谷胱甘肽发酵动力学
产物合成动力学
酿酒酵母生产谷胱甘肽分 批发酵动力学研究
谷胱甘肽
谷胱甘肽(glutathione，GSH)是一种 广泛存自然界中的生物活性三肽化合物。 由于其分子中含个特异的γ- 肽键和一个 活泼的巯基，所以GSH 在生物体内具有 很多重要的生理功能。
以麦芽汁为发酵培养基，对7.5L自动发酵罐中 酿酒酵母Y518分批发酵生产谷胱甘肽的实验数据 进行分析，建立谷胱甘肽分批发酵动力学模型。 通过对产物生成的Luedeking-Piret方程，进行最 优参数估计和非线性拟合，最；X为菌体质量浓度/(g/L);α为GSH生 长偶联参数；P为GSH产量/(mg/L)。
基质消耗动力学模型
式中：t为发酵时间/h；S为基质质量浓度/(g/L)； Yx/s为最大细胞得率系数；X为菌体质量浓度/(g/L)； Yp/s为产物得率系数；P为GSH产量/(mg/L)；m为菌体细 胞维持相关常数。
根据实验结果和图1显示，漆酶的生成和B3菌的生长 属于部分偶联型，对公式（1）积分得公式（2）：
将实验所测得的实验值代入公式（1）、（2） 得到公式（3）、（4）：
（3）
（4）
则（4）即为漆酶生长动力学模型。
重组大肠杆菌产青霉素酰化酶 的发酵动力学研究
韦晓菊，黎继烈*，朱晓媛 （中南林业科技大学生命科学与技术学院经济 森林培育与保护教育重点实验室，湖南长沙 410004）
文献信息
内生真菌拟茎点酶B3产漆酶 分批发酵动力学
周骏，杨艳珍，杨腾，康莉，戴志东，戴传超 南京师范大学生命科学学院，江苏省微生物与功能基因组学 重点实验室，江苏省为生物资源产业化工程技术研究中心， 江苏 南京 210023
内生真菌拟茎点酶B3发酵曲线
在内生菌拟茎点霉B3的发酵工程中， 取样测定其生物量、漆酶酶活力和蔗糖 质量浓度，得图1。
谷胱甘肽生物合成过程中酸胁迫的作用及其机制
谷胱甘肽代谢与生理学作用的研究
谷胱甘肽代谢与生理学作用的研究谷胱甘肽是一种非常重要的生物分子，它在生理学过程中扮演着重要角色。
谷胱甘肽属于氨基酸及其代谢产物，被广泛地分布在动植物的细胞和组织中。
近年来，谷胱甘肽代谢及其生理学作用的研究越来越引起人们的重视。
1. 谷胱甘肽的结构和生物合成谷胱甘肽分子由谷氨酸、甘氨酸、半胱氨酸三种氨基酸构成，具有一定的天然光学活性。
谷胱甘肽的生物合成主要发生在细胞内质网、高尔基体和线粒体内。
谷氨酸和甘氨酸通过两步反应被合成为半胱氨酸，随后半胱氨酸和丙酮酸进行反应，形成谷胱甘肽。
2. 谷胱甘肽的代谢谷胱甘肽的代谢主要包括胱氨酸和谷氨酸代谢、甲硫氨酸代谢、蛋白质代谢、DNA代谢和一氧化氮代谢。
其中，谷氨酸的代谢与谷胱甘肽的代谢密切相关。
当体内谷氨酸水平升高时，谷胱甘肽的生成也会相应地增加。
此外，在体内一氧化氮代谢过程中，谷胱甘肽被广泛地应用于减少一氧化氮的毒性作用。
3. 谷胱甘肽在抗氧化中的作用谷胱甘肽在抗氧化中扮演着重要角色。
它可以通过身体内其他抗氧化物质的再生来发挥自身的抗氧化作用。
例如，维生素C和E在身体内作为抗氧化物质时，会被谷胱甘肽还原，从而使它们能够继续发挥抗氧化作用。
此外，谷胱甘肽还可以清除身体内过多的自由基，从而减少自由基对细胞的破坏，保护细胞健康。
4. 谷胱甘肽在免疫调节中的作用谷胱甘肽在身体免疫调节中也扮演着重要角色。
一些研究表明，谷胱甘肽可以通过抑制特定的信号转导途径，来调节身体对炎症的反应。
此外，谷胱甘肽还可以作为抗氧化物质来维护免疫系统的正常功能。
5. 谷胱甘肽在预防疾病中的作用谷胱甘肽还可以在预防疾病上发挥重要作用。
例如，在肝脏疾病方面，谷胱甘肽可以通过减少活性氧的产生，来减轻肝脏负担。
此外，在心血管疾病和肿瘤预防方面，谷胱甘肽也有着重要作用。
6. 结论总的来说，谷胱甘肽作为一种重要的生物分子，它的代谢和生理学作用的研究具有重要的意义。
谷胱甘肽不仅在身体免疫调节和预防疾病方面发挥作用，而且还可以在抗氧化中扮演重要角色。
谷胱甘肽简介
谷胱甘肽之答禄夫天创作1.2.界说谷胱甘肽（glutathione GSH） CAS号：70-18-8.谷胱甘肽是一种存在于自然界中的氨基酸复合物,由谷氨酸、半胱氨酸、甘氨酸等三种氨基酸组合而成的寡肽.谷胱甘肽在体内以两种形态存在,即还原型谷胱甘肽和氧化型谷胱甘肽（oxidized glutathione,简称GSSG）.通凡人们所指的谷胱甘肽是还原型谷胱甘肽.还原型谷胱甘肽很容易被氧化,两分子谷胱甘肽的活泼巯基氧化脱氢后以二硫键相连获得的二聚体,即是氧化型谷胱甘肽.其中只有还原型谷胱甘肽才具有生理活性,而生物体内的氧化型谷胱甘肽需经还原后才华发挥生理功能.3.结构和理化性质谷胱甘肽是一种白色晶体,化学名为γ-L-谷氨酰-L-半胱氨酰-甘氨酸,其结构如图1所示.相对分子质量为307.33,熔点是192～195 °C（分解）,等电点为 5.93.比旋光度[α]D20为+17.60°(C=0.05,H2O),易溶于水、稀醇、液氨和二甲基甲酰氨,不溶于乙醚和丙酮.