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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(xì)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(dāng)發(fā)生某些中毒時，可使這些分子中化學(xué)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(hù)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(xì)胞中，其中以酵母、小麥胚芽以及人和動物肝臟、腎、紅細(xì)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(xué)家DereyPailhade首先在酵母抽提物中發(fā)現(xiàn)谷胱甘肽以來，科學(xué)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(hù)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(tuán)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(hù)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(xì)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(jìn)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(yán)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(jìn)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(yán)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(dǎo)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(jī)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(xì)胞的正常生長具有潛在保護(hù)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(qiáng)化其營養(yǎng)價值，還能夠改善面團(tuán)的流變特性。例如在面包原料中添加谷胱甘肽，可以使面團(tuán)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(qiáng)化食品的風(fēng)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(jì)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(xué)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(dāng)?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(xué)合成法
化學(xué)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(xué)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(fù)雜等缺點，更重要的是通過化學(xué)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(jìn)行光學(xué)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?jǐn)?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(jìn)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(xué)辭典
[2] 谷胱甘肽的研究進(jìn)展
[3] 實用藥物手冊