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大蒜稻提取大蒜素和多肽导入功能性食品 国稻种芯农业大健康

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大蒜稻提取大蒜素和多肽导入功能性食品 国稻种芯农业大健康

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多种功能稻种资源

何登骥:外源导入生物定向育种

”今天才知道,往大米里放几个大蒜,作用这么厉害。”据验证表明其中的道理就是大蒜里面有大蒜素,可以抑制大米各种生的虫子 ,同时也可以让储存的大蒜不容易发芽。当然,这里提到的水稻大米是我们人类的第一主粮。大米性平,味甘。具有补中养胃、益精强志、聪耳明目、和五脏、通血脉、止烦、止渴、止泻等作用 。 

根据上面提到的储存大米的现象,并结合大蒜,特别是其大蒜素对我们身体健康的功能,能否可以把大蒜的营养成分导入的水稻基因中,让我们吃的大米同时有大蒜的元素存在,即解决了水稻同质化问题,又让水稻有了功能性的作用,赋予农业大健康产业实质,并且从大米中提取大蒜素,这也绝对不是梦想。

目前,国稻种芯农业科技团队在全国示范基地推出的非转基因国稻种芯-功能性大蒜稻经测定富含28种之多的微量元素。主要包括着三类:人体必需的微量元素,包括碘、锌、硒、铜、钼、铬、钴、铁,这八种微量元素是维持机体正常的生化代谢必不可少的微量元素。可能必需的微量元素,包括锰、硅、镍、硼、钒,一共是五种可能必需的微量元素等,其它元素略叙。

生物育种向产业化应用冲刺,顺应“解决温饱”转向“营养多元”的新趋势。国稻种芯农业科技生物育种主导专家、湖南省原水稻研究所所长兼书记,曾经担任过湖南省品种审定委员会委员的何登骥教授十分高兴的说,国家终于在农业生物育种方面有了规划,特别是对功能性农业·农业大健康的产业发展指明了方向。

何登骥表明,《规划》明确,要有序发展全基因组选择、系统生物学、合成生物学、人工智能等生物育种技术,着力提升良种培育、生产加工、推广应用等能力,加快构建商业化育种创新体系。现已86岁高龄的资深研究员何登骥老师,为实现花粉管道法将外源DNA导入水稻的育种目标,在逐梦的实践路上,一步一个脚印,持续不懈的艰苦探索,熟练掌握了一系列花粉管通道法的育种技术。

基因工程技术的基本技术环节是分离目的的基因,构建重组分子,导入受体植物,筛选获得目的基因表达的后代。继国稻种芯-517功能性苦瓜稻成功示范成功后,我们再一次把大蒜的有效成分成功导入到了水稻中,并命名为:国稻种芯-功能性大蒜稻。同时,经过生物科学合理配方,推出功能性农业·农业大健康食品:国稻种芯-大蒜稻大蒜素多肽片。

国稻种芯·功能性大蒜稻经相关职能部门对鉴定,大蒜素含量普遍为10.7mg/kg,并且大蒜稻肽的萃取率在60-65%,事实证明这无疑可以实现人工控制分子定向育种的目的。 外源DNA导入植物技术,是将带有目的性状基因的供体总DNA片段导入目的植物,筛选获得目的性状的后代,培育新品种,属远缘杂交。

应用该技术,不需要原生殖体或细胞等离体组织培养和诱导再生植株,方法简便,易于育种工作者掌握和实践,可以在常规育种的基础上发展分子育种,并为基因工程技术提供基础,该技术食品经检测系非转基因食品,安全可靠,能够大大降低劳动力成本,可使目的植物达到高产优质、多功能性等特征。

“外源DNA直接导入植物技术的设想,是中国科学院上海生物化学研究所周光宇教授1974年在我国率先提出来的。”何登骥说,国稻种芯农业科技集团在倡导的功能性农业·农业大健康大会理念下,产生的生物育种理论,到至今被学界广泛外应用并得到了普遍推广。实践证明,外源DNA导入植物技术具备了推广价值。为我国功能性农业·农业大健康产业发展提供了理论基础和技术保障。 