谷胱甘肽固体较为稳定,而水溶液在空气中易被氧化,谷胱甘肽在高水分活度下不容易保管,只有将水分活度控制在0.3以下才华长期稳定保管.4.生理功能谷胱甘肽是细胞内存在最丰富的小分子硫醇类化合物,其分子中含有一个特异的γ-肽键,由谷氨酸的γ-羧基与半胱氨酸的α-氨基缩合而成,而且半胱氨酸侧链基团上连有一个活泼巯基,是谷胱甘肽许多重要生理功能的结构基础.4.1抗氧化作用还原型谷胱甘肽结构中含有一个活泼的巯基—SH,易被氧化脱氢.它在体内能够呵护许多卵白质和酶等分子中的巯基不被如自由基等有害物质氧化,让卵白质和酶等分子发挥其生理功能.同时清除自由基.机体内新陈代谢发生的许多自由基会损伤细胞膜,毁坏免疫系统,侵袭生命年夜分子,增进机体衰老,并诱发肿瘤或动脉粥样硬化的发生.由此,谷胱甘肽具有抗衰老和强化免疫系统等作用.4.2整合解毒作用谷胱甘肽半胱氨酸上的巯基为其活性基团（故谷胱甘肽常简写为G-SH）,易与碘乙酸、芥子气（一种毒气）、铅、汞、砷等重金属盐或致癌物质等相结合,并增进其排出体外,起到中和解毒作用.4. 应用4.1 谷胱甘肽在临床上的应用谷胱甘肽在临床上有广泛的作用,对细胞有呵护作用,可防止红细胞溶血,从而减少高铁血红卵白的损失；抑制脂肪肝的形成,改善中毒性肝炎和感染性肝炎的症状；对丙烯腈、氟化物、一氧化碳、有机溶剂、重金属等中毒具有解毒作用；对缺氧血症的不适、恶心、呕吐、瘙痒等症状以及由于肝脏疾病引起的其它症状具有缓解作用；维持乙酰胆碱,胆碱脂酶的平衡,起到抗过敏作用；对放射性治疗、放射性药物、肿瘤药物引起的白血球减少以及由于放射性治疗或药物引起的骨髓组织发炎等能起到呵护作用；可以抑制进行性白内障及控制角膜和视网膜疾病的发展；可以防止皮肤色素堆积,改善皮肤光泽；最近发现谷胱甘肽具有抗艾滋病病毒的功效.4.2 谷胱甘肽在食品工业中的应用谷胱甘肽现在已广泛应用于食品加工的各个领域,在调味食品中,谷胱甘肽与L-谷氨酸钠、核酸等腥味物质或它们的混合物共存时,具有很强的肉类风味；将谷胱甘肽用于肉食类、鱼类和海鲜类食品中可抑制核酸分解、强化食品风味、延长保鲜期；在奶制品中添加谷胱甘肽可强化风味、提高奶酪质量,防止酪卵白的褐变；将谷胱甘肽加入酸奶和婴儿食品中相当于维生素C起稳定作用；由于谷胱甘肽具有氧化还原性,因此将谷胱甘肽加入面制品中,在起到还原作用的同时还能强化氨基酸；利用谷胱甘肽能够防止色素堆积的作用,在水果罐头中加入谷胱甘肽可防止水果的褐变；将它制成份歧类型的功能性食品,如将其添加到饮料、嗜好品（糖果）、乳制品、面类制品和发酵食品中作为保健和营养强化剂,还可用于孕妇、哺乳幼儿、病人的口服保健品,在日本,谷胱甘肽被认为是21世纪最有希望的保健食品之一.4.3 谷胱甘肽在植物生产中的应用谷胱甘肽在饲料工业应用尚较少,仅有少量报道：GSH用于提高牛冷冻精液的活力和受胎率；添加蛋氨酸维持血浆中的GSH水平可增强雏鸡抗球虫感染能力,解除黄曲霉毒素B1对雏鸡的毒性；解除水产植物因一些毒素引起的中毒症.GSH具有清除自由基和解毒,增进氨基酸转运,呵护胃肠黏膜,提高免疫力,介入卵白质合成与降解,调节基因的复制、转录,调节细胞生长等多种生物学功能.因而,GSH在植物生产中将具有良好的应用前景.5.制备谷胱甘肽的制造方法主要有溶剂萃取法、化学合成法、生物发酵法和酶法.早期谷胱甘肽生产年夜多采和化学用溶剂萃取法合成法,目前主要以生物发酵法(尤其是酵母发酵法)生产制取.化学合成法和酵母发酵法生产谷胱甘肽现已工业化,酶法生产正在广泛研究,还没有工业化生产.5.1萃取法萃取法主要以富含GSH的动、植物组织和酵母为原料,通过添加适当的溶剂或结合淀粉酶、卵白酶处置,再分离精制而成.植物种子胚芽,动、植物组织,酵母都可作为原料进行提取,但以酵母作原料居多.萃取法生产谷胱甘肽中所用的酵母一般都未经选育和遗传特性上的改造,谷胱甘肽含量很低,仅为0.5%～1.0%(干重),加上生产步伐繁杂,使得该法总收率很低,若用作药品或试剂,还需离子交换、凝胶过滤等步伐进一步分离纯化.萃取法生产谷胱甘肽已被化学合成法和生物发酵法所替代.5.2化学合成法自还原型谷胱甘肽被发现和说明化学结构以后,就有学者致力于其化学合成的研究,化学合成法制备谷胱甘肽所使用的主要原料有谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸.目前谷胱甘肽的化学合成法生产工艺较成熟,但它存在本钱高、反应步伐多、反应时间长、把持复杂等缺点,而且发生的消旋体需要光学拆分,分离十分困难,造成产物纯度分歧,以及存在着环境污染问题.5.3 酶法酶法合成谷胱甘肽是以L-谷氨酸、L-半胱氨酸及甘氨酸为底物,需要两个合成酶分步完成,第一步是在谷氨酸的γ-羧基与半胱氨酸的氨基形成肽键,此反应由γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(GSHⅠ)催化；第二步反应是在γ-谷氨酰半胱氨酸的半胱氨酸真个羧基与甘氨酸的氨基之间形成肽键,由此获得谷胱甘肽,此反应由谷胱甘肽合成酶(GSHⅡ)催化.