谷胱甘肽發(fā)酵動(dòng)力學(xué)

1、谷胱甘肽合成動(dòng)力學(xué)谷胱甘肽合成動(dòng)力學(xué) 目錄目錄一谷胱甘肽的簡(jiǎn)介二生成動(dòng)力學(xué)模型的建立三不同因素對(duì)GSH生成的影響四小結(jié)一一 谷胱甘肽的簡(jiǎn)介谷胱甘肽的簡(jiǎn)介 谷胱甘肽是一種具有重要生理功能的天然活性肽, 它由谷氨酸、半胱氨酸及甘氨酸組成。谷胱甘肽在體內(nèi)以2種形態(tài)存在, 即還原型谷胱甘肽( reduced glutathione, 簡(jiǎn)稱GSH )和氧化型谷胱甘肽( oxidized glutathione, 簡(jiǎn)稱GSSG ), 在機(jī)體中大量存在并起主要作用的是還原型谷胱甘肽。 通常人們所指的谷胱甘肽是還原型谷胱甘肽。生理功能及應(yīng)用生理功能及應(yīng)用 半胱氨酸側(cè)鏈基團(tuán)上連有一個(gè)活潑巰基（能保護(hù)體內(nèi)重要酶蛋

2、白巰基不被氧化、滅活；有利于酶活性的發(fā)揮；加速自由基的排泄, 從而減輕自由基對(duì)重要臟器的損害）。 谷胱甘肽含谷氨酰胺鍵（能維持分子的穩(wěn)定性并參與轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸） 谷胱甘肽中的甘氨酸和半胱氨酸殘基（參與膽酸的代謝） 在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用（防止溶血；保護(hù)血紅蛋白；中和解毒的作用；緩解惡性腫瘤患者化療所致的毒副反應(yīng)；治療白內(nèi)障及控制角膜和視網(wǎng)膜等眼部疾病的發(fā)展；具有抗艾滋病病毒的功效等）。 谷胱甘肽在食品工業(yè)上的應(yīng)用谷胱甘肽在食品工業(yè)上的應(yīng)用（在面制品加工中可以大大強(qiáng)化其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值, 還能夠改善面團(tuán)的流變特性；在酸奶中能起到抗氧劑的穩(wěn)定質(zhì)量的作用；在果蔬中有效地防止褐變；作起泡葡萄酒的還原劑）

3、。二二 發(fā)酵動(dòng)力學(xué)模型的建立發(fā)酵動(dòng)力學(xué)模型的建立p 浙江大學(xué)的吳堅(jiān)平等在“谷胱甘肽的生產(chǎn)工藝及動(dòng)力學(xué)研究”中提出兩種GSH合成模型： 合成模型合成模型A A（經(jīng)驗(yàn)性模型）：將GSH的比生產(chǎn)速率和菌體的比生長(zhǎng)速率聯(lián)系起來(lái)在菌體生長(zhǎng)時(shí)，如果比生長(zhǎng)速率大于c，就用方程(1)，如果比生長(zhǎng)速率小于c，就用方程(2)。考慮到葡萄糖很快耗盡，為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，在問(wèn)歇發(fā)酵的擬合中就不加入方程(2)，而在低葡萄糖量的流加發(fā)酵中，方程(2)就必須考慮在內(nèi)。d()( )wGwGSHXdt1( )Gb23( )Gbb(0)c()cc 臨界比生長(zhǎng)速率 Xw 總生物量(1)(2) 合成模型合成模型 B B：通過(guò)對(duì)酵母體內(nèi)的AT

4、P進(jìn)行計(jì)算，從而得到谷胱甘肽的合成方程。1011k()k()/()1GSHATPABwwwCd GSHk rrGSHABdtK式中kGSH為谷胱甘肽合成速率常數(shù)，K為產(chǎn)物抑制常數(shù)，k10，k11分別代表在不同底物上生長(zhǎng)合成菌體消耗的谷胱甘肽。p 江南大學(xué)工業(yè)生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的衛(wèi)功元等在“溫度對(duì)谷胱甘肽分批發(fā)酵的影響及動(dòng)力學(xué)模型”中，根據(jù)其試驗(yàn)數(shù)據(jù)，按luedeking-Piret方程進(jìn)行非線性曲線擬合與估計(jì)得出，C.Utilis WSH 02-08在不同溫度下分批發(fā)酵生產(chǎn)GSH的過(guò)程屬于類發(fā)酵，即GSH合成與細(xì)胞生長(zhǎng)部分耦聯(lián)。由于GSH是胞內(nèi)代謝產(chǎn)物，因此提高生物量對(duì)進(jìn)一步增加GSH的

