微生物抗氧化抗衰老 王子堃19301050189 技术原理 ■抗氧化与抗衰老的关系(自由基学说) 衰老的自由基学说是 Denham ↓ Harman在1956年提出的,认为衰老过程 中产生自由基的有害作用造成的。生物体“自由基sm 的衰老过程是机体的组织细胞不断产生的 自由基积累结果,自由基可以引起DNA损 伤从而导致突变,诱发肿瘤形成。自由基是 正常代谢的中间产物,其反应能力很强,可 使细胞中的多种物质发生氧化,损害生物 膜。还能够使蛋白质、核酸等大分子交联, 基因突变 脂质过氧化胰B细胞损伤 影响其正常功能。因此,依据此理论不难得 年120万/年 防止或减少细胞内的物质被氧化, 即可较少其损伤,由此便是做到了抗衰老 心梗脑梗硬化糖尿病 微生物抗氧化原理(以乳酸菌为例) 乳酸菌的抗氧化机理包括金属离子螯合能力、活性氧的清除、酶活性控制和乳 酸菌的还原活性等。 ◆螯合金属离子与清除活性氧 氧气分子自身活性很低,但在代谢过程中的由氧气生成水的过程中,会形 成活性氧中间产物如超氧阴离子(O2-)、H2O2和羟基自由基(HO)。O2 和H2O2通过 Fenton和 Haber- Weiss反应形成活性更高的HO。通过螯合金 属离子,可以有效地防止高活性氧的生成减少不良氧化反应的进行。 O2+H2O2- aber-Weiss反应 0,tHO+ OH Fe(Ⅲ)+O2→Fe(Ⅱ)+O Fenton反应 Fe(ll)+H,O2Fe()+OH+OH ◆酶活性对细胞抗氧化能力的影响 当异常高的活性氧生成时,氧化应激( oxidative stress)产生了,这会导致 DNA、蛋白质和脂类物质发生损害。真核生物和好氧的原核生物都具有全面的 抗氧化防御机制以减轻ROoS的损害。这种防御机制包括还原型谷胱甘肽和抗 氧化酶,其中抗氧化酶包括SOD、GSH-Px、过氧化氢酶CAT和硫氧还蛋白还 原酶
微生物抗氧化抗衰老 王子堃 19301050189 ⚫ 技术原理 ◼ 抗氧化与抗衰老的关系（自由基学说） 衰老的自由基学说是 Denham Harman 在 1956 年提出的，认为衰老过程 中的退行性变化是由于细胞正常代谢过程 中产生自由基的有害作用造成的。生物体 的衰老过程是机体的组织细胞不断产生的 自由基积累结果，自由基可以引起 DNA 损 伤从而导致突变，诱发肿瘤形成。自由基是 正常代谢的中间产物，其反应能力很强，可 使细胞中的多种物质发生氧化，损害生物 膜。还能够使蛋白质、核酸等大分子交联， 影响其正常功能。因此，依据此理论不难得 出——防止或减少细胞内的物质被氧化， 即可较少其损伤，由此便是做到了抗衰老。 ◼ 微生物抗氧化原理（以乳酸菌为例） 乳酸菌的抗氧化机理包括金属离子螯合能力、活性氧的清除、酶活性控制和乳 酸菌的还原活性等。 ◆ 螯合金属离子与清除活性氧 氧气分子自身活性很低, 但在代谢过程中的由氧气生成水的过程中, 会形 成活性氧中间产物如:超氧阴离子 (O2-·) 、H2O2 和羟基自由基 (HO·) 。O2- 和 H2O2 通过 Fenton 和 Haber-Weiss 反应形成活性更高的 HO·。通过螯合金 属离子, 可以有效地防止高活性氧的生成, 减少不良氧化反应的进行。 ◆ 酶活性对细胞抗氧化能力的影响 当异常高的活性氧生成时, 氧化应激 (oxidative stress) 产生了, 这会导致 DNA、蛋白质和脂类物质发生损害。真核生物和好氧的原核生物都具有全面的 抗氧化防御机制以减轻 ROS 的损害。这种防御机制包括还原型谷胱甘肽和抗 氧化酶, 其中抗氧化酶包括 SOD、GSH-Px、过氧化氢酶 (CAT)和硫氧还蛋白还 原酶