这两步反应都需要添加三磷酸腺苷（ATP）即提供能量才可合成谷胱甘肽.其反应过程如图2所示.每合成1 mol的谷胱甘肽需要消耗2 mol的ATP,因此,ATP的提供或循环再生是固定化酶生产GSH的关键,在谷胱甘肽合成过程中需要一个提供ATP或再生ATP的有效系统.5.4发酵法由于生物发酵生产谷胱甘肽与早期萃取法、化学合成法及酶法相比具有明显的优越性,如反应条件温和、反应步伐简单、本钱低、转化效率高、生产速率快等,是今后生产谷胱甘肽的主要趋势,因此越来越受到科学家们的重视.生物发酵法生产谷胱甘肽的工艺经过学者们的努力不竭获得改进,已成为现今生产谷胱甘肽的主要方法,也是最具潜力的方法.6.市场前景目前,谷胱甘肽广泛应用于护肝、护眼医药领域和食品、保健品、化妆品行业,其涉及的终端消费规模超越百亿元,而且因为其生理活性不竭被发现,仍然以很快的速度在增长,被市场公认为是下一个疯狂的辅酶Q10.在我国,全国重点城市典范医院用药金额前100位药品排序中,有6种多肽药物榜上有名,其中谷胱甘肽名列第93位.资料显示,全世界谷胱甘肽的年产量在150吨左右,单价800～1000美元/公斤,年销售额10～15亿美元.主要生产厂家有Roche 、Fluka、J.T.BAKER、BHD、SIGMA、和光纯药、IMMNOTEC RESERCH LTD、KRAFT FOOD LTD、KYOWA等.国内主要依靠进口,如复华药业、昆明积年夜制药和重庆药友等,其价格年夜约在5000～6000元/KG.也有个别厂家采纳化学法生产,如浙江东华医药化工有限公司,汕头化工有限公司用合成法少量生产谷胱甘肽.2002年谷胱甘肽国内市场销售额为8.02亿元；2003年谷胱甘肽全国市场销售额为13.55亿元,同比增长69.05%；2004年上半年谷胱甘肽全国市场销售额为8.39亿元,比上年同期增长43.11%.纯真国内几个制药企业的需求,估计月需求量就在3～4吨左右.另有资料显示：1.目前,国内市场上还原型谷光甘肽的原料药价格在4000元/kg 以上,而谷胱甘肽的生产本钱约1500元/kg左右.2,进口谷胱甘肽,试剂级 46000元/公斤；药用9000元/公斤.6结语尽管谷胱甘肽风光无限,可是其产能发展却受到诸多制约,其中最主要是来自于原料药技术方面的障碍.谷胱甘肽本钱昂贵的发酵生产技术一直被日本协和发酵所垄断,化工合成技术则很难将本钱降低下来,中国国内各年夜科研机构和生产厂家对这两种工艺路线投入了年夜量人力物力做开发,收效一直不甚理想,年夜部份到了中试阶段就到达瓶颈,无法放年夜到规模生产,巨年夜的资金缺口也令很多人止步不前.另外,尽管国内萃取法少量生产谷胱甘肽在我国早有胜利先例,但生产工艺落后,规模小,产量低,质量差,目前比力流行的超临界萃取技术尚未获得广泛应用.目前,国内市场几乎全部被日本协和集团垄断,招致国内谷胱甘肽的价格居高不下（作为原料药的价格在250～300美元/kg）,也使该产物推广应用受到很年夜的限制.我国每年花费约4200万美元进口谷胱甘肽.实现GSH的国产化,不单能填补我国在这一领。
生物发酵工艺动力学模型构建与参数优化策略
生物发酵工艺动力学模型构建与参数优化策略简介：生物发酵工艺是通过微生物转化有机废弃物或其他原料制造可再生能源和化学品的过程。
在生物发酵过程中，了解和控制微生物的生长和代谢行为非常重要。
为了更好地理解和优化生物发酵过程，可以构建动力学模型来描述微生物的生长和代谢行为，并通过参数优化策略来提高生产效率。
1. 生物发酵工艺动力学模型构建生物发酵工艺动力学模型是基于微生物生长和代谢行为的数学模型。
构建这样的模型可以帮助我们理解微生物在特定条件下的生长和代谢规律。
以下是一些常用的生物发酵工艺动力学模型：1.1. Monod模型Monod模型是最简单和最常用的生物发酵动力学模型之一。
它描述了微生物生长速率与底物浓度的关系。
该模型假设微生物的生长速率与底物浓度成正比，同时考虑了微生物对底物利用特性。
Monod模型的数学表达式如下：μ = μmax * S / (Ks + S)其中，μ表示微生物生长速率，μmax表示最大生长速率，S表示底物浓度，Ks表示底物浓度对生长速率的影响因子。
1.2. 扩散模型扩散模型是描述微生物在发酵过程中气相和液相传质的模型。
它基于Fick定律，考虑了物质在液相和气相中的浓度梯度对传质速率的影响。
通过扩散模型，我们可以更好地理解和控制发酵过程中的物质转移。
1.3. 结构模型结构模型是描述微生物生长和代谢行为的更复杂的模型。
它考虑了微生物种群结构和个体之间的相互作用。
结构模型可以帮助我们了解微生物在不同生长阶段的行为，并预测微生物群体的稳定性和动态变化。
2. 参数优化策略参数优化是通过调整模型中的参数来优化生物发酵工艺的过程。
通过合理地选取和调整模型参数，我们可以提高生产效率，减少资源消耗和废弃物产生。
2.1. 参数估计方法参数估计是根据实验数据来确定模型中的参数值。
