摘要:
酵母是生物产品发酵的主要载体微生物之一,也是重组基因工程产品经常采用的宿主细胞.为提高生产过程的经济性和产品的市场竞争力,生物技术研究者不断创造更经济、更有效的方法,优化生产过程,实现高生产率.酵母细胞的高密度培养是提高酵母表达产品生产水平的重要手段.麦角固醇和谷胱甘肽均为重要的医用品和保健品,前者是合成维生素D2的前体,后者是生物体内重要的还原剂.目前国内外生产麦角固醇的方法有2种:一是采用酵母发酵法,即通过培养生产麦角固醇的酵母而得到;另一种是从青霉菌丝体中提取麦角固醇.我国在20世纪80年代末由中科院微生物所等单位开始研究发酵法生产麦角固醇.发酵法所用菌种主要为酵母菌.该方法生产的麦角固醇含量高.提取法所用的原料是青霉菌菌丝体,工艺简单,但提取含量不高.谷胱甘肽的生产方法主要有萃取法、化学合成法、发酵法、固定化细胞(或酶)法等.萃取法是生产谷胱甘肽的经典方法,也是发酵法生产流程中下游工程的基础.它主要是从高含量谷胱甘肽的动植物组织中提取谷胱甘肽所采用的一种方法,如从鼠血、鼠肝、鸡血、植物种子胚芽、酵母中提取谷胱甘肽.化学合成法生产谷胱甘肽始于二十世纪七十年代,其主要原料是谷氨酸、半胱氨酸、甘氨酸等,用氨基酸作原料合成谷胱甘肽,大体上是经过基团保护、缩合、脱保护三个阶段.目前谷胱甘肽的化学合成生产工艺已较成熟,但存在成本高、反应步骤多、反应时间长、操作复杂、需光学拆分和环境污染等问题.发酵法生产谷胱甘肽是最为普遍的方法,其工艺及方法不断改进,其中以诱变处理获得高谷胱甘肽含量的酵母变异菌株来生产谷胱甘肽最为常见.酵母诱变方法有药剂(如亚硝基胍等)处理法,X射线、紫外线、γ射线或Co照射等方法,其中药剂处理较容易掌握,投资也较小.可通过选育(或构建)谷胱甘肽合成能力强和胞内含量高的微生物,筛选和优化培养基配方,建立和优化发酵控制策略,改进和提高下游工程技术等,最终提高谷胱甘肽的产率和质量.利用生物体内的天然谷胱甘肽合成酶,以L-谷氨酸、L-半胱氨酸及甘氨酸为底物,并添加少量三磷酸腺苷可合成谷胱甘肽.酶合成反应需要ATP的参与,故这种方法成本较高,不易实现工业化.综上,由于麦角固醇合成与谷胱甘肽合成是酵母菌两个不同的代谢途径,故考虑利用联产的方法来节约两种产品的生产成本.