细胞内的过氧化氢可以抑制双歧杆菌糖类代谢中一种重要的酶——果糖 6-磷酸果糖激酶的活性,因此清除过氧化氢对菌的存活至关重要。在益生菌中, NADH氧化酶产生了过氧化氢,刺激NADH过氧化物酶的活性清除了过氧化 氢,阻止了细胞的死亡。 抗氧化酶在防御活性氧中扮演了重要角色,SOD(金属蛋白酶,主要有 -SoD、 MnSoD和Fe-SoD)消除O2-对乳酸菌的毒害作用是通过清除超氧 化物自由基来实现的,歧化反应如下 O2+O2+2H+→H2O2+O 氧自由基o 超氧化物歧化酶sop HQ2过氧化氢 氧气 cx过氧化氢酶 还原型谷胱甘肽 o2氧气 水 H2O 氧化型谷胱甘肽 给刚断奶的小鼠饲(实验鼠)喂干酪乳杆 菌发酵的奶,14天后小鼠脑部的SOD活性和 TBARS值都比不饲喂发酵乳的小鼠(对照鼠) 的值要低,SOD值由1278unts/mg蛋白降低 到1033unts/mg蛋白。对照小鼠的 TBARS值 高于实验鼠,即SOD值与 TBARS值成正相关, 这主要是乳酸菌的摄入抑制了小鼠的脂类氧 化,为了脑部的相对平衡,需要对照组小鼠产 生更多地SOD,清除自由基来减轻脂类的氧 酪乳杆菌N1115 化 ◆非酶类还原性物质及其他
细胞内的过氧化氢可以抑制双歧杆菌糖类代谢中一种重要的酶——果糖- 6-磷酸果糖激酶的活性, 因此清除过氧化氢对菌的存活至关重要。在益生菌中, NADH 氧化酶产生了过氧化氢, 刺激 NADH 过氧化物酶的活性清除了过氧化 氢, 阻止了细胞的死亡。 抗氧化酶在防御活性氧中扮演了重要角色, SOD（金属蛋白酶，主要有 Cu, Zn-SOD、MnSOD 和 Fe-SOD）消除 O2-对乳酸菌的毒害作用是通过清除超氧 化物自由基来实现的, 歧化反应如下： 给刚断奶的小鼠饲 (实验鼠) 喂干酪乳杆 菌发酵的奶, 14 天后小鼠脑部的 SOD 活性和 TBARS 值都比不饲喂发酵乳的小鼠 (对照鼠) 的值要低，SOD 值由 12.78 units/mg 蛋白降低 到 10.33 units/mg 蛋白。对照小鼠的 TBARS 值 高于实验鼠, 即 SOD 值与 TBARS 值成正相关, 这主要是乳酸菌的摄入抑制了小鼠的脂类氧 化，为了脑部的相对平衡, 需要对照组小鼠产 生更多地 SOD, 清除自由基来减轻脂类的氧 化。 ◆ 非酶类还原性物质及其他 干酪乳杆菌 N1115
