项目概况
玉米超氧化物歧化酶项目简介
超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase, SOD）是国际上公认的具有人体垃圾“清道夫”、“抗衰王”、“美容骄子”之称，是对抗“百病之源”活性氧自由基最有力的物质，是近半个世纪以来社会科学界、医学界、生物界最举世瞩目的价值发现，它的研究与发展代表着生物医药的高科技技术发展的前沿，在科技成果及学术领域占据重要的国际地位。SOD被国家列入生物医药“国家十一五规划”重点项目。2011年是“国家十二五规划”的第一年，SOD行业再次跻身国家当前优先发展的高科技产业化项目，标志着中国健康产业链SOD新兴行业的崛起, 使全人类迈入健康经济时代。利用SOD产业化建设，一方面可架构生物医药、保健食品、日用美容化妆品、化学化工和农业五大版块经济支柱的绿色产业链循环经济圈发展。另一方面打造SOD科技应用成果转化的孵化器平台引领生化、医药、美容、化妆品、保健食品和农业等行业的新型健康原料的应用，有利于促进资源利用，产生巨大的社会效益和经济效益。
SOD是21世纪追求健康，挑战衰老，战胜疾病的“长寿金钥匙，抗衰王”， 是未来唯一能改善并提高人类寿命的生物药用酶(临床医药、医药美容、第三代保健食品)，将是未来5-10年内生物医药、保健食品、农业以及化妆品等领域发展的主流。SOD是21世纪具有巨大商机的热门行业，最具投资潜力的高科技项目。
美国著名的生物化学家Michelson教授在欧洲分子生物学学会1976年6月在法国班生诺斯组织召开的首届SOD超氧化物歧化酶的学术研讨会。1989年美国召开的第五届国际SOD学术会上，与会代表一致认为深入进行SOD的科学及应用研究，不仅具有重大的理论和实践意义，而且也具有重大的经济价值和广阔的应用前景。我国SOD研究从70年代末80年代初开始的，虽然起步较晚，但发展速度很快。80年代以来我国也掀起了一股SOD研究热潮，并于1988年、1990年分别在宁波，兰州召开过两次全国性的学术讨论会。上海，汕头等地也先后召开过多次SOD专题讨论会。21世纪初SOD在中国的发展历经了近十年低迷，至2010年全国SOD产业联盟的成立，标志着SOD行业进入新的里程碑，再次掀起东方SOD研究热。2005-2010年期间SOD相关知识被国家列入重点科普知识教材，成为众多科研院校的重点研究课题，并由CCTV-4摄制科学知识教育专题片进行SOD科学健康知识推广。全国SOD产业联盟主席、知名酶专家、中国SOD研究领域开创者之一的原华东理工大学生物工程学院院长袁勤生教授主编了中国第一部SOD学术著作：《超氧化物歧化酶》。近两年来召开了第六届全国SOD学术研讨会、全国SOD生产应用研讨会以及以企业组织为代表的SOD高端学术会议和营销会议多次。全国许多专业研究人员被这块巨大的磁铁所吸引，纷纷投入到SOD研究的行列，研究成果呈直线上升。
截至2012年5月, 国际性综合生物医学信息书目数据库，当前国际上最权威的生物医学文献数据库Medline网上收录有关SOD论文近3万多篇，这仅是药用方面的论文, 仅化学文摘(ＣＡ)1979—2012年收载的有关SOD论文高达5万多篇。不难看出人们对SOD的兴趣几十年来有增无减。究其原因，主要是因为SOD的应用范围非常广泛。SOD作为消除生命体内超氧自由基的活性蛋白酶，国外虽尚未加载药典，但已在欧美广泛应用，商品各有Orgotein、Ormetein、HM-1、Ontosein、Palosein和Peroxinorn等。我国肌注猪红细胞SOD已通过新药评审(国家二类新药)，但现有的研究成果与其巨大的应用潜势相比还只是万里群山中的一个小山峰，尽管前进道路艰难险阻，但各国科学家仍在不懈努力，努力开展SOD在各个领域中的基础研究和应用研究。
