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摘 要

谷胱甘肽(GSH)是一种天然的活性肽,它具有重要生理功能。由谷氨酸、半胱氨酸及甘氨酸构成。是细胞内合成的最重要的低分子量抗氧化剂。谷胱甘肽在许多生命活动中起着直接或间接地作用，如自然抗氧化剂、对细胞的保护、氨基酸转运、免疫功能调节、促进糖类、脂肪以及蛋白质代谢等。因此该物质大量应用于医药保健、护肤美容、食品添加等行业。本文以一株酵母菌谷胱甘肽生产菌为出发菌株，主要从代谢调控方面对酿酒酵母产谷胱甘肽进行了系统的研究，并确立了多阶段葡萄糖指数补料方式，使得谷胱甘肽的产量由初始的80.92 mg/L提升至906.2 mg/L。为优化谷胱甘肽工业化生产提供参考。

关键词: 谷胱甘肽 发酵 培养基优化 代谢调控

Study on the application of glutathione in the fermentation of Saccharomyces cerevisiae

Abstract

Glutathione (GSH) is a kind of natural active peptide which has important physiological function.It is composed of glutamic acid, tryptophan and glycine, which is the most important low-molecular-weight antioxidants compounds in the cell. Glutathione plays a direct or indirect role in many life activities.Including natural antioxidants, the protection of cells, amino acid transport, the regulation of immune function , and promote the metabolism of sugar, fat and protein and so on. Therefore, the material is widely used in medical and health care, skin care, food and other industries. In this study, we take the yeast which produces the glutathione as the original strain, mainly researchthe effects of exogenous added substance on fermentation and establishes phased exponential glucose feeding strategy .As a result , the glutathione yield was improved from the initial 80.92 mg/L to 906.2 mg/L.This provide reference for optimizing GSH industrialization.

Key Words: Glutathione; fermentation; medium optimization; metabolic regulation

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1谷胱甘肽的简介 1

1.2谷胱甘肽的代谢 1

1.3谷胱甘肽的应用 2

1.4谷胱甘肽的生产方法 2

1.4.1化学合成法 2

1.4.2酶合成法 3

1.4.3发酵法 3

1.5谷胱甘肽的测定 4

1.5.1 分光光度法 4

1.5.2高效液相色谱法（HPLC） 4

1.5.3高效毛细管电泳法（HPEC） 4

1.5.4碘量法 4

1.5.5荧光法 5

1.5.6酶循环法 5

1.5.7电化学分析法 5

1.5.8纸层析法 5

1.6发酵法产谷胱甘肽的进展 5

1.6.1菌种的选育 5

1.6.2培养条件优化 6

1.6.3发酵工艺的研究 6

1.7本课题的研究意义 6

第二章 实验材料和方法 7

2.1 实验菌种 7

2.2 培养基 7

2.3 实验试剂 7

2.4 实验仪器 8

2.5 菌种活化 8

2.6 菌种的保藏 8

2.7 一级种子摇瓶培养 9

2.8 二级种子摇瓶培养 9

2.9 酿酒酵母生长曲线的测定 9

2.10 ALLOXAN法测定谷胱甘肽 9

2.10.1 试剂配制 9

2.10.2 ALLOXAN法标准曲线的制作 10

2.10.3 发酵液中GSH的提取 11

2.11 胞内谷胱甘肽含量的计算 11

2.11.1 胞内GSH含量 11

2.11.2 酵母细胞干重 11

2.12 发酵液中糖浓度测定 12

2.13 酿酒酵母产谷胱甘肽的代谢调控 12

2.13.1 添加前体氨基酸 12

2.13.2 氧化刺激 12

2.14 补料方式 12

第三章 实验结果和讨论 14

3.1 前体氨基酸的添加对谷胱甘肽产量的影响 14

3.2 氧化刺激对发酵的影响 15

3.3 补料方式 16

3.3.1 分批发酵曲线 16

3.3.2 pH反馈补料 17

3.3.3 多阶段指数补料策略的确定及其发酵影响 17

第四章 结论与展望 19

参考文献 20

致谢 23

第一章 文献综述

1.1谷胱甘肽的简介

谷胱甘肽(GSH)是一种含有巯基的三肽^[1]。人体内几乎都有该物质，有抗氧化和整合解毒作用^[2]。谷胱甘肽的巯基易与某些药物(如扑热息痛)、毒素(如自由基、芥子气、铅、汞、砷等重金属)结合^[3]，从而起到解毒作用。谷胱甘肽存在两种形式，它们分别是还原型和氧化型两种。谷胱甘肽还原酶可以催化两种形式之间的相互转变，该还原酶的辅酶是磷酸戊糖旁路代谢产生的NADPH^[4]。自然生理条件下还原型所占的比例较大。谷胱甘肽是一种晶体，外观无色、透明、细长，分子式为C₁₀H₁₇N₃0₆S，它的熔点是189-193 ℃^[5]，可以溶解在水、液氨和二甲基甲酰胺等溶剂中，但不能溶解于一些有机溶剂，如醇、醚和丙酮等^[6]。

1.2谷胱甘肽的代谢

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