谷胱甘肽发酵动力学

1、谷胱甘肽合成动力学 目录谷胱甘肽的简介生成动力学模型的建立不同因素对GSH生成的影响小结谷胱甘肽的简介 谷胱甘肽是一种具有重要生理功能的天然活性肽, 它由谷氨酸、半胱氨酸及甘氨酸组成。谷胱甘肽在体内以2种形态存在, 即还原型谷胱甘肽( reduced glutathione, 简称GSH )和氧化型谷胱甘肽( oxidized glutathione, 简称GSSG ), 在机体中大量存在并起主要作用的是还原型谷胱甘肽。 通常人们所指的谷胱甘肽是还原型谷胱甘肽。生理功能及应用半胱氨酸侧链基团上连有一个活泼巯基（能保护体内重要酶蛋白巯基不被氧化、灭活；有利于酶活性的发挥；加速自由基的排泄, 从而

2、减轻自由基对重要脏器的损害）。谷胱甘肽含谷氨酰胺键（能维持分子的稳定性并参与转运氨基酸）谷胱甘肽中的甘氨酸和半胱氨酸残基（参与胆酸的代谢）在医药领域的应用（防止溶血；保护血红蛋白；中和解毒的作用；缓解恶性肿瘤患者化疗所致的毒副反应；治疗白内障及控制角膜和视网膜等眼部疾病的发展；具有抗艾滋病病毒的功效等）。谷胱甘肽在食品工业上的应用（在面制品加工中可以大大强化其营养价值, 还能够改善面团的流变特性；在酸奶中能起到抗氧剂的稳定质量的作用；在果蔬中有效地防止褐变；作起泡葡萄酒的还原剂）。发酵动力学模型的建立浙江大学的吴坚平等在“谷胱甘肽的生产工艺及动力学研究”中提出两种GSH合成模型：合成模型A（经

3、验性模型）：将GSH的比生产速率和菌体的比生长速率联系起来在菌体生长时，如果比生长速率大于c，就用方程(1)，如果比生长速率小于c，就用方程(2)。考虑到葡萄糖很快耗尽，为简化起见，在问歇发酵的拟合中就不加入方程(2)，而在低葡萄糖量的流加发酵中，方程(2)就必须考虑在内。c 临界比生长速率 Xw 总生物量(1)(2)合成模型 B：通过对酵母体内的ATP进行计算，从而得到谷胱甘肽的合成方程。式中kGSH为谷胱甘肽合成速率常数，K为产物抑制常数，k10，k11分别代表在不同底物上生长合成菌体消耗的谷胱甘肽。 江南大学工业生物技术教育部重点实验室的卫功元等在“温度对谷胱甘肽分批发酵的影响及动力学模

4、型”中，根据其试验数据，按luedeking-Piret方程进行非线性曲线拟合与估计得出，C.Utilis WSH 02-08在不同温度下分批发酵生产GSH的过程属于类发酵，即GSH合成与细胞生长部分耦联。由于GSH是胞内代谢产物，因此提高生物量对进一步增加GSH的产量将是非常有利的。陕西科技大学的潘亚磊等在“谷胱甘肽发酵代谢调控及动力学的研究”中认为，GSH的合成与细胞生长为部分偶联型，可以用Luedeking-pirets方程来描述这一规律,并经过公式计算化得方程并计算得到谷胱甘肽生成的动力学模型。浙江省医学科学院的贾建萍等在“谷胱甘肽分批补料发酵动力学模型的建立”中认为，谷胱甘肽的生成与

5、细胞生长是部分相关的过程，luedeking-Piret方程可用来描述谷胱甘肽生成的动力学特征,并经过试验计算得到谷胱甘肽生成动力学模型。不同因素对GSH生成的影响江南大学工业生物技术教育部重点实验室的卫功元等在“温度对谷胱甘肽分批发酵的影响及动力学模型”中，不同温度下GSH比合成速率（qp)根据式 经过计算得出动力学参数。分析得出： 温度的升高虽然可以提高细胞生长速率，但过高的温度却严重影响GSH的产量，其中32时，GSH产量为235mg/L，仅相当于24 和30 时的64%和75%。天津现代职业技术学院的陈珊等在“酿酒酵母生产谷胱甘肽的研究”中认为，综合考虑目标产物GSH合成情况，确定初糖

6、浓度为20 g/L 是比较合适的。同时也可以发现对于细胞的生长和GSH的合成，分批培养很难实现高浓度、高得率和高生产强度的统一，因此有必要采取补料分批的培养方式实现GSH 的高产。卫功元在“溶氧及pH对产朊假丝酵母分批发酵生产谷胱甘肽的影响”中认为，细胞能够在较宽的pH范围内进行生长并合成GSH，表现出较强的pH适应能力。弱酸性环境更有利于GSH的合成。同时，他基于luedeking-Piret方程动力学模型解析了pH对谷胱甘肽发酵的影响。 对于溶氧，此文认为DO恒定控制在35%时具有较高的和值，细胞可以获得较高的GSH合成能力。 苏州大学的聂敏在“发酵法生产谷胱甘肽及其高产策略研究”中，GSH比合成速率（qp)根据式 进行计算。 qP和之间存在如下线性关系： qP=+。并计算得出，与硫酸铵相比，尿素可以同时获得较高的和值，因此无论的大小如何，尿素都可以带来更高的qP和(比GSH合成速率)，尿素对GSH的合成来说是更为合适的氮源。