这种技术不仅具有不改变传统水稻固有的遗传性状,同时把水稻品种有益的隐形性状转为显性。经过20余年的进一步探索,准确掌握了一套新型花粉管通道分子育种技术。这套生物育种技术,在他的研究所使水稻育种变得更快捷、稳定,可控性强,安全、实用性更广泛。

成功已经在眼前,未来必定要坚持。一直以来,水稻育种都采用近亲杂交,但近亲杂交不利于品种改良。早在1992年,何登骥就提出了一个水稻育种技术的新想法---实行水稻远缘杂交,将玉米、南瓜、丝瓜等植物的基因引入水稻中。

这是一个极具挑战、难度相当大的研究项目。一旦成功,不仅可以大大提高水稻的产量,还将改善水稻的口感,经济效益和社会效益都难以估量。何登骥决心迎难而上,他发扬和光大了周光宇教授自主创新的新技术花粉管通道法,即将带有目的性状基因的供体DNA导入受体水稻,进而筛选获得目的性状的水稻新资源、新品种,培养出多高产、优质、抗逆性强和营养保健等多功能、多用途的水稻新品种。

他奔波于四川、辽宁、广东、沈阳等地,与多位水稻专家探讨育种方向,利用生物技术培养高结实、穗大的优质水稻品种。经过不懈地努力,2006年,花粉通道法取得很大进展,首次用超甜玉米DNA导入湘早籼21号的水稻,被省农作物品种审定委员会审定命名为湘早籼43号。

此种水稻,比原来常规水稻,更结实、更优质、更加营养。到目前为止,何登骥已将30余种带有目的性状基因可食作物总体DNA导入水稻,如今他还在进行其他物质,如丝瓜、芭蕉、芭茅、苦荞、蒲公英等植物导入实验,希望生产出更具营养性、食疗性的水稻。

何登骥老师成功地把其他农作物、植物DNA导入水稻,培育出一个个新型品种(系)。培养出来的新品种不仅在提高米质上取得骄人成绩,而且在人们食用后发挥出保健作用。这些稻米,有的可以增钙,有的可以补硒,有的可以降糖,有的可以养颜,有的可抗癌,增强免疫力。

如他培育的保健品种“中优634”,含有大量的苦荞成份,苦荞不仅可以降糖,还有一种特殊成份叫“生物警察”,专抓体内致癌基因—自由基。人们食用了这些稻米,就象给自己身体注入了“长寿基因”、 “健康基因”、“美丽基因”。

目前,国稻种芯农业科技何登骥育种团队已经育成一批带有目的性状的优质高产水稻、耐盐水稻、含低隔水稻新品系、香型水稻品系、富硒水稻品系、旱稻品系等水稻品种和稻种资源,选育出的水稻新品种(系)在长相、产量、品质、功能、抗性、适应性等方面比原来传统水稻有很大程度的提高和发展。

如今,国稻种芯农业科技生物育种团队在何登骥的带领下,已经在全国31个国稻种芯省部公司,为了推动功能性农业·农业大健康产业的发展,国稻种芯农业科技集团在东北建立了国稻种芯(辽宁)现代农业产业园发展集团有限公司、国稻种芯(五常)农业科技有限公司的中国农民丰收节-国稻种芯·中国水稻节功能性农业农业大健康产业园示范基地。

同时,成立了南繁基地国稻种芯(三亚)水稻节功能性农业产业园有限公司、国稻种芯(三亚)农业大健康产业园集团有限公司两个公司,北繁基地国稻种芯粮农(泰安)科技产业园有限公司,至此。国稻种芯农业科技集团建立了五大直属产业园平台。将致力倡导功能性·农业农业大健康理念,功能性农业功能性食品品牌。

截止到现在,国稻种芯农业科技集团在已经建立的中国农民丰收节-国稻种芯·中国水稻节功能性农业农业大健康示范基地水稻生物育种试验面积30万亩,3000余份育种材料,分早、中、晚三大部分。在这些品系材料中,有10大系列品质优良的高产水稻新品种(系)。成功审定了3个品种。2006年审定“玉米早稻D早21”,即湘早籼43,耐盐水稻604,耐盐水稻603于2019年在海南审定。

