植物中超氧化物歧化酶的提取及应用

张 娜，赵倩芸，刘锰钰，吕 宁

（陕西理工大学化学与环境科学学院，陕西汉中，723000）

植物中超氧化物歧化酶的提取及应用

张 娜，赵倩芸，刘锰钰，吕 宁

（陕西理工大学化学与环境科学学院，陕西汉中，723000）

超氧化物歧化酶简称SOD是一种存在于各种生物体中的金属酶，目前在日用化学品、食品、医药等各领域中展现出了巨大的应用价值和发展潜力。文章综述了超氧化物歧化酶在植物中的提取方法，展望了其在各大领域的应用及前景。

SOD；提取；日用化学品；应用

超氧化物歧化酶简称SOD，是生物体内一种重要的氧自由基清除剂，能够平衡机体代谢过程中产生的过多的氧自由基，从而减轻或消除自由基对机体的危害。它具有免疫调节、抑制肿瘤、抗辐射、消炎和美容的功效。因其在各大领域的应用，受到国内外学者及研究者的广泛关注。因此，深入了解研究SOD及提高SOD的提取率将具有重要的理论意义和实际意义。

自然界中几乎所有的生物种类中都可分离出SOD，但并不是所有的材料都适合用来提取SOD。由于动物血中存在易感染病毒和其他难清洁的污染物，且欧盟已于1999年发文禁止从动物血中提取SOD。而就提取率、提取工艺的复杂程度和产物活力等多方面因素的考虑，从植物中提取出的SOD具有极好的水溶性，有助于人体吸收，同时又避免了交叉感染，因此，从植物中提取SOD具有较大的经济效益。所以，提高植物中SOD的提取率以及开发新来源的SOD成了很急迫的任务。由于SOD来源不同，种类不同，其提取方法也有很大的区别。

1 SOD的提取方法

1.1 浸提法

从植物中提取出的SOD极性相对较大，且易溶于水，由“相似相溶”原理，可用水来浸取SOD，由于磷酸缓冲液可提高浸取效能、增加制品的稳定性、减少杂质，因此，实际操作中常采用磷酸缓冲液代替水来浸取SOD，得到粗提取液。这是目前用得较多的一种粗提取的方法。丛军等人用磷酸缓冲液提取法从小麦中提取出SOD[1]；伍彦容等人采用磷酸缓冲液提取法从蒜头中分离提纯SOD[2]。实验表明：磷酸缓冲液的pH值以及用量会影响SOD的提取率，较多的人采用磷酸缓冲液的pH为7.8。

1.2 有机溶剂分级沉淀法

向溶液中加入有机溶剂，使水溶液的介电常数降低，从而，增加了两个相反电荷基团之间的吸引力，使蛋白质脱去水化层，导致蛋白质溶解度下降，促进蛋白质分子的聚集和沉淀。利用此原理达到蛋白质提取纯化的目的。提取SOD常用的有机溶剂是丙酮和氯仿-乙醇。

1.2.1 丙酮沉淀法

在粗酶的提取液中加入适量丙酮，可使SOD及其他杂蛋白的溶解度发生变化，依次从溶液中沉淀出来。丙酮的加入量与搅拌时间会影响提取出的SOD的活性。廖春丽等人通过实验研究大蒜SOD的最佳提取条件得出：加入0.6倍体积的丙酮，搅拌15min[3]。不同植物所需丙酮量是不同的。张帅等人采用丙酮沉淀法纯化从猴头菇中提取的SOD，认为V（丙酮）∶V（SOD清液）为 7∶10 时进行二级纯化所得SOD比活最高，SOD纯度最高[4]；后来魏瑞锋等人从猕猴桃中提取出SOD，实验得出丙酮用量的最佳比例为V（丙酮）∶V（SOD酶液）=1∶1[5]。

