[发明专利]利用甜高粱茎秆汁液发酵生产谷胱甘肽的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种酵母生产谷胱甘肽的方法，特别涉及一种利用甜高粱茎秆汁液发酵生产谷胱甘肽的方法，属于生物技术技术领域。

背景技术

谷胱甘肽(Glutathione，GSH)是一种具有重要生理活性的物质，是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸通过肽键缩合而成的三肽化合物，是一种用途广泛的活性多肽，其化学名称为γ-L-谷氨酞-L-半胱氨酞-甘氨酸，分子式为C₁₀H₁₈O₆N₃S。谷胱甘肽具有氧化型和还原型两种形式，还原型谷胱甘肽具有生理活性，而生物体内的氧化型谷胱甘肽需要还原后才能发挥其生理功能。

谷胱甘肽广泛存在于动物、植物、微生物中。在生物体内谷胱甘肽(GSH)的生理作用是多方面的，如氨基酸的转运，蛋白、核酸的合成，抗氧化作用，维持蛋白巯基的还原状态，维持酶的活性状态，保证单磷酸己糖的分流，保护细胞防止自由基及内毒素的损伤等。

谷胱甘肽(GSH)对于放射线、放射性药物或由于抗肿瘤药物引起的白细胞减少等症状能起到保护作用。GSH能与进入机体的有毒化合物、重金属离子或致癌物质等相结合，并促其排出体外，起到中和解毒作用。此外，谷胱甘肽还可以抑制乙醇侵害肝脏产生脂肪肝。

在食品领域，谷胱甘肽可作各种加工食品的调味剂、风味剂、抗氧化剂，能大大延长食品保质期，谷胱甘肽还有强化食品中氨基酸营养的作用。

谷胱甘肽的生产方法主要有提取法、化学合成法、发酵法和酶法。

发酵法是通过对微生物细胞的大量培养进行提取GSH的方法，由于发酵法生产GSH具有菌种易于培养、原料来源方便廉价、反应步骤简单、成本低、转化效率高、生产速率快等优点，已成为当前生产谷胱甘肽的主要方法。

自从deRey-Pailhade从酵母中分离出谷胱甘肽后，从能大量积累谷胱甘肽的酵母细胞中提取谷胱甘肽，已经成为目前生产谷胱甘肽普遍采用的方法。酵母是工业生产GSH广泛采用的菌种，酵母发酵方法主要以葡萄糖等为原料，采用一次性或流加的方式进行酵母细胞的培养，以获得谷胱甘肽；也有采用在酵母培养基中添加合成谷胱甘肽的前体物L-谷氨酸、L-半胱氨酸、甘氨酸的方式以提高酵母谷胱甘肽的产率。L-谷氨酸、L-半胱氨酸、甘氨酸的价格较高，在酵母发酵时添加它们虽然可以提高谷胱甘肽的产率，但其生产成本却大幅度提高；而葡萄糖是淀粉质粮食的水解产物，用葡萄糖发酵生产谷胱甘肽存在着与人类和动物争夺食品的问题，我国是人口大国，粮食资源十分宝贵，粮食的利用是关系到国计民生的重大问题，目前世界各国都在大力提倡利用非粮原料进行生物转化以得到人类所需的物质，这对当今世界的可持续发展具有重要的意义。

甜高粱也叫糖高粱，属高光效C₄植物，是粒用高粱的一个变种。甜高粱的适应性较强，具有耐干旱、耐盐碱等优点，在玉米等粮食作物难以生长的贫瘠土地上都有较高的产量。甜高粱的生物量极高，一般每公顷产甜高粱鲜茎秆60000～90000kg，其茎秆的出汁率一般在60wt％左右，其汁液中含有糖类、蛋白质、氨基酸、维生素、微量金属元素等物质。甜高粱茎秆榨汁液中的可溶性糖的含量在10wt％～20wt％，主要由蔗糖、葡萄糖、果糖以及少量的其它糖类组成。甜高粱作为可循环再生作物，利用其茎秆汁液替代谷类粮食生产人类所需的物质是十分必要的，也是可行的。

甜高粱茎秆是甜高粱籽粒收获后的副产品，利用甜高粱的茎秆汁液生产燃料乙醇在国内外已有广泛的报道，但利用甜高粱茎秆汁液发酵生产谷胱甘肽尚未有报道。谷胱甘肽是一种高附加值的产品，目前酵母生产谷胱甘肽普遍采用的培养基是以葡萄糖为碳源，添加氮源、无机盐、生长因子等原料合成的培养基，从而导致生产成本高，压缩了企业的利润空间。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种用甜高粱茎秆汁液发酵生产谷胱甘肽的方法。

本发明的方法是利用酵母细胞自身的酶系，以甜高粱茎秆汁液中所含有的糖类等物质合成谷胱甘肽的方法，从而降低谷胱甘肽的生产成本，达到较好的经济效果。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种利用甜高粱茎秆汁液发酵生产谷胱甘肽的方法，其特征是，步骤如下：