2017年其中新品系101个,株系2080个,其他530分。早稻682份(个),其中新品系32个,株系580个,其他120份;中稻816份(个),其中新品系25个,株系63个,其他210份;晚稻755份,其中新品系36个,株系569个,其他150份;耐盐水稻458份(个),其中新品系8个,株系300个,其他150份。

神奇的“大蒜素 ”(Allicin)

路易·巴斯德(Louis Pasteur):对人体健康说不

路易·巴斯德(Louis Pasteur)说:“在写有关大蒜及其大蒜素论文之前我自己都不信,大蒜及其大蒜素对人的健康有这么重要的作用,包括还能预防心脏病、抗癌!”第一个真正将大蒜列为杀菌剂的人,是鼎鼎大名的 路易·巴斯德(Louis Pasteur),这个人名对于大多数人来说,可能有点陌生,但是你每天都喝着由他发明的“ 巴氏杀菌法 ” (pasteurization)消毒的奶制品。

中国人爱吃大蒜,西方人也爱吃。西餐有法式蒜香烤羊排、白兰地青口配香蒜面包等菜肴,在哥伦布将辣椒从南美带入欧洲之前,大蒜是欧亚大陆上为数不多的能给人们带来辛味的食材。随着时间的演进,古代先贤们逐渐发现了大蒜在医学领域的神奇作用。但是,目前1公斤大蒜中只有0.08克的大蒜素,要想媲美青霉素的杀菌效果,一天需要吃下7.5公斤的大蒜才足够。也就是说,大蒜的杀菌作用约等于没有。

大蒜素,化学名称为二烯丙基硫代亚磺酸酯,也称蒜素,化学式为C6H10S2O。大蒜素不稳定,遇热或碱即失去抗菌活性,但不受稀酸影响。新鲜大蒜中并没有大蒜素,只含有蒜氨酸 (alliin)。当大蒜被切开或粉碎后,大蒜中的内源酶即蒜氨酸酶被激活,催化蒜氨酸分解合成为大蒜素。由大蒜氨酸在大蒜酶作用下转化产生。存在于百合科植物大蒜的鳞茎中,也存在于葱的鳞茎中,具有强烈的大蒜臭,味辣。 

西方药剂学鼻祖,希波克拉底认为,大蒜具有很好的愈合伤口的作用。名医李时珍也在其著作《本草纲目》中记载,大蒜有“化腐朽为神奇”的作用,“ 辟邪恶,消臃肿 ”,可以预防多种急性传染病,可以抵抗外出途中的不洁之物。

在随后欧洲和世界范围内爆发的一战、二战中,由于战时物资紧缺,很多医护工作者使用 大蒜水 帮助伤员 清理伤口、防止人体腐烂,以及喷洒大蒜水 预防瘟疫传播。为此,出现了人类历史上,第一次以科学的角度提出了大蒜具有抗菌力的观点的人-他就是路易·巴斯德(Louis Pasteur)。

路易·巴斯德(Louis Pasteur)表明,大蒜可以有效地杀死大量的阴性革兰氏菌群,包括能够引发霍乱的 “ 霍乱弧菌 ”、引发伤寒、肠炎的“ 沙门氏菌 ”;能够引发中耳炎、鼻窦炎、骨髓炎的“ 金黄色葡萄球菌 ”;甚至是会诱发胃癌的“ 幽门螺旋杆菌 ”等。

从大蒜中提取的大蒜素,相比于人们现在已知的抗生素,例如:盘尼西林、卡那霉素、甲氧西林等 传统人工合成的抗生素,有更广泛的作用范围、更强的杀菌效力以及对人体内部有益菌更小的伤害。更重要的是,大蒜素对某些已经产生抗生素抗药性的有害菌。

例如:易在医院引发大规模感染的“葡萄球菌”也能被大蒜素很好的抑制。直到 1944 年,人类才终于发现,大蒜真正能杀菌的原因,正是大蒜中有一种叫做的“大蒜素 ”(Allicin)的神奇物质。大蒜素(Allicin),最早是1944年,由美国俄亥俄州立大学教授切斯特·约翰·卡弗利托和约翰·海斯·贝利成功从大蒜中分离、提取出来。

