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由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸組成的三肽。谷胱甘肽可以氧化型(GSSG)和還原型(GSH)存在，兩者可互相轉(zhuǎn)變。其在組織中分布很廣，多以還原型存在。還原型谷胱甘肽對維持巰基酶的活性和紅細胞膜的穩(wěn)定性有重要作用。它還能參加小腸內(nèi)氨基酸的吸收和腎小管對氨基酸的重吸收作用。而半胱氨酸殘基的巰基是某些酶的必需基因；胱氨酸殘基的二巰鍵是胰島素、加壓素、催產(chǎn)素和免疫球蛋白等分子中的重要結(jié)合鍵。當發(fā)生某些中毒時，可使這些分子中化學基因發(fā)生改變引起它們的活性改變或喪失。因此谷胱甘肽在生物氧化、氨基酸轉(zhuǎn)運、毒物解毒、保護血紅蛋白等過程中起一定作用。
谷胱甘肽廣泛存在于所有生物細胞中，其中以酵母、小麥胚芽以及人和動物肝臟、腎、紅細胞和眼睛晶狀體中含量較為豐富[2]。正常人體GSH和GSSG的比例為100∶1，全血中GSH的正常質(zhì)量濃度約為371mg·L-1，人體的肝臟和腎臟是GSH主要的合成、代謝和排泄器官。自1888年，法國科學家DereyPailhade首先在酵母抽提物中發(fā)現(xiàn)谷胱甘肽以來，科學家一直在努力研究它的生理活性并逐漸現(xiàn)它在清除自由基，解毒，保護肝臟以及抗癌等方面的用途。谷胱甘肽在醫(yī)藥領(lǐng)域和食品工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，目前開發(fā)谷胱甘肽已成為研究熱點。
谷胱甘肽結(jié)構(gòu)中半胱氨酸側(cè)鏈基團上連有一個活潑巰基，它是谷胱甘肽許多重要生理功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，能保護體內(nèi)重要酶蛋白巰基不被氧化、滅活，有利于酶活性的發(fā)揮。通過巰基與體內(nèi)的自由基結(jié)合，可直接使自由基還原為容易代謝的酸類物質(zhì)，加速自由基的排泄，從而減輕自由基對重要臟器的損害。此外，谷胱甘肽所含的γ谷氨酰胺鍵能維持分子的穩(wěn)定性并參與轉(zhuǎn)運氨基酸；谷胱甘肽中的甘氨酸和半胱氨酸殘基還可參與膽酸的代謝。
用于藥物中毒、酒精中毒、丙酮血性嘔吐癥(自體中毒、周期嘔吐癥)、重金屬中毒、慢性肝病、里耳黑變病、肝斑、炎癥后色素沉著、妊娠嘔吐和晚期妊娠中毒，預(yù)防及治療放射線、抗癌藥物及其他原因引起的白細胞減少癥，還用于放射病及放射線引起的口腔粘膜炎、過敏性疾病。亦可用于抑制進行性白內(nèi)障，控制角膜和視網(wǎng)膜疾病的發(fā)展。
1.谷胱甘肽與運動系統(tǒng)疾病
運動系統(tǒng)疾病與人體活動密切相關(guān)，而GSH對于腰椎退行性病、激素性股骨頭壞死、骨折、運動疲勞等的治療具有一定作用。腰椎退行性病變是腰椎自然老化、退化的病理生理過程，病情嚴重可引起腰腿痛甚至神經(jīng)損害。
2.谷胱甘肽與神經(jīng)系統(tǒng)疾病
神經(jīng)系統(tǒng)疾病是發(fā)生于中樞神經(jīng)系統(tǒng)、周圍神經(jīng)系統(tǒng)、植物神經(jīng)系統(tǒng)的以感覺、運動、意識、植物神經(jīng)功能障礙為主要表現(xiàn)的疾病。而GSH在延緩青光眼、自閉癥、神經(jīng)退行性病等疾病的發(fā)生、發(fā)展中具有重要作用。
3.谷胱甘肽與內(nèi)分泌系統(tǒng)疾病
甲狀腺功能亢進與糖尿病是其中最常見的內(nèi)分泌疾病，而近年研究提示GSH很有可能在這2種疾病的治療中發(fā)揮重要作用。
4.谷胱甘肽與循環(huán)系統(tǒng)疾病
高血壓與心力衰竭是常見于老年人的循環(huán)系統(tǒng)疾病，嚴重影響病患生活質(zhì)量。研究表明，GSH對這2種病的防治具有較好作用。
5.谷胱甘肽與呼吸系統(tǒng)疾病
研究顯示，GSH對于肺部疾病和哮喘氣道炎癥等具有一定防治作用。肺是直接與體外環(huán)境接觸的器官，周圍環(huán)境產(chǎn)生的活性氧和活性氮可導致肺部炎癥或其他疾病，如慢性阻塞性肺病、肺老化、囊泡性纖維癥、特發(fā)性肺間質(zhì)纖維化等。
6.谷胱甘肽與消化系統(tǒng)疾病
