富硒產(chǎn)朊假絲酵母的制備及其生理特性的研究.pdf

1、硒是一種人體必需的微量營養(yǎng)元素,對(duì)多種哺乳動(dòng)物包括人類的正常生理活動(dòng)都是至關(guān)重要的。代謝活動(dòng)中,硒最重要的作用是作為生物體內(nèi)谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)的重要組成部分,以硒代半胱氨酸的形式存在于其活性中心。GSH-Px可以和超氧化物歧化酶及過氧化氫酶一起分解生物體內(nèi)的有害過氧化物,清除自由基,防止細(xì)胞膜氧化受損。硒的補(bǔ)充可以通過攝入無機(jī)硒或有機(jī)硒而得以實(shí)現(xiàn)。然而,硒的必要性和毒性取決于其濃度和化學(xué)形式,與其他微量元素相比安全范圍最

2、為狹窄。有機(jī)硒的安全性能和利用率雖然遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于無機(jī)硒,但純的硒代蛋氨酸價(jià)格昂貴,因此必須尋找一種有機(jī)硒的廉價(jià)生產(chǎn)方法。
　　 許多無機(jī)和有機(jī)硒化合物已經(jīng)被研究用于補(bǔ)硒。近年來,利用微生物進(jìn)行補(bǔ)硒廣受關(guān)注。研究表明,酵母是無機(jī)硒有機(jī)化的理想載體。在合適的培養(yǎng)條件下,酵母菌在生產(chǎn)高蛋白含量的生物質(zhì)的同時(shí)還可以將生物利用率低且有潛在毒性的無機(jī)硒生物轉(zhuǎn)化為安全的生物活性高的有機(jī)硒。富硒酵母細(xì)胞中的有機(jī)硒絕大部分以硒蛋氨酸的形式存在。產(chǎn)朊假

3、絲酵母富含必需氨基酸和維生素,蛋白質(zhì)含量達(dá)到520 g/kg,并且脂肪含量低,其營養(yǎng)價(jià)值與魚粉、黃豆不相上下。作為一種GRAS(美國食品藥物主管機(jī)構(gòu)給予的檢驗(yàn)標(biāo)記)安全生物,產(chǎn)朊假絲酵母被美國FDA(食品及藥物管理局)認(rèn)證為可作為食品添加劑的酵母,并能運(yùn)用于食品和制藥行業(yè)。
　　 谷胱甘肽作為一種重要的生理活性物質(zhì),在抗輻射、腫瘤、癌癥、氧中毒、衰老和協(xié)調(diào)內(nèi)分泌的治療中效果明顯且無副作用。因此,胞內(nèi)積累谷胱甘肽的富硒產(chǎn)朊假絲酵母

4、在補(bǔ)充硒的同時(shí)還可以提高機(jī)體的免疫力,勢(shì)必將具有更為廣闊的市場(chǎng)和應(yīng)用前景。
　　 本文以制備出能夠在胞內(nèi)積累谷胱甘肽的富硒產(chǎn)朊假絲酵母為目標(biāo)設(shè)計(jì)完成三部分實(shí)驗(yàn):
　　 (1)研究了環(huán)境條件對(duì)產(chǎn)朊假絲酵母細(xì)胞生長和富硒能力的影響,在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行正交試驗(yàn),獲得了較優(yōu)的產(chǎn)朊假絲酵母生物轉(zhuǎn)化無機(jī)Se為有機(jī)Se的環(huán)境條件組合:發(fā)酵培養(yǎng)基中初始亞硒酸鈉濃度10 mg/L,搖床轉(zhuǎn)速200 r/min,裝液量40 mL/500

5、 mL,溫度27℃,初始pH6.0。在此條件下,酵母生物量達(dá)到11 g/L,最終Se有機(jī)轉(zhuǎn)化率為90.2％。
　　 (2)研究了氨基酸添加對(duì)富硒產(chǎn)朊假絲酵母生理特性的影響。20種常見氨基酸的添加試驗(yàn)證明絕大多數(shù)氨基酸都可以不同程度地提高富硒產(chǎn)朊假絲酵母細(xì)胞量、谷胱甘肽產(chǎn)量和胞內(nèi)谷胱甘肽含量及維護(hù)胞內(nèi)氧化還原環(huán)境。其中,可以顯著提高細(xì)胞量10-16％的氨基酸:10 mM Asp,10 mM Val,8 mM Leu,10 mM T

6、hr,10 mM Lys和10 mM Arg；可以顯著提高谷胱甘肽產(chǎn)量50-103％的氨基酸:10 mMCys,4 mM Ala,6 mM Asp,10 mM Glu和10 mM Gln；可以顯著提高胞內(nèi)谷胱甘肽含量5-8倍的氨基酸:10 mM Leu,10 mM Cys,8 mM Ile和10 mM Glu；可以顯著降低谷胱甘肽胞外分布比例50-66％的氨基酸:10 mM Leu,6 mM Cys,10 mMGlu,8 mM Ile和

7、10 mM Tyr。另外,可提高胞內(nèi)谷胱甘肽含量及增加谷胱甘肽胞內(nèi)分布比例的氨基酸同時(shí)可相應(yīng)降低胞內(nèi)毒性過氧化物含量,進(jìn)而維護(hù)富硒產(chǎn)朊假絲酵母細(xì)胞內(nèi)的氧化還原環(huán)境。
　　 (3)在5 L發(fā)酵罐水平上重點(diǎn)考察了L-半胱氨酸和L-甲硫氨酸對(duì)于富硒產(chǎn)朊假絲酵母細(xì)胞量、谷胱甘肽生產(chǎn)和胞內(nèi)積累及Se有機(jī)轉(zhuǎn)化率的影響。得到兩種較優(yōu)的添加策略:一、發(fā)酵初期(0 h)加甲硫氨酸及糖耗盡時(shí)(15 h)加Se；二、發(fā)酵初期(0 h)加Se和糖耗盡時(shí)