为了防止过高的氧化应激的存在,细胞中 存在着非酶的防御机制,充分利用其中的还原 性成分。包括水溶性试剂如谷胱甘肽(GSH 保加利亚杆菌 抗坏血酸盐、尿酸和血浆蛋白质;脂溶性防御 试剂如α-生育酚、β-胡萝卜素、胆红素和泛醇, 这些脂溶性物质可防止脂类氧化。在炎性肠病 中,GSH的含量降低,补充GSH会产生有益的 作用。用保加利亚乳杆菌(常见于酸奶之中) B3和A13的菌悬液(1010mL-1)灌胃小鼠14 d,小鼠小肠内GSH的含量由78umov/g分别 提高到95umo/g和10.7μmo/g,从而提高了 小鼠小肠内非酶抗氧化能力 此外,乳酸菌的代谢产物(胞外多糖)和巯基化合物等物质也具有抗氧化 活性 ●技术应用 抗氧化乳酸菌制品帮助食品的抗氧化 由于大部分具有抗氧化性的乳酸菌都是食源性的,因此在食品中应用节省了 相关的毒理学验证。将具有抗氧化活性的发酵乳杆菌ME-3应用于涂抹软质干酪, 可以减少化学抗氧化剂的添加量。将发酵乳杆菌ME3应用于奶酪的生产。生产中 菌种保持了其益生的特性,同时具有抗氧化和抑菌特性 抗氧化乳酸菌帮助某些人类疾病治疗 由于自由基能够通过氧化作用来攻击所遇到的任何分子,使体内大分子物质 产生变性、交联或断裂,从而引起人类疾病,乳酸菌能够通过清除自由基和抑制脂 质氧化起到治疗疾病的目的。 技术优缺点 优点 目前临床上常用维生素E、维生素C、褪黑素、当归多糖等药物预防和治疗衰 老相关疾病,其作用大多单一,不能全面改善机体的衰老体征,寻找能够从综合调 理的高度增强人体机能、延缓衰老的食品显得尤为重要。基于自由基学说,过量自 由基对于不饱和脂肪酸、蛋白质分子、核酸分子、细胞外可溶性成分以及膜脂质等 具有十分有害的破坏性作用。因此,机体自由基生成量越少,抗氧化力(清除能力) 越强,最大寿命就越大。而微生物抗衰老技术的应用就可以一定程度上有效地清除 自由基。同时,由于微生物和其产物的多样性,可以在微生物中找到具有高抗氧化 性的菌株,可以提高抗氧化的效率。并且,微生物自身繁殖的迅速也为大量制备提 供了便利 ■缺点 对微生物抗衰老的报道很少,抗衰老性能的探索起步晚 除了乳酸菌(这类大多为食源性的微生物)之外,许多微生物长期定植机体内
为了防止过高的氧化应激的存在, 细胞中 存在着非酶的防御机制, 充分利用其中的还原 性成分。包括水溶性试剂如:谷胱甘肽 (GSH) 、 抗坏血酸盐、尿酸和血浆蛋白质; 脂溶性防御 试剂如:α-生育酚、β-胡萝卜素、胆红素和泛醇, 这些脂溶性物质可防止脂类氧化。在炎性肠病 中, GSH 的含量降低, 补充 GSH 会产生有益的 作用。用保加利亚乳杆菌（常见于酸奶之中） B3 和 A13 的菌悬液 (1010m L-1) 灌胃小鼠 14 d, 小鼠小肠内 GSH 的含量由 7.8μmol/g 分别 提高到 9.5μmol/g 和 10.7μmol/g, 从而提高了 小鼠小肠内非酶抗氧化能力。 此外, 乳酸菌的代谢产物 (胞外多糖) 和巯基化合物等物质也具有抗氧化 活性。 ⚫ 技术应用 ◼ 抗氧化乳酸菌制品帮助食品的抗氧化 由于大部分具有抗氧化性的乳酸菌都是食源性的, 因此在食品中应用节省了 相关的毒理学验证。将具有抗氧化活性的发酵乳杆菌 ME-3 应用于涂抹软质干酪, 可以减少化学抗氧化剂的添加量。将发酵乳杆菌 ME-3 应用于奶酪的生产。生产中 菌种保持了其益生的特性, 同时具有抗氧化和抑菌特性…… ◼ 抗氧化乳酸菌帮助某些人类疾病治疗 由于自由基能够通过氧化作用来攻击所遇到的任何分子, 使体内大分子物质 产生变性、交联或断裂, 从而引起人类疾病, 乳酸菌能够通过清除自由基和抑制脂 质氧化起到治疗疾病的目的。 ⚫ 技术优缺点 ◼ 优点： 目前临床上常用维生素 E、维生素 C、褪黑素、当归多糖等药物预防和治疗衰 老相关疾病, 其作用大多单一, 不能全面改善机体的衰老体征, 寻找能够从综合调 理的高度增强人体机能、延缓衰老的食品显得尤为重要。基于自由基学说, 过量自 由基对于不饱和脂肪酸、蛋白质分子、核酸分子、细胞外可溶性成分以及膜脂质等 具有十分有害的破坏性作用。因此, 机体自由基生成量越少, 抗氧化力 (清除能力) 越强, 最大寿命就越大。而微生物抗衰老技术的应用就可以一定程度上有效地清除 自由基。同时，由于微生物和其产物的多样性，可以在微生物中找到具有高抗氧化 性的菌株，可以提高抗氧化的效率。并且，微生物自身繁殖的迅速也为大量制备提 供了便利。 ◼ 缺点： ◆ 对微生物抗衰老的报道很少, 抗衰老性能的探索起步晚； ◆ 除了乳酸菌（这类大多为食源性的微生物）之外，许多微生物长期定植机体内 保加利亚杆菌
的安全性不能保证 抗衰老功能评价缺乏统一指标,衰老的发生机制与生理生化改变比较复杂导致 对于微生物抗衰老的研究进程较慢。 参考文献 []陈君,杨光,刘文群.小鼠抗衰老实验及微生物抗衰老研究概况门中国酿 造,201106)13-16 凹2]刘晶黄珊珊,赵征乳酸菌抗氧化能力研究进展门]中国乳品工业201038(0538-41 3]朱亚珍,朱虹光D-半乳糖致衰老动物模型的建立及其检测方法门]复旦学报医学版 2007,34(4)617-619 4]白雪,杨杰,刘昌福,等延胡索总生物碱对D-半乳糖所致衰老模型小鼠相关指标的 影响贵州医药,2008,32(5):399-343 阿]刘锋,张娟娟,张海,等凝结芽孢杆菌TBC69株对亚急性衰老模型小鼠的抗衰老作 用]中国老年学杂志,2009,29(4)433-436 [6]王挺,李弋双歧杆菌对D-半乳糖致衰老小鼠的抗衰老作用]中国老年学杂志,20 27(1):45-48 以及百度百科、知乎等网络平台上的相关资料
的安全性不能保证； ◆ 抗衰老功能评价缺乏统一指标，衰老的发生机制与生理生化改变比较复杂导致 对于微生物抗衰老的研究进程较慢。 ⚫ 参考文献 [1] 陈 君 , 杨 光 , 刘文群 . 小鼠抗衰老实验及微生物抗衰老研究概况 [J]. 中 国 酿 造,2011(06):13-16. [2]刘晶,黄珊珊,赵征.乳酸菌抗氧化能力研究进展[J].中国乳品工业,2010,38(05):38-41. [3]朱亚珍, 朱虹光.D-半乳糖致衰老动物模型的建立及其检测方法[J].复旦学报:医 学版, 2007, 34 (4) :617-619. [4]白雪, 杨杰, 刘昌福, 等.延胡索总生物碱对 D-半乳糖所致衰老模型小鼠相关指标的 影响[J].贵州医药, 2008, 32 (5) :399-343. [5]刘锋, 张娟娟, 张海, 等.凝结芽孢杆菌 TBCl69 株对亚急性衰老模型小鼠的抗衰老作 用[J].中国老年学杂志, 2009, 29 (4) :433-436. [6]王挺, 李弋.双歧杆菌对 D-半乳糖致衰老小鼠的抗衰老作用[J].中国老年学杂志, 2007, 27 (1) :45-48. 以及百度百科、知乎等网络平台上的相关资料