝作用[21]。 總之,蜂王漿整體水平功能研究的全面鋪開已有幾十年的歷史,隨著現(xiàn)代化學(xué)技術(shù)的應(yīng)用,王漿的營養(yǎng)成分通過化學(xué)分析得到認(rèn)識(shí),世界各國的科學(xué)家對(duì)蜂王漿活性蛋白和肽的研究在各個(gè)領(lǐng)域深入開展,其營養(yǎng)保健功能也經(jīng)過動(dòng)物和臨床醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)得到驗(yàn)證,因此逐漸發(fā)展成為一類全球應(yīng)用的功能食品、營養(yǎng)補(bǔ)充劑、醫(yī)藥或化妝品原料。但如何大量分離、制備蜂王漿活性蛋白和肽仍是一個(gè)挑戰(zhàn)性的課題,將蜂王漿活性蛋白和肽用于幫助人類克服疾病的臨床應(yīng)用方面更有很長(zhǎng)的路要走。 參考文獻(xiàn) [1]丁美會(huì),張偉光,金鳳,
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