1.2.2 氯仿-乙醇沉淀法

氯仿-乙醇混合液溶解SOD于萃取液中，其他杂质进入沉淀中，分离得出提取液。一般用于SOD的粗提取。刘杰凤等人也用此沉淀法提取玉米中的SOD，将氯仿－乙醇混合液按粗酶液体积的0.25倍将其加入粗酶液中，搅拌15min，5000r/min离心15min，弃下层溶液，得上层酶液[6]。路蕾等人通过实验得出Mn-SOD的活性受氯仿-乙醇混合液的抑制[7]的结论。所以，若确定所要提取的酶是Mn-SOD，则不应用氯仿-乙醇进行沉淀。

1.3 盐析法

由于硫酸铵廉价，溶解度大，温度系数小，且能保持蛋白质的性质不发生改变，所以，提取SOD常采用硫酸铵分级盐析法。

在SOD的提取实验中，硫酸铵分级盐析法大多用于纯化。不同种类SOD的溶解度不同，因此需用不同浓度的硫酸铵去沉淀。宣景宏从红树莓中提取出SOD，并经实验得出：当（NH4）2SO4饱和度为50%～90%时，红树莓 SOD能够达到相对较大的酶活[8]。王中凤等人用此法纯化从仙人掌中提取出的SOD，认为硫酸铵饱和度40%和85%分别用于除杂质和沉淀SOD目标蛋白，具有纯化和浓缩的双重效果[9]。硫酸铵分级盐析法具有操作简单，不易使酶失活，适用范围广等优点，但是因硫酸铵容易分解产生氨的恶臭味，所以，用此法纯化出的SOD用途较窄。

1.4 超声波破碎法

利用超声波的空化作用增大物质分子的运动频率和速度，增加溶剂的穿透力，提高被提取成分的溶出速度；超声波的次级效应，如热效应、机械效应等也能加速被提取成分的扩散并充分与溶剂混合，因而也有利于提取。用超声波破碎法提取植物中的活性物质费时少、得率高，因此被广泛应用，但一般用于辅助其他提取方法。

超声波破碎辅助提取时，影响提取结果的主要因素有超声波的功率、时间以及具体到时间间隔。潘明等人用超声波辅助提取出了甘薯叶中的SOD，并得出最佳提取工艺为：固液比为28∶1、超声时间6s、超声次数40次、时间间隔2s[10]。王振伟等人研究从刺梨中超声辅助提取出SOD，得出的超声辅助提取刺梨SOD的最佳工艺为：超声功率200W，固液比1∶10，超声时间6s，超声次数30次，时间间隔2s，并指出超声波破碎法能在最大限度保存酶活度的情况下，提高酶的提取率，而且打破传统提取纯化方法的束缚，缩短生产周期的同时，提高提取率[11]。

1.5 热变性法

利用SOD的热稳定性，对SOD进行适当的热处理，使得杂蛋白因变性沉淀而分离。热变性法是纯化SOD较为简单易行的一种方法，并且成本廉价，不会引入其他杂质。

在提取过程中，热变性法可通过多种途径达到目的，如单独提取、辅助提取或纯化。魏瑞峰等人为寻找一条廉价的从植物中提取纯净SOD的工艺路线，对从猕猴桃中提取的SOD进行了多项处理，得出的有关热变性处理时的最佳提取参数为65℃，25 min。丛军等人通过实验表明：从小麦中提取的SOD在热处理温度70℃下，15min时酶的活性较高。热变性法也常用于辅助提取。如路蕾等人以热变性法与有机溶剂沉淀联合法分离提纯莲子SOD。王俊英采用热变性法结合硫酸铵分段盐析法分别对大蒜和芦荟中的SOD进行初步纯化。

