CN101235405B - 发酵法合成谷胱甘肽的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发酵法合成谷胱甘肽的方法，包括将酵母菌接种于培养基中进行培养的步骤，其特征在于，所述酵母菌的接种量为300到700g/L。采用本发明方法合成谷胱甘肽，可以将谷胱甘肽的产量提高到3.2g/L。
Description
技术领域
本发明涉及一种发酵法合成谷胱甘肽的方法。
背景技术
谷胱甘肽(GSH)是一种由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成的三肽化合物，其在自然界中主要存在于酵母、动物肝脏、肌肉和血液中，一些植物如蔬菜、豆类、谷物、薯类和菇类也含有GSH。作为一种含巯基的多肽物质，GSH是一种重要的生化药物，科学家们一直在研究它在各种生物体内的生理作用，以及在人体各种组织细胞中的含量和各种疾病与组织损伤的关系。
谷胱甘肽作为一种重要的生理活性物质，人们对其在临床医学、食品添加剂和运动营养学上的兴趣将日益增长，且需求量不断增加。临床上在抗辐射、肿瘤、癌症、氧中毒、衰老和协调内分泌的治疗中效果明显且无副作用。在食品加工业，作为一种抗氧化剂，谷胱甘肽具有增强食品营养价值和强化食品风味的功能。在体育运动领域，谷胱甘肽能够提高体内血红蛋白的含量，并保护红细胞免遭氧化性破坏。因此，无论是在运动性贫血机理的探讨，还是训练过度的预防、运动性疲劳机理的探讨，以及运动营养的补充方面GSH都备受人们关注。
目前，谷胱甘肽的合成方法主要有溶剂萃取法、化学合成法、酶转化法和发酵法。其中，发酵法生产GSH由于方法简单、成本低、污染小，成为最具竞争力的一种方法。日本很早就开始队发酵法生产GSH进行研究，其中利用酵母发酵的方法已被日本成功地用于GSH的工业化生产。自20世纪80年代末以来，国内也有一些单位先后开展了这方面的研究，如生物加工过程，2004年5月第2卷第2期发表的文章“谷胱甘肽发酵过程中的乙醇控制”中披露了一种发酵法合成谷胱甘肽的方法，谷胱甘肽的产量最高能达到1620mg/L。
由于国内外市场对于该产品的需求量很大，因此仍然存在进一步开展发酵法生产谷胱甘肽的研究，以提高谷胱甘肽菌种的发酵水平的需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是进一步提高发酵法制备谷胱甘肽的产量。
因此，本发明的目的是提供一种发酵法合成谷胱甘肽的方法，包括将酵母菌接种于培养基中进行培养的步骤，其特征在于，所述酵母菌的接种量为300到700g/L，优选500g/L。
所述的酵母菌为能产生谷胱甘肽的微生物，优选酵母菌Saccharomyces cerevisiae ATCC 7754。
所述的培养基通常含有碳源、有机氮源、无机氮源、磷源和微量元素等。
所述碳源可包括但不限于葡萄糖、蔗糖及果糖等，优选使用葡萄糖，该碳源在培养基中的浓度为10～100g/L，优选40g/L。
所述有机氮源可包括但不限于酵母粉、大豆蛋白胨及酵母抽提物等，优选使用大豆蛋白胨，该氮源在培养液中的浓度优选为1到10g/L，浓度太低或太高，谷胱甘肽的合成水平均会受到影响，最优选其浓度为6g/L。
所述无机氮源可包括但不限于蛋白胨、尿素和硫酸铵等，优选使用硫酸铵，其在反应液中的浓度一般为1～20g/L，优选浓度为12g/L。
所述磷源可包括但不限于KH2PO4，K2HPO4，(NH4)2HPO4，(NH4)H2PO4，在培养液中浓度为0～10g/L，本发明中优选不使用磷源。
所述微量元素可包括但不限于硫酸铜，硫酸亚铁，硫酸锰，硫酸锌，其在反应液中的浓度一般为0.01～0.03g/L。
本发明方法的培养时间为20到30小时，培养温度为25到35℃。
采用本发明方法合成谷胱甘肽，可以将谷胱甘肽的产量提高到最高3.2g/L。
具体实施方式
实施例1
酵母菌体的富集可以自己使用常规的酵母发酵方法产生，也可以委托酵母发酵生产企业生产。取酵母菌Saccharomyces cerevisiae ATCC 7754湿菌体2kg置于7.0L的生物反应器中，再加2L自来水、1 60g葡萄糖(浓度4％)、24g大豆蛋白胨(浓度0.6％)、48g硫酸铵(浓度1.2％)和0.04g硫酸铜(浓度0.001％)，组成4L发酵液，搅拌速度为300rpm，通气量为0.5vvm，温度控制在30℃，培养28h，取样分析，结果得到3.2g/l的谷胱甘肽。
实施例2
取酵母菌湿菌体1.2 kg于7L的生物反应器中，再加2.8L自来水，160g葡萄糖(浓度4％)、24kg大豆蛋白胨(浓度0.6％)、48g硫酸铵(浓度1.2％)和0.04g硫酸铜(浓度0.001％)组成4L发酵液，其余同实施例1，结果得到2.6g/l的谷胱甘肽。