常用的参数估计方法包括最小二乘法、最大似然估计法和贝叶斯估计法。
2.2. 优化算法优化算法是通过迭代计算来寻找最优参数组合的方法。
谷胱甘肽 (2)
1、简介谷胱甘肽是一种三肽(L - γ- 谷氨酰- L - 半胱氨酰-甘氨酸) 化合物,它广泛分布于动物、植物、谷物和油料种子中,它在细胞中的功能之一就是抵御各种毒素和致癌剂。
有研究表明:谷胱甘肽在小肠中能被完全吸收,并且某些上皮细胞能利用外源谷胱甘肽来去毒,这说明膳食中的谷胱甘肽决定着人体中细胞受损伤的程度。
除作为抗毒剂外,谷胱甘肽还对一些巯基酶有激活作用,可作为保护酶和其他蛋白巯基的抗氧化剂,在生物氧化、氨基酸转运、保护血红蛋白等过程中起一定作用。
另外,谷胱甘肽还具有抑制衰老,预防糖尿病、消除疲劳等作用。
最近研究还发现谷胱甘肽具有抑制艾滋病毒的作用。
因此,研究谷胱甘肽对人类的健康和生活具有重要的意义。
2、谷胱甘肽在自然界的分布谷胱甘肽在自然界中分布很广,主要存在于动物组织和血中,许多植物如蔬菜、豆类、谷物、薯类、菇类等也含有,另外酵母中谷胱甘肽的含量也较高。
2 谷胱甘肽的特性及生理功能211 谷胱甘肽的特性谷胱甘肽分子量为307. 33 ,熔点189～193 ℃(分解) ,晶体是无色透明细长柱状(板状) ,等电点(PI) 为5. 93 ,成品见光易分解,易氧化,谷胱甘肽分子中有一特殊的δ- 肽键,即由谷氨酸的δ- COOH 与半胱氨酸的α- NH2 缩合而成,这样的肽键与蛋白质分子中的一个氨基酸中α- COOH 和另一个氨基酸中α- NH2 失水缩合而成的肽键显然不同。
由于谷胱甘肽中含有一个活泼的巯基极易被氧化,2 分子还原型谷胱甘肽(简称GSH) ,脱氢以二硫键( S S ) 相连便成为氧化型的谷胱甘肽(简称GSSG) ,所以谷胱甘肽可分为氧化型和还原型两大类,在生物体中起重要功能作用的是还原型谷胱甘肽。
2.2 谷胱甘肽的生理功能谷胱甘肽的生理功能主要表现在6 个方面:(1) 维持红细胞膜的完整性。
(2) 对于需要巯基的酶有保护与恢复活性的功能。
(3) 谷胱甘肽是多种酶的辅基与辅酶。
(4) 参与氨基酸的吸收及转运。
谷胱甘肽的分离与制备
谷胱甘肽的分离与制备摘要：谷胱甘肽（GSH）是一种活性功能性成分，具有良好的保健作用。
本文介绍了GSH的生产现状，综述了GSH的分离制备方法。
关键词：谷胱甘肽（GSH）、分离、粗提、精制、高纯度制备The Separation and Preparation of GlutathioneAbstract：Glutathione (GSH) is a function of active ingredient, which has a good health care. This article describes the production status of GSH, and overview the methods of separation and preparation of GSH.Keyword：Glutathione (GSH); separation; preparation; crude extraction; refined；preparation of high purity谷胱甘肽是由L-谷氨酸、L-半胱氨酸和甘氨酸缩合而成的含巯基的生物活性三肽化合物, 以还原态(GSH)和氧化态(GSSG)两种形态存在。
GSH有多种生理功能, 对维持生物体内适宜的氧化还原环境尤为重要, 临床用于中毒性和感染性肝炎的治疗、有机物及重金属的解毒、癌症辐射和化疗的保护，而GSSG没有生理功效，因此在分离时需要注意防止其氧化。
目前GSH 的主要生产厂家有J. T. Baker、BDH、Fluka、E. Merck、Riedel- deHaen、Sigma 及日本和光纯药等国外公司[1]。
实现GSH的国产化, 不仅可改变我国谷胱甘肽原料药依赖进口的局面, 而且对我国医药工业、临床医学和食品工业均具有重大的社会效益和经济效益。
值得注意的是2011年由江南大学生物发酵与分离实验室独立研制成功了高纯度还原型、氧化型GSH生产工艺，项目在优良菌种的选育、培养基组成的优化、高密度发酵及GSH亲和层析分离等方面取得了重大突破。
谷胱甘肽化学与酶法合成
谷胱甘肽化学法和酶法合成1 化学性质谷胱甘肽（glutathione，GSH）是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸结合而成的三肽，半胱氨酸上的巯基为其活性基团（故谷胱甘肽常简写为G-SH）分子式为C10H17N3O6S，分子量为307.32348，熔点为189~193℃，晶体呈无色透明细长拉状，等电点为5.93。
GSH有还原型（G-SH）和氧化型（G-S-S-G）两种形式，在生理条件下以还原型GSH占绝大多数。
谷胱甘肽还原酶催化两型间的互变。
该酶的辅酶为磷酸糖旁路代谢提供的NADPH。