2 SOD的应用

SOD在各大领域中的应用非常广泛。在化妆品领域，SOD可有效防止皮肤受紫外线的辐射，从而起到防晒效果；SOD还是一种抗氧酶，能有效防止皮肤衰老、起斑、起皱等一系列现象的发生，并有明显的抗炎效果，对防治皮肤病有一定效果；在食品工业方面，利用SOD的抗氧化性，可作为罐头、果汁、啤酒的防腐剂，也可作为水果、蔬菜的保鲜剂。基于SOD优质的保健功效，常用于保健品和营养品的生产中；在医药方面，病理过程中过多产生的O2-往往会对机体造成伤害，促进病情加重，SOD作为机体内重要的自由基清除剂，对清除过多的O2-具有重要作用，从而，缓解病情。SOD的增加还能抑制因辐射而引起的肿瘤的形成，并可增加纤维细胞的分化能力，有效地防止肿瘤的恶性发展；在农业方面，植物在生长过程中会遇到干旱、霜冻、高盐碱、有毒物质等因素的胁迫，而这些因素使植物产生过多的可对细胞结构和功能产生破坏的活性氧和自由基，SOD在清除活性氧和自由基的过程中发挥着重要的作用。

3 结语

SOD应用前景广阔，发展潜力巨大。随着人们对物质生活要求的不断提高，天然绿色健康的生活理念深入人心，从植物特别是从无污染天然野生植物中提取SOD成为相关人士关注的主要方向。而现代技术的快速发展又使得生产SOD的技术更加简要、稳定、高产，从而，确保SOD的安全性、产率和质量的进一步提升。若能抓住市场机遇，积极优化工艺条件，实现植物SOD产品的大规模开发，必将创造显著的社会效益和经济效益。

[1] 丛军,徐杰,任飞,等. 小麦苗中超氧化物歧化酶(SOD)提取条件的优化研究[J]. 食品工业科技,2014(4):213-218.

[2] 伍彦容,黄瑞然,张兆霞,等. 蒜头中SOD的提取研究[J]. 山东化工,2015(12):29-31.

[3] 廖春丽,王福梅,陈兰英,等. 大蒜SOD最佳提取条件确定及其生长过程中SOD活力变化研究[J]. 中国调味品,2011(2):51-53+64.

[4] 张帅,郑少丽,董基. 从猴头菇中提取纯化SOD[J]. 食品工业科技,2010(8):233-235+238.

[5] 魏瑞锋,魏桃英. 猕猴桃中SOD提取工艺研究[J]. 安徽农业科学,2013(32):12716-12717+12757.

[6] 刘杰凤，张峰培，杜丽明.玉米超氧化物歧化酶的提取与纯化工艺[J].食品研究与开发,2012( 5):48-51.

[7] 路蕾,陈富霖,谭茵. 莲子Fe-SOD的提取及其耐高温能力的初探[J]. 生物技术世界,2013(2):65-66

[8] 宣景宏,孟宪军,刘春菊,等. 红树莓超氧化物歧化酶(SOD)的提取工艺[J]. 食品研究与开发,2007(4):90-93.

[9] 王中凤,肖厚荣,杨红,等. 仙人掌SOD提取条件及提取过程活性稳定性研究[J]. 食品与发酵工业,2008(7):156-158.

[10] 潘明,王世宽,谢仁有,等. 甘薯叶中SOD的分离纯化研究[J].食品科技,2012(12):239-242.

[11] 王振伟,申森,胡晓冰. 刺梨中黄酮的超声提取及HPLC测定[J].湖北农业科学,2014(19):4684-4687.

The Extraction and Application of SOD in Plants

Zhang Na, Zhao Qianyun, Liu Mengyu, Lv Ning
(Chemistry & Environmental Science College of Shaanxi Sci-Tech University, Hanzhong 723000, Shaanxi)

∶ SOD (short for superoxide dismutase), a metal enzyme that exists in various organisms, is currently applied widely in the felds of daily chemicals, food, medicine and so on with its great application value and development potential. The method of extracting superoxide dismutase (SOD) from plants is reviewed, and its application and prospect in the major felds are explored.

∶ SOD; extraction; daily chemicals; application prospect

TQ658；Q55

A

1672-2701（2017）08-87-04

张娜女士，化学工程与工艺专业本科在读；E-mail：zn7809@163.com。