5、產(chǎn)量將是非常有利的。p 陜西科技大學(xué)的潘亞磊等在“谷胱甘肽發(fā)酵代謝調(diào)控及動(dòng)力學(xué)的研究”中認(rèn)為，GSH的合成與細(xì)胞生長(zhǎng)為部分偶聯(lián)型，可以用Luedeking-pirets方程來(lái)描述這一規(guī)律,并經(jīng)過(guò)公式計(jì)算化得方程( )( )PA tB t 并計(jì)算得到谷胱甘肽生成的動(dòng)力學(xué)模型。p 浙江省醫(yī)學(xué)科學(xué)院的賈建萍等在“谷胱甘肽分批補(bǔ)料發(fā)酵動(dòng)力學(xué)模型的建立”中認(rèn)為，谷胱甘肽的生成與細(xì)胞生長(zhǎng)是部分相關(guān)的過(guò)程，luedeking-Piret方程可用來(lái)描述谷胱甘肽生成的動(dòng)力學(xué)特征,并經(jīng)過(guò)試驗(yàn)計(jì)算得到谷胱甘肽生成動(dòng)力學(xué)模型。三三 不同因素對(duì)不同因素對(duì)GSHGSH生成的影響生成的影響p江南大學(xué)工業(yè)生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)

6、驗(yàn)室的衛(wèi)功元等在“溫度對(duì)谷胱甘肽分批發(fā)酵的影響及動(dòng)力學(xué)模型”中，不同溫度不同溫度下GSH比合成速率（qp)根據(jù)式 經(jīng)過(guò)計(jì)算得出動(dòng)力學(xué)參數(shù)。分析得出： 溫度的升高雖然可以提高細(xì)胞生長(zhǎng)速率，但過(guò)高的溫度卻嚴(yán)重影響GSH的產(chǎn)量，其中32時(shí)，GSH產(chǎn)量為235mg/L，僅相當(dāng)于24 和30 時(shí)的64%和75%。011limptdPPqX dtXt p天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院的陳珊等在“釀酒酵母生產(chǎn)谷胱甘肽的研究”中認(rèn)為，綜合考慮目標(biāo)產(chǎn)物GSH合成情況，確定初糖濃度初糖濃度為20 g/L 是比較合適的。同時(shí)也可以發(fā)現(xiàn)對(duì)于細(xì)胞的生長(zhǎng)和GSH的合成，分批培養(yǎng)很難實(shí)現(xiàn)高濃度、高得率和高生產(chǎn)強(qiáng)度的統(tǒng)一，因此有必要采

7、取補(bǔ)料分批的培養(yǎng)方式實(shí)現(xiàn)GSH 的高產(chǎn)。p 衛(wèi)功元在“溶氧及pHpH對(duì)產(chǎn)朊假絲酵母分批發(fā)酵生產(chǎn)谷胱甘肽的影響”中認(rèn)為，細(xì)胞能夠在較寬的pH范圍內(nèi)進(jìn)行生長(zhǎng)并合成GSH，表現(xiàn)出較強(qiáng)的pH適應(yīng)能力。弱酸性環(huán)境更有利于GSH的合成。同時(shí)，他基于luedeking-Piret方程動(dòng)力學(xué)模型解析了pH對(duì)谷胱甘肽發(fā)酵的影響。 對(duì)于溶氧溶氧，此文認(rèn)為DO恒定控制在35%時(shí)具有較高的和值，細(xì)胞可以獲得較高的GSH合成能力。 p蘇州大學(xué)的聶敏在“發(fā)酵法生產(chǎn)谷胱甘肽及其高產(chǎn)策略研究”中，GSH比合成速率（qp)根據(jù)式 進(jìn)行計(jì)算。 qP和之間存在如下線性關(guān)系： qP=+。并計(jì)算得出，與硫酸銨相比，尿素可以同時(shí)獲得較高的和值，因此無(wú)論的大小如何，尿素都可以帶來(lái)更高的qP和(比GSH合成速率)，尿素對(duì)GSH的合成來(lái)說(shuō)是更為合適的氮源氮源。011limptdPP