弗利托教授发现,“大蒜素”在新鮮大蒜中不存在,它是大蒜中不稳定的 蒜氨酸 受 蒜氨酸酶 的作用分解产生。大蒜素是为具有挥发性的无色油状液体,遇热很快就会失去作用,在一般蒸馏条件下,即可分解生成具蒜臭的二烯丙基二硫化物及其类似物,遇碱亦失效,但不受稀酸影响。经过半个世纪对大蒜素更深入的研究,科学家渐渐发现,大蒜素除了杀菌,还有更多好处:

一、对消化道系统的影响

慢性胃病:大蒜素具有降低胃内亚硝酸盐含量和抑制硝酸盐还原菌的作用。用大蒜素治疗萎缩性胃炎患者,服药1个月后胃液pH值降低,酸度增加,且降低胃液内亚硝酸盐含量。大蒜素用于治疗慢性胃病,对胃区不适、饱胀、隐痛、返酸、嗳气、烧灼及食欲不振等症状者有明显改善,提示大蒜素对慢性胃病有一定治疗作用。 

幽门螺杆菌(HP)相关性消化性溃疡:研究证明,幽门螺杆菌感染是消化性溃疡的主要原因。大蒜素对消化道细菌的抗菌杀菌作用明显。临床应用大蒜素对HP相关性消化性溃疡进行治疗,结果证实大蒜素对治疗HP相关性胃、十二指肠溃疡有效。 

慢性结肠炎:慢性结肠炎所致慢性腹泻是消化系统疾病常见的一种临床表现。应用米雅BM制剂(主要含酪酸菌)和大蒜素联合治疗慢性结肠炎患者52例,结果显示大蒜素对治疗慢性结肠炎所致腹泻有良好的疗效。

保护肝脏作用:大蒜素对四氯化碳诱发大鼠肝损伤引起的脂质过氧化物丙二醛水平的升高有明显的抑制作用,这种作用具有剂量效应关系。认为大蒜素对化学性肝损伤的保护作用机理是大蒜素可抑制脂质过氧化物对膜结构的损伤。

大蒜素可剂量依赖性地阻抑小鼠肝组织内GSH耗竭及GST下降,增加肝细胞中谷胱甘肽s一转移酶的活性,增加肝脏的结合解毒功能,从而对肝脏乃至整个机体起保护作用大蒜素可通过提高肝脏环腺苷酸的水平,调节脂质代谢膜转运及细胞增殖,并增加酶的活性,使血脂水解增加,生物合成降低,增加血脂成分的排泄,维持血清、肝、肾的脂蛋白及甘油三酯在正常范围内,从而防治脂肪肝。

二、对心脑血管及血液系统的影响

大蒜素对心血管的作用是通过降低血浆总胆固醇、降血压、抑制血小板活性、降低红细胞压积、降低血液粘度等作用来实现的。将大蒜素用于心肌缺血再灌注损伤的防治。发现脑梗塞急性期外周血白细胞滤过指数明显升高,经大蒜素治疗后,在症状改善的同时白细胞滤过指数明显降低,全血流变学指标也有改善。

除了减少血管里沉淀的胆固醇外,大蒜素还可以有效 预防血小板凝结(Platelet-aggregation)。为了防止因为血小板凝结造成的凝血,人们通常会选择阿司匹林(Aspirin)等抗生素药物。实验表明,0.4 mM(毫摩尔/升)的大蒜素可以抑制 90% 的血小板凝结,而同等剂量的阿司匹林,抑制血小板凝结的作用还不如大蒜素的一半!

