发酵法生产谷胱甘肽研究进展

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1、谷胱甘肽发酵法生产的研究进展摘要：谷胱甘肽（GSH）是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸经肽键缩合而成的具有多种重要生理功能的活性三肽，对维持生物体内合适的氧化还原环境起着关键作用，被广泛应用于医药、食品和化妆品等领域。发酵法已成为目前生产谷胱甘肽最常用的方法，但现有生产能力还不能够满足市场需求。本文主要针对发酵法生产谷胱甘肽的关键技术环节，包括菌种选育、工艺优化、过程控制的研究进展进行一个综述。关键词：谷胱甘肽发酵生产菌种选育工艺优化过程控制谷胱甘肽(Glutathione，GSH)是一种缩合而成的含

2、C-谷氨酰基和巯基的生物活性三肽类化合物，在蛋白质和DNA的合成、氨基酸的转运、细胞的保护等重要的生物学现象中起着直接或间接作用。它主要分布于动物、植物、微生物细胞中，被广泛应用于临床医学、运动保健、食品加工等很多领域。因此，GSH已成为各国科学家研究和探索的热点。1谷胱甘肽的性质及功能虽然GSH的研究已经日益受到关注，但大家对其理化性质及生理功能的了解并不够全面。而对这些基本信息的掌握，恰是我们更进一步探索谷胱甘肽各项作用机理的前提。1.1谷胱甘肽的理化性质GSH是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸经

3、肽键缩合而成的具有多种重要生理功能的活性三肽，化学名称为C-L-谷氨酰-L-半胱氨酰-甘氨酸(C-L-Glutamy-lL-Cysteiny-lGlycine)。GSH的相对分子质量为307133，熔点189~193℃(分解)，晶体呈无色透明细长柱状，等电点为5.93，溶于水、液氨和二甲基甲酰胺，而不溶于醇、醚和丙酮。GSH分子中含有一特殊肽键C-谷氨酰胺键，其保护肝脏等许多特殊性质均与此肽键有关；GSH分子中含有一个活泼的巯基-SH，易被氧化脱氢，2分子GSH脱氢后转变为1分子氧化型谷胱甘肽(

4、GSSG)。GSH广泛存在于自然界中，动物肝脏、酵母和小麦胚芽中都含有丰富的GSH，其含量为1~10mg/g，人和动物的血液中也含有较多的GSH，而植物组织中的GSH含量则较低。1.2谷胱甘肽的生理功能GSH在生物体内有着多种重要的生理功能，特别是对于维持生物体内适宜的氧化还原环境起着至关重要的作用。GSH的生理功能主要有以下几个方面：（1）保护肝脏，治疗各种肝类疾病GSH强大的还原作用使肝细胞膜对氧自由基的耐受性增加，从而使GSH具有促进肝功能，保护肝细胞膜，提高肝脏酶的活性，加快黄疸的消退，

5、增强肝脏解毒等功能。（2）治疗肿瘤，减轻化疗和放疗的副作用GSH能激活多种酶(如巯基-SH酶)，从而促进糖、脂肪和蛋白质代谢，并影响细胞的代谢过程，同时通过巯基与体内自由基结合，可以转化成容易代谢的酸类物质，从而加速了放化疗产生的自由基的排泄。（3）治疗眼科疾病，特别是应用于白内障的治疗GSH高浓度存在于眼组织的水晶体、视网膜及睫状体内，有益于角膜或水晶体透明性的维持以及组织再生与修复。（4）解除中毒，减轻空气污染和食物中的有毒成分对人体造成的伤害GSH能与进入机体的有毒化合物、重金属离子等直接

6、结合，并促其排出体外，起到中和解毒的作用。（5）其他功能GSH具有较强的抗氧化作用，广泛应用于食品和保健品行业；还具有增强免疫力、治疗糖尿病神经损害、抗炎等作用。1.3国内技术现状谷胱甘肽生产方法有：萃取法、发酵法、酶法及化学合成法。化学合成得率比较低，而且污染严重。酶法近几年有报道，但目前还没有工业化报告。发酵法生产GSH所用菌种中最为常见的是酿酒酵母菌。1938年酵母制GSH最早专利诞生后数十年来不断改进和提高，目前发酵法已成为主要方法。无锡轻工业大学、华东理工大学、复旦大学已开展研究开发。

7、无锡轻工业大学使用重组大肠杆菌；华东理工大学选育重组大肠杆菌；中国医科大用酶法制备；浙江大学以双水相分配结合温度诱导相分离；华东理工大学以明胶包埋固定化细胞。一般酵母菌体含GSH量0.4～1.2%。国内总体菌株选育水平较低，一般在1.0-1.8%之间。谷胱甘肽的总产量在600-880mg/L左右，和国外水平（2300mg/L）相差较大。北京化工大学自1999年开始研究发酵法生产谷胱甘肽，承担国家863项目“发酵法生产谷胱甘肽”。已选育得到了谷胱甘肽高产菌株，采集230株菌株，用快中子结合紫外线诱

8、变法，得到谷胱甘肽高含量假丝酵母，谷胱甘肽含量达2.4％，特别是采用先进的酵母发酵技术，谷胱甘肽发酵水平达到2000mg/L。该菌株水平为国内领先水平。而且开发了谷胱甘肽分离纯化工艺，提取率达76%，GSH含量在98%以上。2发酵法生产谷胱甘肽自1938年实现了由酵母制备GSH以来，发酵法生产GSH的工艺方法不断得到改进，且发酵使用的细菌或酵母容易培养，原料容易获得，条件容易控制，因此发酵法已成为目前生产GSH最普遍的方法。发酵生产GSH的流程为：诱变剂→酵母→高产酵母→热水抽提→离心→调PH值