啤酒廢酵母-葡聚糖的功能和生物免疫功能

啤酒廢酵母-葡聚糖的功能和生物免疫功能

20世紀40年代，從母系膜芽囊中提取的活性物質(zhì)-它被認為是受刺激物葡萄糖的一種關注。1960年，美國圖倫大學尼可拉博士實驗證明該物質(zhì)是一種多糖類物質(zhì),能夠提高機體的免疫力。尼可拉博士的進一步研究發(fā)現(xiàn)，該物質(zhì)可以緩和因細菌、霉菌、病毒、寄生蟲等引起的疾病及感染，激活人體內(nèi)自然治愈能力，使體內(nèi)的異物消解掉。酵母細胞壁的β-(1,3)葡聚糖由于它能顯著提高人體的免疫功能，同時在人體消化器官中難以被消化吸收，能夠提供脂肪樣口感，因此，可作為食品添加劑，已用于食品調(diào)味料、奶酪、香腸、火腿腸等制品中，近年來酵母β-(1,3)葡聚糖也作為膳食纖維發(fā)揮作用，但在藥學上的應用前景使人們更加看好廢酵母的價值。啤酒酵母β-(1,3)D葡聚糖作為一種功能因子，還具有獨特的生物活性。如高度的持水性、抗腫瘤、抗炎、降低血脂等功能，可作為免疫調(diào)節(jié)劑。在藥物學上，它們屬于生物應答效應物(簡稱BRMs)，近年來倍受人們的關注。對啤酒廢酵母的綜合利用，大多集中在對其中的蛋白質(zhì)、核酸、維生素、微量元素和酶方面，研究最多的是利用酵母的自溶，回收蛋白質(zhì)和可溶性營養(yǎng)物，作為添加劑。但對其細胞壁多糖的研究甚少，酵母自溶提取蛋白質(zhì)等可溶性物質(zhì)后，仍有大量殘渣存在，酵母自溶殘渣的主要成分是酵母多糖可用于制取β-葡聚糖。從廢酵母中提取酵母β-葡聚糖作為藥用、藥食聯(lián)產(chǎn)，既解決了環(huán)境污染的問題，又可給企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益。本文對酵母β-1,3-D葡聚糖在藥學上的應用和實現(xiàn)啤酒廢酵母的綜合利用進行了綜述。1啤酒廢酵母中-葡聚糖的提取β-葡聚糖是天然多糖，它存在于燕麥、大麥、微生物和真菌中。谷物中的β-葡聚糖主要是β-（1-4）和β-（1-3）糖苷鍵相連的多糖,而酵母或其他真菌中主要是以β-（1-3）鍵或β-（1-6）支鏈相連的糖苷鍵，眾多研究提出了酵母β-葡聚糖生物活性最強的結論。目前，啤酒廢酵母中β-葡聚糖的提取方法有酸堿法、結合法和超聲波處理法。酸堿法是先用90℃，4%NaOH溶液處理3h，冷卻至室溫離心，沉淀用水洗后，再用4%的乙酸溶液室溫處理2h，離心水洗，醇洗，再用無水乙醚洗兩遍后，低溫干燥12h，即可得到產(chǎn)品。結合法是將酶法與酸堿法先后使用，在酸堿處理前，用中性蛋白酶在50℃處理10h。超聲波法是將酵母泥，加適量的水，在超聲波中處理一定時間，再離心洗滌，純化干燥獲得制品。酸堿法提取葡聚糖產(chǎn)品純度較高，但其工藝復雜，成本較高，廢液多。用結合法處理后，產(chǎn)品中蛋白質(zhì)含量有所降低。而超聲波法提取葡聚糖工藝簡便，成本低廉，收率較高，提取后的廢液不含酸堿物質(zhì)，對環(huán)境的污染較酸堿法要??；但其產(chǎn)品純度不高，制品中蛋白質(zhì)含量也較高。然而作為一種新的提取工藝，還需進一步研究，優(yōu)化提取條件，提高產(chǎn)品純度，故超聲波法還是一種非常有前途的提取葡聚糖的有效方法。