肝病是消化系統(tǒng)的常見病，GSH是目前臨床應(yīng)用的重要保肝藥之一，但目前主要用于肝炎。
7.谷胱甘肽與泌尿系統(tǒng)疾病
腎臟是泌尿系統(tǒng)的重要器官，也是人體排毒的重要器官。腎病綜合征及腎小管損害則是該系統(tǒng)最常見疾病，目前臨床上已開始使用GSH治療腎病，但具體作用機制仍不明確。
8.谷胱甘肽與生殖系統(tǒng)疾病
生殖系統(tǒng)對生命的延續(xù)具有重要作用，GSH對于生殖細胞的正常生長具有潛在保護作用。
9.谷胱甘肽與其他相關(guān)疾病
近年研究顯示，GSH對于皮膚炎癥、艾滋病、瘧疾等具有一定防治作用。
谷胱甘肽在食品工業(yè)上的應(yīng)用。在面制品加工中加入谷胱甘肽不僅可以大大強化其營養(yǎng)價值，還能夠改善面團的流變特性。例如在面包原料中添加谷胱甘肽，可以使面團軟化，從而縮短混揉時間；在魚類和肉類食品加工中加入谷胱甘肽可強化食品的風味并大大延長保鮮期；在酸奶中加入谷胱甘肽能起到抗氧劑的穩(wěn)定質(zhì)量的作用；由于谷胱甘肽有防止色素沉著的功能，在水果蔬菜類食品、酪蛋白以及奶粉中加入谷胱甘肽可以有效地防止褐變；此外，它還可用作起泡葡萄酒的還原劑。
由于谷胱甘肽具有重要的生理功能和廣泛的市場前景，因此，谷胱甘肽的工業(yè)化生產(chǎn)越來越受到關(guān)注。日本早在20世紀50年代就開始研制，90年代已投入生產(chǎn)，中國對谷胱甘肽的研究還處于起步階段，還沒有批量生產(chǎn)能力。谷胱甘肽的生產(chǎn)方法主要有溶劑提取法、化學合成法、酶合成法和發(fā)酵法。
1.溶劑提取法
溶劑提取法主要是以富含谷胱甘肽的小麥胚芽和酵母等為原料，通過添加適當?shù)娜軇┗蚪Y(jié)合淀粉酶、蛋白酶處理，再經(jīng)分離純化后精制而成。溶劑提取法生產(chǎn)谷胱甘肽早已工業(yè)化，但該法生產(chǎn)工藝比較落后，生產(chǎn)規(guī)模小且產(chǎn)量低，而且產(chǎn)品質(zhì)量不高。因此，未來研究的重點應(yīng)該放在提高提取效率以及選擇適宜的純化方法以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。
2.化學合成法
化學合成法是以谷氨酸、半胱氨酸、甘氨酸等為原料合成谷胱甘肽的方法。目前谷胱甘肽的化學合成生產(chǎn)工藝已較成熟，但它存在成本高、反應(yīng)步驟多、反應(yīng)時間長、操作復雜等缺點，更重要的是通過化學合成法得到的谷胱甘肽是左旋體和右旋體的混合物，需要進行光學拆分，分離十分困難，由此造成了產(chǎn)品純度不高，并且存在著環(huán)境污染等問題，因此限制了其應(yīng)用。
3.酶合成法
酶合成法是以L-谷氨酸、L-半胱氨酸及甘氨酸為底物，利用生物體內(nèi)的天然谷胱甘肽合成酶，并添加少量ATP來合成谷胱甘肽的方法。谷胱甘肽合成酶大多取自酵母菌和大腸桿菌。以通過特定誘變篩選的能高產(chǎn)含GSH-I和GSH-II的CGMCC1231菌株為酶源，以L-谷氨酸、L-半胱氨酸、甘氨酸為底物，并加入葡萄糖和硫酸鎂，酶促合成生產(chǎn)谷胱甘肽，分離純化的產(chǎn)品收率為45%～58%，谷胱甘肽含量質(zhì)量分數(shù)≥98%。
4.發(fā)酵法
發(fā)酵法是以廉價的糖類為原料，利用特定微生物體內(nèi)物質(zhì)的代謝將廉價原料轉(zhuǎn)化為谷胱甘肽的方法。發(fā)酵法生產(chǎn)谷胱甘肽的微生物大多是酵母和大腸桿菌。發(fā)酵法與以上3種方法相比具有明顯優(yōu)勢，如反應(yīng)條件溫和、成本低、生產(chǎn)速快等。
采用產(chǎn)朊假絲酵母為發(fā)酵菌株，經(jīng)斜面培養(yǎng)和種子培養(yǎng)后，接種于發(fā)酵培養(yǎng)基中進行搖瓶培養(yǎng)或發(fā)酵罐培養(yǎng)，在發(fā)酵培養(yǎng)基中添加L-半胱氨酸，增加發(fā)酵液中L-半胱氨酸的供應(yīng)，從而將谷胱甘肽的產(chǎn)量和胞內(nèi)含量提高將近一倍；以啤酒廢酵母為原料，采用間歇發(fā)酵的方法合成谷胱甘肽，研究了通氣量，攪拌速度，初始葡萄糖濃度以及酵母加入量對合成的影響，在最適發(fā)酵條件下，谷胱甘肽總產(chǎn)量提高了1～6倍。因廢酵母價格低廉，利用啤酒廢酵母生產(chǎn)谷胱甘肽大大降低了成本。
[1] 兒科學辭典
[2] 谷胱甘肽的研究進展
[3] 實用藥物手冊