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1、专题论述119食品工业2012年第3期超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，简称 SOD)是广泛存在于动物、植物、微生物中的一种专 一清除超氧阴离子自由基(O2-)的金属蛋白酶1。按 其结合的金属离子可分为Fe-SOD，Mn-SOD，Cu/Zn- SOD三种，它们催化O2-发生歧化反应，从而清除 O2-，具有抗炎、抗病毒、抗辐射、抗衰老等作用。 SOD在病毒性疾病、自身免疫性疾病、心肌缺血和缺 血再灌流综合症、老年性白内障、心血管疾病、辐射 病、癌症的治疗预防以及人类长寿等领域中起到了重 要作用2-5。 由于SOD来源不同，种类不同，其提取分离、纯 化、修饰与应用都有区别。
2、本文对此加以综述，以期 为SOD的生产应用有所促进。 1 超氧化物歧化酶的来源与分布 超氧化物歧化酶广泛存在于动物、 植物、 微生物中。 动物细胞里存在Cu/Zn-SOD、Mn-SOD6-7。在肝脏、肾脏等代谢活性较高的器官及红细胞中，Cu/Zn- SOD含量较高。动物肝细胞线粒体内存在Mn-SOD。 动物血、肝脏、心肺用以制备SOD，不仅含量丰富， 成本低，且提取和纯化较方便1。早在1930年Keilin和 Mann就在血液中发现了SOD，当时他们只认为是一 种蛋白质，还命名为血铜蛋白。直到1969年McCord 和Fridovich发现这种蛋白质有酶活性，并正式命名为 超氧化物歧化酶。目前
3、SOD主要来自猪牛血、肝脏等 动物组织。 植物的细胞质以及叶绿体和线粒体内外膜间存 在Cu/Zn-SOD，线粒体基质中含Mn-SOD，只有少数 叶绿体中含有Fe-SOD。例如沙棘果、树莓果、越桔 果、玉米皮等都含有SOD。笔者对越桔叶SOD进行 分离提取，表明其含量为植物中最高。植物源SOD利 于人体吸收。从植物中提取的SOD安全性很高，避免 了可能发生的交叉感染，且具有明显的社会和经济效1.韶关学院食品科学与工程学院 (韶关512005)；2.吉林农业大学食品科学与工程学院 (长春 130118)超氧化物歧化酶研究与应用 张俊艳1，贺阳2摘 要 超氧化物歧化酶(superoxide dism
4、utase SOD)是一种专一清除超氧阴离子自由基(O2-)的金 属蛋白酶，催化超氧阴离子自由基O2-发生歧化反应，从而清除O2-，具有抗炎，抗病毒，抗辐射， 抗衰老等作用。对SOD的来源分布、提纯方法、化学修饰、活性测定和生产应用等方面进行了综 述，并对其生产问题以及应用前景进行了分析。 关键词 超氧化物歧化酶；自由基；应用Literature Review of Research and Application on Superoxide Dismutase Zhang Jun-yan1, He Yang2 1. Food Science and Engineering College,
5、Shaoguan College (Shaoguan 512005); 2. College of Food Science and Engineering, Jilin Agricultural University (Changchun 130118)Abstract Superoxide dismutase is a specific metalloproteinase to clear the superoxide anion radical (O2-). It could catalyze the disproportionation of superoxide anion radi
6、cal O2- to clear the O2-, and it have anti-inflammatory, anti-virus, anti-radiation, anti-aging effect. The source and distribution, purification methods, chemical modification, activity determination and application of the SOD on the article were reviewed, and its production problems and applicatio
7、n prospect were analyzed. Keywords superoxide dismutase; radical; applicationstarter culturesJ. Food Chem, 2007, 104: 188-195. 30 Mah J H, Han H K, Oh Y J, et a1. Biogenic amines in Jeotkals，Korean salted and fermented fish productsJ. Food Chemistry, 2002(79):239-243. 31 Salma. KS, John AK. Condensa
8、tion nucleation light scattering detection for biogenic amines separated by ion-exchange chromatography. J Chromatogr A, 1999, 844(1):111-118. 32 Shakila R J, Vasundhara T S, Kumudavally K V. A comparison of the TLC-densitometry and HPLC method for the determination of biogenic amines in fish and fi