图1 GSH的结构式2 药理作用GSH可促进糖、脂肪及蛋白质代谢，加速自由基排泄，保护肝脏的合成、解毒、灭活激素等功能。
3 谷胱甘肽的生产方法1888年，GSH首先从酵母中分离出来。
日本1983年进行了含量较多的GSH 酵母的生产，其后又研究了GSH提取、分离技术及分析检测方法。
目前国外实现了GSH规模生产。
世界主要的氨基酸制造商Kyowa，Aji-nomoto和Degussa 等都相继投巨资于氨基酸的研究与开发，仅Kyowa 1998年氨基酸的研究与开发就耗费达1.9亿美元，而GSH是其重点之一，Kyowa目前是GSH主要的供应商。
目前GSH的主要生产方法有：萃取法、发酵法、酶法和化学合成法。
3.1萃取法萃取法主要是通过萃取和沉淀的方法从GSH含量比较高的动植物组织中将GSH分离提取的一种方法，GSH的早期生产都是采用萃取法，是生产GSH的经典方法，也是发酵法生产流程中的下游过程基础。
其工艺路线如下图：图2 GSH发酵法工艺路线图该方法的不足：由于GSH在组织中含量极低，可用原料少，制备的纯度和收率都不高，故在实际生产中应用不广泛。
3.2酶法在酶催化合成GSH中，几种关键的化合物和条件包括：GS HⅠ和GS HⅡ、氨基酸原料(L-谷氨酸、甘氨酸和L-半胱氨酸)、ATP、保持GS HⅠ和GSHⅡ活性所必需的辅因子(Mg2+)和一个适当的pH值环境。
谷胱甘肽促进液体发酵体系中蛹虫草合成虫草素
Abstract: C o r d y c e p i n is the m a i n active ingredient of the medicinal f u n g u s C . m ilitoris, with a variety of physiological functions s u c h as anti-cancer, anti-tumor a n d anti-virus activity.Oxidative stress w a s s h o w n to b e involved in the regulation of s e c o n d a r y m e t a b o l i s m of fila m e n t o u s fungi, h o w e v e r ,the relationship b e t w e e n oxidative stress a n d the regulation of cordycepin m e t a b o l i s m in C . militaris has not yet reported so far. In this study, to investigate the influence of oxidative stress o n c o r d ycepin m e t a b o l i s m , glutathione (G S H ), as the antioxidant for regulating cellular red o x state, w a s s u p p l e m e n t e d during liquid s u b m e r g e d fermentation of C . m ilitaris. T h e experimental data s h o w e d that the yield of cordycepin could reach (439.69±12.43)m g / L in 20 days w h e n 3.0g/L G S H w a s a d d e d to the m e d i u m , 471.24% higher t h a n that of t h e control (without addition of G S H ). T h e activity of glutathione peroxidase (G P X ) increased b y 414.82% as c o m p a r e d with t h e control. T h e relative g e n e expression levels of C n s l a n d Cns2 indicated by q R T - P C R w e r e significantly up-regulated by s u p p l e m e n t a t i o n of G S H , increasing b y 540.67 times a n d 25.81 t i m e s as c o m p a r e d with the control in 15 d a y s , respectively.T h e e x p e r imental results
谷胱甘肽分批发酵及其动力学研究进展
谷胱甘肽，分批发酵，动力学模型
