谷胱甘肽化学与酶法合成.doc

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CHNOS,,熔点为189~193℃,晶体呈无色透明细长617310拉状,。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1GSH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,,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。,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2GSH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。,几种关键的化合物和条件包括:GSHⅠ和GSHⅡ、氨基酸原料(L-谷氨酸、甘氨酸和L-半胱氨酸)、ATP、保持GSHⅠ和GSHⅡ活性所必需的辅因子(Mg2+)和一个适当的pH值环境。合成中,需求大量ATP,给GSH的工业化生产带来麻烦,大大提高了GSH生物合成的成本,所以只能寻求一个ATP生成系统来藕联ATP消耗系统。两种系统同在一种生物体内的称为自藕联系统,在多种生物体内的称为共藕联系统。自藕联系统研究的比较少,因为很难找到一种生物体同时含有ATP生成系统和ATP消耗系统。Murata等人发现酒酵解菌()中的葡萄糖是最简单的ATP生产系统之一,可以提供足量的ATP用来GSH的生物合成。酶催化法合成GSH的浓度可以达到99/l,但是所用的氨基酸原料比较贵,提高了GSH生物合成的成本。,利用微生物体内物质的代谢途径来合成GSH的方法。由于发酵法所使用的细菌或酵母容易培养,加之生产方法及工艺的不断改进和完善,因此微生物发酵法已成为目前GSH工业化生产的最普遍方法。在工业上,。一般情况下,微生物细胞中GSH含量不高,~%。过高含量的GSH容易破坏体内业已平衡的氧化还原环境,GSH是胞内产物,实际生产过程中需要进行提取,较低的含量无疑会大大提高生产成本。因此,发酵法生产GSH的关键问题在于如何提高细胞密度以及细胞内的GSH含量。二者的有产量的大幅度提高。GSH机结合将有