2016年《Journal Of The American College Of Nutrition》刊载了一场 随机双盲实验,该实验邀请了 55 名年龄介于 40-75 岁的中年人作为实验对象。实验表明,大蒜提取物有效去除了动脉中包括 血小板凝结、胆固醇沉积 的块状物质,尤其是容易引起冠心病的冠状动脉中的块状物。

研究表明大蒜素具有活血化瘀、散寒通络之功效,应用大蒜素治疗冠心病心绞痛、周围血管病取得了良好的疗效。利用大蒜素片可以降低机体血浆内皮素(ET)的水平,这对预防和缓解冠脉痉挛、减小外周血管张力有重要意义。

大蒜素片对血浆一氧化氮(NO)浓度有升高作用,这有利于防止冠脉痉挛,而使机体保持冠脉舒张状态。同时大蒜素对体内胆固醇值和纤维蛋白原量的增加具有抑制作用,可提高纤维蛋白溶解活性,表明大蒜素片能有效地减轻或消除冠心病心绞痛患者动脉粥样硬化的发生和血栓的形成。

观察大蒜素对不稳定型心绞痛高血压的影响,发现大蒜素对收缩压和舒张压均有明显降低作用,且降压速度比葛根素快。大蒜素降压的机制可能是通过钙拮抗,扩张外周血管起作用,也可能通过协同降压作用。 大蒜素抗心律失常的作用亦引起一些学者的关注。

报道称大蒜素有减慢窦性心率、抑制心肌收缩、抗心律失常的作用。国内有关专家指出,大蒜素通过延长心肌细胞的有效不应期、降低自律性,起到抗心律失常的作用,因而可用于以快速心率为基础的心律失常,如早搏、心动过速等,可作为辅助疗法。 

1、降低胆固醇对人体的危害!

大蒜素可以降低人体中总胆固醇及低密度脂蛋白(low-density lipoprotein, LDL)对人体的危害。大蒜素是一种 天然的抗氧化剂,它可以有效降低 低密度脂蛋白(LDL)携带胆固醇进入血管,尤其是动脉的几率。进而降低脂肪沉积形成动脉粥样硬化的几率,预防心肌缺血、心肌梗塞。

2001年,医学期刊《Journal Of The American College Of Nutrition》了一个实验结果,该实验监测了 46 个人为期 12 周的饮食。研究人员将 46 人分为 A、B 两组,A 组每天补充 9.6mg 大蒜素(约 2 瓣蒜含量),B 组作为参照组只服安慰剂。

经过 3 个月后,每天补充大蒜素的 A 组总胆固醇下降,尤其是低密度脂蛋白(LDL),下降了 24%,而一般认为对人体有益,能够起到保护心血管做用的高密度脂蛋白(HDL),反而上升了 11 %。传统医学认为,低密度脂蛋白会经过氧化后,与动脉粥样硬化呈相关性。

大蒜素是一种天然的抗氧化剂,它可以给低密度脂蛋白(LDL)套上一层保护壳,激发氧化还原敏感性(redox-sensitive),从而阻止低密度脂蛋白氧化。这与日常服用的降胆固醇的他汀类药物效果是一样的!然而,他汀类药物具有肌毒性,长期服用会增加患横纹肌溶解症风险。

2、 降血压!大蒜素可以有效减轻高血压的危害。

此外,大蒜素能够 减少高血压 及其并发症的几率。大蒜素降血压的科学依据是,人体分解大蒜素后产生 硫化氢(Hydrogen sulfide, H₂S),硫化氢可以帮助帮助 放松血管周边的平滑肌,让血管更有弹性,起到扩大血管的作用,进而降低血压。

三、大蒜素还可以调节人体免疫,抗风湿、防感冒。

大蒜素是一种较好的免疫激发性中草药。有人在大蒜素对小鼠免疫功能影响的实验中发现,服药组的脾脏、胸腺的重量均有增加,T淋巴细胞激活增加,脾脏抗体形成细胞数量增加,单核细胞分泌水平提高,溶菌酶释放增加,因此大蒜素可提高细胞免疫、体液免疫和非特异性免疫功能。 

《本草纲目》中记载,大蒜可以“除风湿,破冷气”,这些确实有科学依据。抗风湿。防止炎症。大蒜素是一种天然的抗氧化物,它可以阻断免疫系统中,白细胞中的中粒细胞(Neutrophilic granulocytes)进入上皮细胞(Epithelia)的过程。可不要小看这个阻断过程,这个过程可以直接降低人体的发炎几率,而这个机制正应用于 对抗风湿病。