实施例3
取酵母菌湿菌体2.4kg于7L的生物反应器中，再加1.6L自来水，160g葡萄糖(浓度4％)、24g大豆蛋白胨(浓度0.6％)、48g硫酸铵(浓度1.2％)和0.04g硫酸铜(浓度0.001％)组成4L发酵液，其余同实施例1，结果得到2.6g/l的谷胱甘肽。
实施例4
培养液中加入浓度为0.3％和0.1％的KH2PO4，余同实施例1，结果得到2.0g/l和2.2g/l的谷胱甘肽。
实施例5～6
分别使用蔗糖、果糖作为碳源替换实施例1中的葡萄糖进行试验，培养液中加入浓度为0.5％大豆蛋白胨，1.5％的硫酸铵，通气量为0.4vvm，温度控制在30℃，培养28小时，余同实施例1，取样分析，结果分别得到了2.3g/l和2.5g/l的谷胱甘肽。
实施例7～8
分别将实施例1中的葡萄糖的浓度改为2％和5％，培养液中加入浓度为1.0％的氮源硫酸铵，大豆蛋白胨为0.5％，通气量在0.4vvm，温度控制在28℃，反应时间为24小时，余同实施例1，结果得到2.5g/l和2.9g/l的谷胱甘肽。
实施例9
将实施例1中的大豆蛋白胨的浓度改为0.3％，0.8％，培养液中加入浓度为5％的葡萄糖，浓度为1.0％的硫酸铵，通气量为0.6vvm，温度控制在28℃，培养30h，余同实施例1，取样分析，结果得到2.6g/l和2.9g/l的谷胱甘肽。
实施例10～11
分别用酵母抽提物和酵母粉替换实施例1中的大豆蛋白胨，浓度为0.5％、硫酸铵浓度为1.6％和硫酸亚铁浓度为0.001％，搅拌速度为300rpm，通气量为0.5vvm，温度控制在29℃，培养24h，余同实施例1，取样分析，结果得到了3.0g/l和2.7g/l的谷胱甘肽。
实施例12
将实施例1中的葡萄糖浓度改为1％、培养液中加入浓度为0.1％大豆蛋白胨、浓度为2％的硫酸铵和浓度为0.001％硫酸铜，搅拌速度为300rpm，通气量为0.5vvm，温度控制在35℃，培养20h，取样分析，结果得到1.6g/l的谷胱甘肽。
实施例13
将实施例1中的葡萄糖浓度改为10％、培养液中加入浓度为1.0％大豆蛋白胨、浓度为0.1％的硫酸铵和浓度为0.003％硫酸铜，搅拌速度为300rpm，通气量为0.5vvm，温度控制在25℃，培养30h，取样分析，结果得到2.1g/l的谷胱甘肽。
Claims (13)
1.一种发酵法合成谷胱甘肽的方法，包括将酵母菌Saccharomycescerevisiae ATCC 7754接种于培养基中进行培养的步骤，其特征在于，所述酵母菌的接种量为300到700g/L，且所述酵母菌的接种量以湿菌体质量计算。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酵母菌的接种量为500g/L。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述培养基中的有机氮源为大豆蛋白胨、酵母粉或酵母抽提物。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的有机氮源为大豆蛋白胨。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的大豆蛋白胨的含量为1到10g/L。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的大豆蛋白胨的含量为6g/L。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述培养基中的碳源为葡萄糖，该碳源的浓度为10～100g/L。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述培养基中的无机氮源为硫酸铵，该无机氮源的浓度为1～20g/L。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述培养基中磷源的浓度为0～10g/L。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述磷源的浓度为0。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述培养基中微量元素的浓度为0.01～0.03g/L。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，培养时间为20到30小时。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，培养温度为25到35℃。
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