图1 人体衰老与病变路线图
人类机体所处的环境复杂，体内经常不断地产生自由基O2?–，特别在病理过程中产生大量的超氧自由基阴离子，这些超氧自由基阴离子反过来促进病情加重，因而SOD在清除超氧自由基阴离子中则显得异常重要。肺气肿是由于肺组织的中性白细胞含弹性蛋白酶及弹性蛋白酶抑制剂不平衡所致。弹性蛋白酶抑制剂有α- 蛋白酶抑制剂及支气管粘膜蛋白抑制剂两种，均可受超氧自由基阴离子攻击而失活，导致肺气肿。环境污染物(如：O3、氨、硫等)能提高肺的巨噬细胞的活力而不断释放超氧自由基阴离子，吸烟也会使自由基大量进入肺内。在肺中，超氧自由基阴离子产生的破坏性极强，超氧自由基阴离子攻击弹性蛋白酶抑制剂使其失活，而造成肺气肿。类风湿关节炎、全身性红斑狼疮等自身免疫性疾病是由于机体丧失阻止自身组分的抗体形成，而产生自体抗体。这些抗体与正常的机体级组分结合，引起吞噬细胞吞噬而表现出病理状态。吞噬细胞在吞噬过程中产生大量的超氧自由基阴离子，超氧自由基阴离子攻击机体而加剧病变。从事放射辐射工作而防护不良的工作人员，受电离辐射后，形成各种不同产物，且产物又发生连锁反应，生成许多自由基攻击人体而导致辐射病。SOD的增加能抑制因辐射而引起的肿瘤的形成，并增加成纤维细胞的分化能力，可有效地防止肿瘤恶性发展。
图2 SOD形成能力、人体免疫力以及疾病发生率随着年龄增长的变化趋势图
图3 不同人群体内SOD含量水平
另外，某些药物中毒、氧中毒、大气污染综合症和老年性白内障等疾病的发生均与超氧自由基阴离子相关联。机体内的超氧自由基阴离子可以引起各种疾病，SOD作为超氧自由基阴离子的天然清除剂，在正常情况下，超氧自由基阴离子与SOD保持动态平衡，但在病理状态下，产生过量的超氧自由基阴离子，机体本身产生的SOD 不能完全清除这些过多的超氧自由基阴离子。这些过多的超氧自由基阴离子则对机体产生危害。SOD可以催化超氧自由基阴离子进行歧化反应，减轻超氧自由基阴离子对上述疾病的作用。机体内含有SOD，但机体组织中的SOD水平会随着年龄的增加而下降，同时当机体组织发生病变时SOD水平亦会低于同年龄段人群的正常水平。机体自身产生的SOD是有限的，因此在疾病治疗中可以通过注射或口服SOD药物增加机体中的SOD，达到治疗疾病的作用。目前,许多研究者根据SOD的无致敏性和无抗原性的特点，采用SOD制剂来治疗疾病。如直接注射SOD制剂于发炎的关节部位来缓解类风湿关节炎;口服SOD治疗药物和抗生素中毒已经取得较好的效果; SOD还可促进骨折后细胞分裂、增殖、促进骨折后骨的生长，缩短骨折愈合时间。SOD不但可用于疾病的治疗，也可用于临床检查，如用SOD作为硅肺诊断的指标。硅肺是由于粉尘中的SiO2引起自由基反应启动膜的脂质过氧化反应而导致膜损伤，引起肺泡巨噬细胞破坏与分解而造成硅肺。目前，患者体内SOD的含量已作为一个硅肺诊断指标。SOD 作为一种人体内最重要的酶之一，它所起的作用是不可小视的。临床上可用SOD治疗和预防下列疾病：急性炎症和水肿、氧中毒预防（预防措施，进入高压氧舱的工作人员，可预先注射SOD）、氧中毒治疗、自身免疫性疾病（ 早期治疗）、肺气肿、辐射病及辐射防护、老年性白内障等。
