發(fā)酵法生產(chǎn)谷胱甘肽及其高產(chǎn)策略研究.pdf

1、谷胱甘肽(GSH)是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸縮合形成的三肽化合物,廣泛分布于自然界的生物體中,在活細(xì)胞內(nèi)具有清除自由基、抗氧化、解毒等生理功能。近年來,隨著研究的不斷深入,GSH在臨床醫(yī)藥、食品加工、化妝品以及畜牧生產(chǎn)中都將具有良好的應(yīng)用前景。
　　 微生物發(fā)酵法是目前GSH工業(yè)化生產(chǎn)最具競爭力的方法之一。本論文以GSH積累株Candida utilis SZU07-01為出發(fā)菌株,以實(shí)現(xiàn)GSH發(fā)酵的高產(chǎn)量、高得率及高生產(chǎn)強(qiáng)度

2、為目標(biāo),首先研究了培養(yǎng)基中碳氮比對GSH生物合成的影響,之后在5L發(fā)酵罐中比較了恒速補(bǔ)料和指數(shù)補(bǔ)料方式對GSH發(fā)酵生產(chǎn)的影響。在此基礎(chǔ)上模擬了多項(xiàng)式補(bǔ)料方式,并將其運(yùn)用于GSH的高密度發(fā)酵生產(chǎn)。為了進(jìn)一步提高GSH的總產(chǎn)量,研究了氨基酸的添加策略。本論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　 (1)搖瓶發(fā)酵條件下考查了氮源及碳氮比對細(xì)胞生長及GSH合成的影響,選擇了分別對細(xì)胞生長和GSH合成具有明顯優(yōu)勢的氮源,即尿素和硫酸銨。進(jìn)而,分別以兩

3、者為單一氮源考查了相應(yīng)發(fā)酵條件下的最佳碳氮比。以硫酸銨為氮源時,最佳C/N比為8.3 mol/mol；而以尿素為氮源時,最佳C/N比卻為5.6 mol/mol。
　　 (2)分析了氮源的利用率與GSH生物合成的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)在單一氮源和混合氮源條件下,氮源利用率均在30％左右最佳。兩種單一氮源條件下的分批培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,尿素在促進(jìn)細(xì)胞生長和GSH合成方面均有優(yōu)勢,并采用發(fā)酵動力學(xué)模型對GSH分批發(fā)酵結(jié)果進(jìn)行了定量分析與解釋。

4、>　　 (3)通過分批培養(yǎng)確定了發(fā)酵初始葡萄糖濃度為26.0 g/L,進(jìn)而考查了恒速流加和指數(shù)流加補(bǔ)料方式對GSH生物合成的影響。在此基礎(chǔ)之上,模擬了多項(xiàng)式流加策略,并在總糖濃度為200 g/L的前提下將其應(yīng)用于細(xì)胞的高密度發(fā)酵過程。最終細(xì)胞干重和GSH產(chǎn)量分別達(dá)到91.20 g/L和825.0 mg/L,大大提高了細(xì)胞和GSH的產(chǎn)量和生產(chǎn)強(qiáng)度。
　　 (4)搖瓶發(fā)酵條件下,考查了L-蛋氨酸添加對GSH合成的影響,發(fā)現(xiàn)L-蛋氨

5、酸添加濃度為60 mmol/L肘,GSH產(chǎn)量和胞內(nèi)GSH含量均有最明顯提高。由于GSH是胞內(nèi)產(chǎn)物,所以除了要獲得較高的細(xì)胞密度之外,胞內(nèi)GSH含量的積累也很重要。為此,在高密度發(fā)酵基礎(chǔ)上,考查了添加L-半胱氨酸對GSH合成的影響,結(jié)果表明,在細(xì)胞生長停止之后,一次性添3n30 mmol/L的L-辦胱氨酸效果最好,GSH最高產(chǎn)量為1104.3 mg/L,胞內(nèi)GSH含量最高達(dá)到2.10％。
　　 (5)據(jù)此,采用前期添加160 mm