9、shery productsJ. Food Chem, 2001, 75:255-259. 33 Lange J, Thomas K, Witimann C. Comparison of a capillary electrophoresis method with highperformance liquid chromatography for the determination of biogenic amines in various food samplesJ.J Chromatogr B, 2002(779):229-239. 34 Tombelli S, Mascin M. El
10、ectrochemical biosensor for biogenic amines: a comparison between different approaches. Anal Chim Acta, 1998, 358(2):277-284.专题论述食品工业2012年第3期 120之重复丙酮分级沉淀法和层析分离纯化联合使用，使 其产品安全性降低。相比之下，植物源SOD具有安全 性高的特点。在研究植物源SOD时，沉淀分离纯化和 层析分离纯化的联合使用是常用的SOD纯化方法，此 方法步骤较多，需要的层析柱类型较多，因而成本较 高8-11，由于资源及生产方式的限制，投产应用的很 少。选择丰富
11、合理的SOD来源， 如何减少纯化步骤， 降 低成本， 获得高比活力的SOD是生产SOD的关键问题。 鉴于上述这些问题， 提取SOD技术还不够成熟， 需要进 一步在提高产率、 比活力和安全性， 简化步骤等方面进 行研究， 再与生产结合， 才能生产出更好的产品。 3 超氧化物歧化酶活力测定 测定超氧化物歧化酶活性的方法繁多，目前应 用的有：黄嘌呤氧化酶-细胞色素c法、黄嘌呤氧化 酶-NBT还原法、肾上腺素自氧化法、邻苯三酚自氧 化法、化学发光法、聚丙烯酰胺凝胶电泳法等19-21。 由于测定方法不同，活性的计量标准也不同，通 常测定的结果差别很大。目前国际上对活力的测定尚 无统一标准。 4 超氧化物
12、歧化酶的化学修饰 由于天然SOD的半衰期短，稳定性差，影响了其 的应用，因此对酶进行化学修饰，从而达到延长半衰 期，提高酶的稳定性，降低抗原性等的目的。 酶的化学修饰是在分子水平上对酶进行改造，即 在体外，将酶的侧链基团通过人工方法与一些化学基 团，特别是具有生物相容性的大分子进行共价连接， 从而改变酶的酶学性质的技术。 近些年对超氧化物歧化酶的修饰方法有很多，如 低分子肝素法，-环糊精法，聚乙二醇法，牛血清白 蛋白法等22。 4.1 低分子肝素修饰法 低分子肝素（LMWH）是一种抗凝血药和溶血栓 药。临床用于预防手术后血栓栓塞、预防深静脉血栓 形成、肺栓塞、血液透析时体外循环的抗凝剂、末梢
13、血管病变等。经高碘酸钠活化后的LMWH，与SOD在 4 、28 h条件下共价化合，得LMWH-SOD23。 该法原料易得、中间体稳定、反应温和、操作简 单，用此法修饰SOD性质的同时，还可以在SOD防治 脑缺血再灌流及抗辐射的应用中与LMWH发挥协同作 用。主要缺点是高碘酸钠氧化活化LMWH时生成不同 分子量的醛，制得的LMWH-SOD分子量不均一。 4.2 -环糊精修饰法 环糊精(Cyclodextrin，简称CD)是直链淀粉在由 芽孢杆菌产生的环糊精葡萄糖基转移酶作用下生成的 一系列环状低聚糖的总称。由于环糊精的外缘亲水而 内腔疏水，因而它能够像酶一样提供一个疏水的结合 部位，作为主体包络
14、各种适当的客体。环糊精是迄今 所发现的类似于酶的理想宿主分子，并且其本身就有 酶模型的特性，因此，在很多领域中广泛应用。陈吉益，市场前景广阔。近些年对植物SOD的研究有了很 大进展8-11，但是应用相对于动物SOD还较缓慢。 革兰氏阳性菌中常含有Mn-SOD，革兰氏阴性菌 中常含有Fe-SOD和Mn-SOD。真核微生物的SOD含量 一般高于原核生物，其中真菌里一般含有Cu/Zn-SOD 和Mn-SOD12。Fe-SOD，Mn-SOD，Cu/Zn-SOD还广 泛存在于藻类中。由于微生物发酵法生产SOD不受季 节、气候和地域的限制，具有生产周期短、产量高、 成本低、能大规模生产等特点，近年来得到了
15、迅速的 发展13。 2 超氧化物歧化酶的制备技术 2.1 SOD提取方法 常用的方法是破碎提取法。破碎细胞需要在适当 的抽提液中进行。抽提液的组成为离子强度调节剂、 pH缓冲剂、温度效应剂、蛋白酶抑制剂、抗氧剂、重 金属络合剂。 生物材料破碎提取的常用方法有以下几种。 2.1.1 机械破碎提取法 2.1.1.1 研磨法 可加入一定量的石英砂以提高研磨效果。 2.1.1.2 组织捣碎机 一般8 00010 000 r/min处理30 s45 s，动植物细 胞就能完全破碎。 2.1.1.3 冻融法 组织经冰冻后细胞液结成冰晶，使细胞胀裂。反 复冻融多次，细胞形成冰粒并增高余下胞液盐浓度， 从而发生
16、溶胀、破碎14。 2.1.2 溶胀法提取法 提取液的存在使得细胞内外液体浓度有差异，由 于渗透压作用，溶剂分子进入细胞，引起细胞破碎。 2.2 SOD纯化方法 酶的纯化手段一般都依据酶的分子大小或质量、 电荷极性、溶解度、亲和部位等性质而设计。 根据分子大小或质量可以采用离心分离、透析、 超滤、凝胶过滤等方法进行分离纯化；根据电荷极性 不同可以采用离子交换层析、色谱、聚焦电泳、等电 点聚焦等进行分离纯化；根据溶解度不同可以通过改 变离子强度、 改变pH或温度、 改变介电常数来达到纯化 目的； 根据亲和部位的不同采用亲和层析、 染料配体亲和 层析、 免疫吸附层析、 共价层析， 进行分离纯化13。 2.3 SOD分离纯化关键技术 原料预处理(原料选择、提取、离心分离)粗酶 (分级沉淀、调溶解度、超滤等)精制(层析技术、 超滤