2特殊結構的多糖特異性一般情況下，大多數(shù)的多糖在消化道中都會被水解成葡萄糖，為機體提供能量。但β-葡聚糖的耐酸性使之通過胃時并不能被水解利用。在腸道表面有一種粘性物質(zhì)，被稱為“絨毛”，絨毛上有與長鏈多糖結合的受體。一種是非特異性受體，可與絕大多數(shù)多糖結合，從而形成一種結構參與保護消化道免受胃酸的破壞并阻止外來抗原的侵入。另一種為特異性受體，可與β-葡聚糖這類具特殊結構的多糖特異性結合。β-葡聚糖在結構上因為是以β-1,3鍵為主體，且有一些β-1,6鍵側(cè)鏈，該特殊的螺旋形分子結構有利于與特異性受體結合。當β-葡聚糖結合到特異性受體后，通過細胞作用使β-葡聚糖最終穿過腸上皮而進入淋巴系統(tǒng)，并從淋巴系統(tǒng)進入血液系統(tǒng)。1982年美國圖倫大學醫(yī)學院研究表明，以β-葡聚糖免疫的小白鼠在經(jīng)過高濃度的大腸桿菌注射后的數(shù)小時內(nèi)，不論死亡率還是血液中細菌濃度都比未處理者低得多。3r-葡萄糖在醫(yī)療行業(yè)的應用3.1-葡聚糖：調(diào)節(jié)人體免疫調(diào)節(jié)β-葡聚糖通常又被稱為生物反應調(diào)節(jié)劑，可用于自身免疫性疾病患者的身上。美國哈佛大學醫(yī)學院免疫學教授PetarJ.Fugke博士認為，從較低等的生物至復雜的人類，在免疫系統(tǒng)的演化過程中，巨噬細胞是最早出現(xiàn)并且持續(xù)存在的免疫細胞。為了抵抗外界異物的入侵，巨噬細胞必須被活化，活化過程不但會發(fā)生許多外型變化，還會引發(fā)一連串的生化反應，產(chǎn)生不同的細胞介素，它們會調(diào)節(jié)免疫反應。β-葡聚糖可激活巨噬細胞，增強巨噬細胞的吞噬能力，調(diào)節(jié)人體免疫系統(tǒng)。哈佛大學Czap教授研究認為，β-葡聚糖使人體的免疫細胞成為“防衛(wèi)的兵工廠”。生理活性最強的酵母β-葡聚糖被稱為腫瘤細胞的“追捕者”，它通常具有99%～100%的腫瘤抑制率。它在保護正常細胞的同時，能夠進一步鎖定休眠期、耐藥性及亞臨床病灶的“殘存腫瘤細胞”，進行靶向清除。目前，研究抗癌功能的主要目標就是加強存在于高等哺乳類動物組織中的巨噬細胞的活性及吞噬能力。1981年挪威癌癥研究中心及瑞典Uppsala大學比較了42種天然多糖類的免疫力，發(fā)現(xiàn)從酵母中提取的葡聚糖能將小白鼠體內(nèi)巨噬細胞的吞噬能力提高10倍以上。研究者將β-葡聚糖注射到惡性黑素瘤患者的皮下粘液囊中，然后進行活組織檢查，發(fā)現(xiàn)注射處有大量激活的巨噬細胞，而未發(fā)現(xiàn)黑素瘤。各種癌癥、乙肝、復發(fā)性口腔潰瘍、過敏體質(zhì)、自身免疫疾病、各種傳染病，甚至人老齡化過程，都有一個共同特點：免疫反應衰弱或功能不全，酵母β-葡聚糖的可有效激活宿主的免疫系統(tǒng)，它可快速增強抵抗力，使衰弱的或不健全的免疫反應得到加強，并恢復正常。3.2-葡聚糖的藥物學研究科學研究證明，酵母β-葡聚糖能明顯改進抗生素的效力。在β-葡聚糖增強人體自身與抗細菌能力的同時,抗生素可抑制細菌的侵略，提高了人體的抗病力。大白鼠腹膜炎的實驗證實，單獨使用β-葡聚糖的大白鼠有80%的存活率（對照組的存活率為20%），單獨使用抗生素組的存活率為65%，而合并使用二者則有100%的存活率。