Review of Recent Developments in Batch Fermentation of Glutathione and Its Kinetic Study
Fu Tingting
(Life Science and Technology College,Guangxi University,Nanning 530004,China)
目前国内外生产GSH的方法主要有萃取法、 化学合成法、酶法和发酵法。由于发酵使用的菌 株容易培养，原料来源方便廉价，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。 但目前普遍存在生产菌株中GSH含量较低，成本 大，给工业化生产带来了很大困难[5]。 日本很早就开始用发酵法生产原 料药GSH，日本公司协和发酵早在 1985年就取得了中国卫生部的原料药 进口许可证，基本垄断了中国市场[6]。
1.5 流加方式
陈坚等[12]比较了恒速流加、人工反馈控制流加 与指数流加,认为指数流加不仅在提高菌体浓度、生 产强度和GSH总量方面具有显著优势,可获80g· L-1的 细胞密度,而且可使实际过程的比生产速率平均值与 设定值非常接近,但在培养后期,胞内GSH含量均呈 现出下降趋势。
小结
分批发酵过程中控制单一的温度很难实 现促进细胞生长和增加GSH合成的统一， 因此需要采用一定的温度控制策略。 当恒DO较高时(如80%) 会导致细胞生 长和GSH合成能力的下降, 其原因还有待 于进一步的研究。 为了同时提高生物量和谷胱甘肽产量， 可以考虑采用pH值分段控制发酵策略。
μmax为最大比生长速率 Xmax为理论最大细胞干重 K1为底物抑制常数
2.2 底物消耗动力学模型
在谷胱甘肽发酵过程中，基质（葡萄糖）的消耗主 要用于三个方面：1）菌体生长消耗，以合成新的细胞； 2）维持菌体基本代谢活动需要；3）合成产物谷胱甘肽。
谷胱甘肽的生物合成及其药理作用
谷胱甘肽的生物合成及其药理作用谷胱甘肽是一种低分子量的抗氧化剂，可以通过维持细胞内的氧化还原平衡，保护细胞免受自由基的损伤。
它是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸经过一系列复杂的生物合成过程合成而成。
本文将对谷胱甘肽的生物合成过程及其药理作用进行详细的阐述。
一、谷胱甘肽的生物合成谷胱甘肽的生物合成是一个多步骤的过程，并涉及多个酶的参与。
下面将对其生物合成过程进行解析。
1. 酪氨酸-苯丙氨酸途径谷氨酸作为谷胱甘肽生物合成的前体，其合成途径包括酪氨酸-苯丙氨酸途径和谷氨酸-糖酵解途径。
酪氨酸-苯丙氨酸途径是谷氨酸合成中的一个重要途径，它产生的胆碱、肌醇和花青素等化合物在生物体内具有多种生理功能。
2. 谷氨酸-糖酵解途径谷氨酸-糖酵解途径是谷氨酸的另一个合成途径。
该途径的产物是丙酮酸和谷氨酸，其中谷氨酸可以通过谷氨酸-半胱氨酸途径转化为半胱氨酸，是谷胱甘肽合成的必备条件。
3. 谷氨酰胺-磷酸二酯途径谷胱甘肽的生物合成是通过谷氨酰胺-磷酸二酯途径完成的。
该途径由谷氨酸和半胱氨酸合成半胱氨酸磷酸酯，然后半胱氨酸磷酸酯与甘氨酸反应，最终形成谷胱甘肽。
二、谷胱甘肽的药理作用谷胱甘肽作为一种重要的抗氧化剂，具有多种药理作用。
下面将对其主要药理作用进行介绍。
1. 抗氧化作用谷胱甘肽具有抗氧化作用，能够清除自由基，维持细胞内的氧化还原平衡。
因此，它可以保护细胞不受氧化损伤，减缓衰老过程，预防多种疾病的发生。
2. 解毒作用谷胱甘肽可以参与体内的解毒过程，通过降低体内毒素水平，保护器官免受毒素的损伤。
此外，谷胱甘肽还可以在肝脏中参与多种毒素的排泄，对于维持人体健康具有一定的重要性。
3. 免疫调节作用谷胱甘肽能够调节免疫系统的功能，增强细胞的免疫力和抗病能力。
研究表明，谷胱甘肽还可以降低体内炎症水平，减轻炎症反应，对于预防与治疗多种炎症性疾病具有一定疗效。
4. 抗肿瘤作用谷胱甘肽具有抗肿瘤作用，能够阻止肿瘤细胞的生长和扩散。
研究表明，谷胱甘肽可以降低肿瘤细胞中氧化应激水平，减轻肿瘤血管生成，从而达到抗肿瘤的效果。
酵母发酵生产谷胱甘肽的培养基优化_卞芙蓉
酵母发酵生产谷胱甘肽的培养基优化卞芙蓉,劳兴珍,郑 珩,吴梧桐(中国药科大学生命科学与技术学院,江苏南京210009) 摘 要:目的应用Plackett -Burman 设计和球面对称设计实验,对酵母发酵生产谷胱甘肽的培养基进行优化。
方法首先通过Plackett -Burman 设计方法从10个因素中选择出对发酵产量影响较大的因素,即葡萄糖、酵母膏和半胱氨酸含量,然后用球面对称设计对这3个因素各取5个水平进行优化。
结果最佳培养基组成为:葡萄糖23.64g /L ,酵母膏29.07g /L ,半胱氨酸1g /L ,(NH 4)2SO 42g /L ,蛋白胨5g /L ,KH 2PO 41g /L ,MgSO 41g /L ,NaCl 2g /L 。