大蒜可以显著提高免疫力,治疗感冒,防止流感。大蒜素还可以有效 提高人体免疫力,尤其是对一些易感冒人群,可有效降低感冒的几率。有学者随机选取了两组实验对象,在 11 月——2 月流感多发的季节,进行了实验。学者将实验对象分为两组,一组使用每天吃 5 瓣大蒜,另外一组作为对照组,服用安慰剂。

实验结果表明,吃大蒜的小组,患流感几率明显低于服用安慰剂的参照组,且即使患病,康复速度也很快。所以,适量服用大蒜,还可以让你免于感冒的痛苦。另外,每天配制一些大蒜水,喷洒在空中,还能 杀死部分空气中的流感病毒。

四、解毒保健、抗氧化、延缓衰老

自由基是导致人体器官退行性病变的元凶,而大蒜的提取物可有效清除部分自由基。大蒜体外抗氧化活性的作用优于人参,尤其是在肝脏,它抑制过氧化的活性更强。 大蒜素对铅中毒小鼠的致死效应具有拮抗作用,能提高铅中毒小鼠的存活率。

对于慢性铅中毒小鼠能降低其组织中的铅含量,且大蒜素的排铅作用是持续的,能有效地排出机体内蓄积的铅。此外,大蒜素还具有除头皮屑、抗瘙痒、防止神经痛、治疗汞中毒、抗辐射、抗氧化、保护生物膜、抗衰老、防治蚊虫叮咬、抗感冒等医疗保健作用。

五、对糖代谢的影响

糖尿病是以血糖增高和尿糖为特点,进而导致多脏器损的综合征。如何逆转糖尿病的高血糖状态一直是国内外学者研究的焦点。胰岛素在调节机体血糖水平时起着非常重要的作用。动物实验表明,不同剂量的大蒜素均可降低血糖值,其降血糖的作用主要是通过升高血清胰岛素水平来实现的。

同时病理学证实,大蒜素主要是通过促进胰腺泡心细胞转化、胰岛细胞增殖,使胰岛素分泌增加,而发挥降血糖作用。而且大蒜素在体内同脂肪、糖、蛋白质结合后生成脂质蒜素、糖质蒜素、复合蛋白质,这些结合物发挥作用得到一种与维生素E相同的效果。维生素E除具有抗氧化作用外,还具有改善胰岛素的效应,关键是维持胰岛内分泌细胞内质网结构的完整性,保证胰岛素的合成与分泌。 

六、对肿瘤的影响。

有实验证实大蒜素具有预防胃癌发生的作用,其对胃液分离出的硝酸盐还原菌的生长,及其产生亚硝酸盐的能力均有明显的抑制作用,可降低人体胃液中亚硝酸盐含量,从而降低患胃癌的风险。用大蒜素治疗患者的免疫指标也表明,在接受治疗后,多数患者巨噬细胞的吞噬率及淋巴细胞转化率都明显升高。

cAMP是肿瘤细胞生长的阴性信号,任何途径提高细胞内cAMP水平均可抑制肿瘤组织的生长,促使其分化。大蒜素可提高肿瘤组织内cAMP水平,可抑制肿瘤组织的过度生长增殖”。研究表明,大蒜素单独或与其它激活剂协同作用时,具有增强巨噬细胞的抗肿瘤活性作用,同时可增强某些瘤细胞对巨噬细胞介导的细胞毒作用的敏感性。

研究结果显示:大蒜素能诱导肿瘤细胞凋亡,其原因可能和端粒酶活性下降有关。端粒酶活性下降后,端粒缩短,细胞有丝分裂受阻,导致细胞凋亡。大蒜素还能抑制皮肤癌,结肠癌,食道癌,鼻咽癌,肝癌的增长。原因之一是因为大蒜能防止自由基的形成从而减小了损害DNA、细胞膜和细胞蛋白的机会。 

大蒜稻提取大蒜素和多肽导入功能性食品 国稻种芯农业大健康


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