人体细胞在进行生命活动过程中，会产生超氧自由基，同时，人体在免疫系统作用下会产生SOD来消除超氧自由基对人体的不利影响。其实在人体中一直存在着这样一个动态平衡。但是随着年龄的增长，体内SOD的产生的量不能足以消除超氧自由基产生的量而使机体细胞在超氧自由基作用下逐渐衰老，其实在人体走向衰老的过程中，超氧自由基是其中的主要因素之一，这也是生命体发展的一个必然规律。同时，当机体细胞处于一种非正常生存环境时，在机体自身的调节作用下，为消除这样一种非正常的因素，机体的生命活动往往会加强，这样会导致更多超氧自由基的产生，同时在免疫系统作用下人体将会产生更多的SOD来消除超氧自由基。当然，大多数情况下我们的免疫系统能很好的保护我们的机体不受外界伤害而处于一种健康状态。但是，当免疫系统不能抵制外界的不利因素时，机体就会处于一种亚健康状态甚至发生病变。因此，体内SOD的含量逐渐成为健康检查的一个指标，当体内SOD水平高于或低于正常水平时往往说明机体处于一种亚健康或病变状态。（当体内SOD水平高于正常水平时，说明机体正在组织积极抵抗体内可能会发生的病变，需引起重视；当体内SOD水平低于正常水平时，说明机体很有可能某个部位发生了病变。）
权威研究表明，在糖尿病人、类风湿病人和癌症病人等病人体内，SOD水平远远低于正常水平；同时，当体内SOD水平下降时，细胞内超氧自由基水平就会上升，这样一来，超氧自由基会损伤细胞内的线粒体膜而使线粒体中的细胞色素c释放诱导细胞凋亡进而导致机体的损害。这样一来，我们可以得到一条有益的启示：当外源性补充SOD时，可有效消除体内细胞生存的不利条件，增强机体免疫系统的作用，消除机体的亚健康状态，有效抑制机体的病变。这也正是SOD作为保健食品的理论依据。
因此，开展SOD的提取及其后续研究，对人类的健康具有非常重大的意义。就目前成熟的SOD提取工艺，绝大部分都是从动物血中提取的。但动物血液提取SOD容易产生病毒交叉感染。有些是在动物基因存在致病因子，是无法根除的，所以，国际卫生组织呼吁立即停止动物性SOD的使用。故对植物SOD的提取工艺开发，符合人们对健康和长寿的需求。
综上所述，伴随着中国消费者对健康与疾病认知与意识，越来越多的消费者对安全、健康、有效的保健方法更加关注。高科技发展是永无止境，同样SOD行业的发展也不会停止。SOD最显著的特性是可以通过皮肤吸收、其活性保持对pH环境要求高，在正常的吸收途径中，胃部吸收是最不理想的吸收途径。国外的产品往往采取包埋技术使SOD在肠道吸收来达到预期效果。在这里，我们通过长期的研究，开发了一种直接通过口腔和食道粘膜吸收SOD的新途径，通过相关工艺和配方的改进，将玉米中提取的SOD制成含片，在含服过程中使SOD逐渐溶解在唾液中然后通过口腔和食道粘膜吸收而进入体内。这样一来，及避免了胃部吸收对SOD活性的灭活而影响其功效，又比肠道吸收更直接有效。
2 国内外研究现状与发展趋势
SOD在美国、德国、日本、加拿大、澳大利亚、法国等先进工业国已经得到一定程度的应用。国内外已有不少SOD保健食品、饮料、化妆品和护肤品等具有增白、恢复青春、延缓衰老作用的产品面市。就生产SOD的途径而言，有动物血液或肝脏中提取、微生物提取和植物机体内提取三种类型。
SOD最初是由Mann和Keilin于1938年首次从牛的血红细胞中分离出来的，当时只知道它是一种蛋白质，不知其生物活性，仅仅依据其来源和含铜的特点取名为血铜蛋白。直到1969年，McCord和Fridovichl21发现了它的酶活性后，根据血铜蛋白、肝铜蛋白和脑铜蛋白皆对超氧自由基有歧化活性，而将此酶命名为超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase，缩写为SOD)，发表了关于超氧化物自由基的生物学意义的文章，并开展了一系列有关氧代谢的分子生物学方面的创造性研究工作。