20世紀90年代初，Baylor醫(yī)學院的Wyde博士報道，口服β-1,3-D葡聚糖同樣能刺激非特異性免疫，巨噬細胞的吞噬能力顯著提高。哈佛大學的研究表明，β-葡聚糖可幫助人們抵抗多種病原菌的侵害，如金色葡萄球菌、大腸桿菌、白色念珠菌、李斯特菌、卡氏肺囊蟲、利什曼原蟲、皰疹病毒和蛔蟲等。β-葡聚糖與藥物學中的藥物組合未發(fā)現(xiàn)有任何不良的影響。美國最新研究發(fā)現(xiàn)，β-葡聚糖能加快確定人群的免疫細胞對細菌感染的反應，并控制住細菌感染的位置及速度，使感染盡快解除。研究人員將β-葡聚糖捆綁在人體自然免疫細胞中最豐富的免疫細胞嗜中性粒細胞的感受器上，結果既增強了嗜中性粒細胞的殺傷能力，又促進了嗜中性粒細胞在血液蛋白質(zhì)的作用下朝感染位置移動，并在第一時間對外來感染做出反應。經(jīng)過β-葡聚糖武裝的嗜中性粒細胞，還增強了覺察感染位置的能力，并幫助嗜中性粒細胞找到細菌在感染組織中的主脈，因此能對感染做出更快的反應，盡快清除細菌感染并使感染面康復。3.3-葡聚糖是降脂降脂纖維的主要成分β-葡聚糖有吸收膽汁酸和促使膽汁酸排出體外的作用，促進膽固醇向膽汁酸轉(zhuǎn)化，維持膽固醇固有的正常代謝，控制血糖濃度降低膽固醇的生理功能，有效抑制血清中膽固醇的升高。β-葡聚糖可提高脂肪的代謝水平，還可以改善末梢組織對胰島素的感受，降低對胰島素的要求，促進葡萄糖恢復正常，對糖尿病有明顯的抑制和預防作用。β-葡聚糖已被證明是具有降低膽固醇能力的一類食用纖維。研究表明，在人及動物體內(nèi)都缺乏能水解β-葡聚糖的酶類，β-葡聚糖進入消化道后不會被消化吸收,只發(fā)生部分降解,使消化道中的粘度升高,降低了對脂類的乳化作用而使脂類及膽固醇吸收下降，從而影響消化道對脂類、膽固醇及其它物質(zhì)的吸收。Michcael研究認為，β-葡聚糖的降低膽固醇的作用機制是它在腸道內(nèi)與膽酸結合，使循環(huán)至肝臟的膽酸量減少，這樣可促使膽固醇分解成膽酸，來滿足內(nèi)源代謝和循環(huán)的需要。從現(xiàn)有的研究結果分析,由β-葡聚糖產(chǎn)生粘度而引起的吸收障礙,以及β-葡聚糖增加了膽汁酸鹽的排出，這兩種因素可能是β-葡聚糖降膽固醇作用的主要原因。3.4-葡聚糖的保鮮作用β-葡聚糖給藥能增強血細胞的生成活性，包括粒細胞的生成、單核白細胞的生成和紅細胞的生成，從而促使其更好地從致命劑量的輻射中得到恢復，因此，β-葡聚糖能促進造血機能，具有良好的抗輻射作用。美國空軍放射生物學研究中心給小白鼠以致死劑量的輻射處理，發(fā)現(xiàn)事先口服β-葡聚糖的動物有80%的個體完全不受輻射影響。美國空軍放射生物學研究中心Patchen博士報道，β-葡聚糖能有效清除體內(nèi)自由基，從而保護巨噬細胞在遭受輻射期間和輻射后都能免受自由基的攻擊，使這些巨噬細胞繼續(xù)正常發(fā)揮作用。除了在醫(yī)藥上的作用外，β-葡聚糖能夠潤腸通便、調(diào)節(jié)胃腸功能。β-葡聚糖具有一定粘度，在人體消化器官中難以被消化，作為膳食纖維，酵母葡聚糖促進腸內(nèi)有益菌的活化，吸收腸內(nèi)有害物質(zhì)，從而改善因腸胃虛弱引起的消化不良和便秘；刺激腸道蠕動