在优化条件下,发酵液中谷胱甘肽积累量可达162.3mg /L ,比优化前产量提高约56.2%。
结论证明用Plackett -Burman 设计和球面对称设计寻求菌体积累谷胱甘肽的最佳培养基组分是可行的。
关键词:谷胱甘肽;Plackett -Burman 设计;球面对称设计 中图分类号:TQ92 文献标识码:A 文章编号:1005-1678(2009)03-0184-03Study on the optimal media of glutathione production of Saccharomyces cerevisiaeBIAN Fu -rong ,L AO Xing -zheng ,ZHE NG Heng ,WU Wu -tong(School of Life Scie nce and Tec hnology ,China Pharmaceutic al University ,Nanjing 210009,China ) Abstract :Purpose To study the optimal media of glutathione pr oduction of Saccharomyces c erevisiae by Plackett -Burman design and spherical symmetric design .Methods Firstly ,the three factors were selected :glu -cose ,yeast extract and L -cysteine which can apparently influence the glutathione production from ten factors by Plackett -Bur man design ,and then three factors were optimized through spherical symmetric design .Results The optimal media suc h as 23.64g /L gluc ose ,29.07g /L yeast extract ,1g /L L -c ysteine ,2g /L (NH 4)2SO 4,5g /L peptone ,1g /L KH 2PO 4,1g /L MgSO 4,and 2g /L NaCl were applied .Under the optimal media ,the yield of glutathione in the fer mentation broth was 162.3mg /L ,which was 56.2%higher than before .C onclusion It is available to find the optimal media for glutathione pr oduction by Plackett -Burman design and spherical symmet -ric design .Key words :glutathione ;Plackett -Burman design ;spherical symmetric design 收稿日期:2008-12-16作者简介:卞芙蓉(1984-),女,江苏盐城人,在读硕士研究生;郑珩,通信作者,副教授,E -mail :z hengh18@hot mail .co m 。
发酵法生产谷胱甘肽（GSH）分离纯化工艺优化
发酵法生产谷胱甘肽（GSH）分离纯化工艺优化发酵法生产谷胱甘肽（GSH）分离纯化工艺优化谷胱甘肽(GSH,L-γ-谷氨酸-L-半胱氨酸甘氨酸)是一种广泛存在于动植物和微生物细胞中具有重要生理功能的活性三肽。
目前,国外分离GSH主要应用铜盐法及离子交换法,国产离子交换树脂用于分离纯化GSH虽有报道,但离真正应用还有距离。
在经前人筛选出苯乙烯系硫脲树脂作为分离介质的基础上,我们基本确定了一条包括酵母细胞的破碎、抽提液预处理、杂蛋白去除、浓缩、层析、结晶的工艺路线,并对其中一些步骤进行优化。
经过优化,真空浓缩选择65℃浓缩不超过4h为最佳,此时GSH收率可达92%；用100-200目处理好的硫脲树脂填成床层高度为F3.5x35cm的层析柱,采用pH3.00.1mol/L(NH)2HPO4—HCl缓冲液、pH3.00.2M NH4CI—HCl缓冲液分别处理层析柱后上样洗脱,所得的洗脱收率与采用pH3.00.lmol/1(NH)2HPO4—HCl缓冲液时相当；当上样浓度加倍至2400mg/L,洗脱效果基本保持不变,提高了树脂使用率；最佳洗脱流速为7mL/min;柱高不低于20cm均可以达到分离纯化GSH的目的；当柱高高于31cm时在两个GSH洗脱峰中均可以收集到可以用于结晶的部分,柱高低于31cm时只能收集第二个洗脱峰的部分洗脱液用于结晶；能用于结晶的洗脱液的pH值主要集中在3.5-4.5之间,可简化为用pH检测来收集洗脱液；对结晶工艺流程改进为：在洗脱液浓缩400-500倍后加入60%-70%异丙醇,调pH值2.82-2.88之间,加入1%～2%的GSH 晶种,室温放置0.5h,降温至10℃放置8h,然后真空干燥。