3 玉米SOD产品优势
正是由于SOD的广泛应用前景，其理论研究和应用研究在近几十年以来一直长盛不衰。目前，SOD提取方法主要有：动物血液或肝脏中提取、微生物提取和植物机体内提取。20世纪研究人员已成功从牛血中提取SOD酶，并制成各种食品、保健食品、药品。但随着理论研究的深入和人们对健康要求的日益提高。发现动物来源的SOD对人类的健康带来福音的同时也带来了目前技术不可解决的潜在健康危害，即动物基因存在致病因子（疯牛病、口蹄疫和禽流感病毒等）无法根除进入血液SOD产品而容易产生病毒交叉感染，故欧盟在1997年开始禁止使用动物中提取的SOD。
为化解这种潜在的健康危害，研究者的目光投向了非动物来源的SOD提取。其中主要包括微生物提取和植物提取SOD技术。对微生物而言，要获得具有提取价值高含量天然菌种很难，需依靠人工的培养与杂交优化，提取工艺要求严格，虽说国家也在这个方面加大了科研投入，但就目前的技术而言，要实现批量生产尚存在一定的技术难度，难以在近期内形成产能而实现工业化。
就植物SOD提取而言，因为植物来源的复杂性，也决定了其工业化实施途径中的艰辛。如国内做植物SOD最早的企业之一：沅江洪元植物叶蛋白开发有限公司，以及当时号称国内最大的植物SOD项目：长沙圣毅园SOD生物产业，都因技术不成熟而难以发展。甚至一些公司借植物SOD之名来行骗，如广州福康来、长沙香丽尔等公司以“包回收”、“低成本”、“高利润”的加工产品回收加盟等模式来欺骗一些对SOD认识不深入的人（这些人往往是文化水平不是很高、经济基础不是很好又想急于找到致富途径的人）。个别厂家也号称是植物SOD产品（因各个方面的原因，其公司名称不便列出），但因其上文所提及的不能提供工艺、专利及权威检测报告等而无法确证其是植物SOD，多有进行概念销售之嫌，甚至国内熟知的某款SOD产品中无法检测到SOD含量。就中国国内市场调查而言，目前市场上除我们以外尚未发现其他公司能提供植物源SOD。
玉米中SOD提取技术的课题研究小组开发的拥有自主知识产权的新工艺。该工艺是以玉米为原料，采用绿色环保的工艺，从玉米中提取SOD工艺属于生物酶工程和农产品深加工的交叉项目，是国家“十二五”重点扶持的产业之一。课题组经近7年的研究，完成了实验室小试和实验室中试，目前，扩大中试基地已基本建立，设备正在调试中，中试基地建成后可日产SOD 60-400g（日处理玉米300-500公斤）。中试产品已经过权威部门的检测，质量指标符合国家相关规定。
经本项目组长达7年的研究，攻克了一系列植物SOD提取难关，获得了一条高收率获取玉米SOD的生产工艺，申请国家发明专利3项（从植物中提取超氧化物歧化酶的方法，201110444564.0（已授权）；从玉米中高产率提取超氧化物歧化酶的方法，201310106225.0；一种超氧化物歧化酶口服含片及制备方法，201310106277.8）。目前建立了日产500g左右、酶活性为3.3×105 u/g（以Sigma公司的标准样品对比，其SOD含量为11%左右）玉米SOD原粉的中试生产线，其产品的重金属含量、微生物指标、蛋白质含量、水分及其他杂质成分均经国际权威检测机构：广州谱尼测试中心检测并提供检测报告。产品生产工艺成熟，已实现工业化。