工艺的总收率约为45%,产品纯度为99%。
在进行技术转让验证实验时,发现树脂在使用60次后分离效果明显变差,经再生处理后树脂的吸附能力变弱,洗脱效果不如以前,为此我们对于树脂再生条件进行研究：发现经酸碱处理过的需再生的树脂对GSH的吸附容量最大,故采用NaOH、HCl溶液来再生树脂；经过1.0mol/L浓度的NaOH、HCl溶液再生的树脂于室温下在pH3.50-3.75之间吸附GSH后,再用浓度为3%NaOH溶液进行解吸,吸附容量达18mg/g干树脂,解吸得率可达95%左右。
谷胱甘肽的生物合成及其作用机制
谷胱甘肽的生物合成及其作用机制谷胱甘肽（Glutathione）是一种非常重要的小分子抗氧化剂，广泛存在于各种生物体中，尤其是细胞内。
其作用在于保护细胞免受氧化损伤和维持氧化还原平衡，是机体抵御各种疾病和病理过程的重要保障。
本文将介绍谷胱甘肽的生物合成及其作用机制，为大家揭开一个神奇的分子的神秘面纱。
一、谷胱甘肽的生物合成谷胱甘肽由三种氨基酸谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸通过谷胱甘肽还原酶（GR）催化反应所合成。
整个合成过程可以分为两个步骤：1、谷胱甘肽合成第一步谷胱甘肽合成的第一步是在谷氨酸的羧基上添加半胱氨酸，形成γ-谷胱氨酸（γ-Glu-Cys）。
这个反应是通过γ-谷胱氨酸合成酶（GCL）催化的。
γ-Glu-Cys在生物体内是一种非常不稳定的中间物质，容易被分解成半胱氨酸和谷氨酸。
因此，这个反应在体内受到好几种因素的调节，如细胞内Nrf2等转录因子在接受一些刺激后可上调GCL的表达水平，从而促进谷胱甘肽的合成。
2、谷胱甘肽合成第二步谷胱甘肽合成的第二步是在γ-谷胱氨酸的羧基上添加一个甘氨酸残基，形成谷胱甘肽（GSH）。
这个反应是通过谷胱甘肽合成酶（GS）催化的。
实验发现，GSH的合成过程同样受到很多调节因素的影响。
例如，通过增加GS的活性和GSH合成前体的供应可以提高GSH的合成。
二、谷胱甘肽的作用机制谷胱甘肽的作用机制涉及到多个领域，包括氧化还原状态的调节、解毒、细胞的增殖和凋亡、蛋白质和DNA的修复等。
以下分别介绍其主要作用机制。
1、谷胱甘肽的抗氧化作用谷胱甘肽作为一个还原型分子，具有代谢过程中的还原能力。
体内的氧化还原平衡常常受到氧化应激的影响，即存在氧自由基等有害物质，会造成氧化失衡。
当造成氧自由基的生成时，谷胱甘肽被氧化成了谷胱甘肽二硫化物（GSSG），但在还原支持下会再次回到GSH形成还原状态。
因此，谷胱甘肽通过消除氧自由基的产生和抑制细胞内的氧化应激反应，从而保护细胞不受到氧化损伤。
G详细介绍
谷胱甘肽(glutathione,r-glutamylcysteingl +glycine,化学名称：L－r谷氨酰基－L －半胱氨酰基甘氨酸或glutathiose,r-glutamyl cysteingl+glycineγ-L-谷氨酰-L-半胱氨酰-甘氨酸，简称GSH)，商品名：阿拓莫兰、古拉定。
是一种小分子斯米塔等谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸3个氨基酸通过肽键（由谷氨酸的γ-羧基(—COOH)与半胱氨酸的α-氨基-(—NH2)缩合而成，即含C-谷氨酰基和巯基，也称C-谷氨酰胺键）形成或组成，含有γ-酰胺键和游离的活泼巯基（-SH，易被氧化脱氢）的小分子生物活性三肽类化合物，（半）胱氨酸上的巯基为谷胱甘肽活性基团（故谷胱甘肽常简写为G-SH）。
分子式：C10H17N3O6S，相对分子量：307.32348，熔点：为189～193°C（分解)，等电点为5.93，含量：按干燥品（100-105℃干燥3小时，减失重量不得大于0.5%，硫酸灰分不得大于0.1%。
）计算，98.0%-101.0%，晶体呈无色透明细长拉或柱状（白色或几乎白色结晶性粉末或无色的结晶），溶解度，（H2O:50 mg/mL），易溶于水，溶于稀醇、液氨和二甲基甲酰胺，而不溶于醇、醚和丙酮微溶于96%乙醇及二氯甲烷。
谷胱甘肽固体较为稳定，与强氧化剂不相容，水溶液在空气中易被氧化为氧化型谷胱甘肽（GSH在高水分活性下不易保存，只有将水分活性控制在0.3%以下才能够长期稳定保存。
）。
溶液澄清度，无色，比旋光度，15.5～－17.5（干品物质）或-16.5(c=2,H2O)，折射率，-17(C=2，H2O)，储存条件，2-8°C,避光，氯化物不得大于200ppm，硫酸盐不得大于300ppm，铵盐不得超过200ppm，铁不得超过10ppm，重金属不得超过10ppm，易被氧化脱氢，易于碘乙酸、芥子气（一种毒气）、铅、汞、砷等重金属盐络合，有抗氧化和解毒作用。