香蕉皮生物質(zhì)發(fā)酵生產(chǎn)谷胱甘肽研究.pdf

1、谷胱甘肽(GSH)是由三種前體氨基酸形成的三肽化合物,作為一種抗氧化物廣泛存在于生物細(xì)胞中,對(duì)于穩(wěn)定胞內(nèi)氧化還原環(huán)境起著至關(guān)重要的作用,因此廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化妝品、食品加工、保健品等領(lǐng)域。
　　 香蕉皮類木質(zhì)纖維素原料不僅資源豐富價(jià)格低廉,而且是可再生資源?；诋a(chǎn)朊假絲酵母C.utilis SZU07-01可以同時(shí)利用己糖和戊糖作為碳源發(fā)酵產(chǎn)GSH這一特性,本文開(kāi)展了該酵母利用香蕉皮生物質(zhì)原料發(fā)酵生產(chǎn)GSH的相關(guān)研究。首先以木糖

2、為碳源對(duì)GSH發(fā)酵條件進(jìn)行了優(yōu)化,并證實(shí)香蕉皮水解液中的可發(fā)酵性糖能被用作GSH發(fā)酵中的碳源。然后對(duì)可發(fā)酵性糖制備工藝進(jìn)行了優(yōu)化,并獲得具備高發(fā)酵能力的碳源。最終以香蕉皮水解液為碳源,進(jìn)一步考察了溶氧對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)、GSH合成以及底物消耗的影響。本研究的主要結(jié)果如下:
　　 (1)香蕉皮的成分分析表明其中含有大量的碳水化合物和少量的粗蛋白、粗脂肪。借助于HPLC法檢測(cè)香蕉皮稀酸水解液并得出其包含葡萄糖、木糖、甘露糖以及阿拉伯糖四種單

3、糖?？疾煳焯堑睦们闆r,以木糖為研究對(duì)象,以GSH產(chǎn)量為研究目標(biāo),利用響應(yīng)面分析法對(duì)發(fā)酵培養(yǎng)基進(jìn)行了優(yōu)化,結(jié)合單因素實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境條件進(jìn)行考察,得出優(yōu)化的培養(yǎng)條件為(g／L):木糖20,(NH4)2SO49.59,KH2PO43,L-methionine5.72,MgSO40.20,培養(yǎng)溫度30℃,裝液量50 mL。與未優(yōu)化的發(fā)酵結(jié)果相比,GSH產(chǎn)量提高了80.09％。
　　 (2)基于木糖為碳源時(shí)優(yōu)化的培養(yǎng)條件,進(jìn)一步考察葡萄糖、

4、甘露糖、阿拉伯糖和混合糖在此條件下的發(fā)酵情況。發(fā)現(xiàn)C.utilis SZU07-01可以較好的利用葡萄糖和甘露糖進(jìn)行細(xì)胞生長(zhǎng)以及GSH的合成,而阿拉伯糖的利用效果不佳。當(dāng)利用混合糖作為碳源時(shí),其發(fā)酵結(jié)果與甘露糖相似。繼續(xù)考察香蕉皮稀酸水解液作為碳源的情況,DCW和GSH都能達(dá)到較高的水平,分別為7.92 g／L和116.9 mg／L,相比混合糖發(fā)酵而言,分別提高了41.4％和126.5％。這一結(jié)果表明:對(duì)于C.utilisSZU07-0

5、1來(lái)說(shuō),香蕉皮水解液是一種優(yōu)良的新型基質(zhì)(碳源),不僅有利于細(xì)胞的生長(zhǎng),還可以獲得較高產(chǎn)量的發(fā)酵產(chǎn)物(GSH)。
　　 (3)對(duì)香蕉皮水解液可發(fā)酵性糖的制備條件進(jìn)行考察,分別以可發(fā)酵性糖得率和GSH得率為研究目標(biāo),通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)對(duì)料液比、水解時(shí)間、H2SO4濃度以及水解溫度逐個(gè)進(jìn)行考察,進(jìn)一步采用均勻設(shè)計(jì)的方法分別針對(duì)可發(fā)酵性糖得率以及GSH得率為目標(biāo)而進(jìn)行回歸分析,并對(duì)回歸結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證調(diào)整,得出相應(yīng)的較優(yōu)水解條件:以還原糖得率

6、為目標(biāo)時(shí),優(yōu)化組合為:料液比17.4％(w／v)、水解時(shí)間26.6 min、硫酸濃度1％(v／v)、水解溫度120℃；以GSH得率為目標(biāo),則優(yōu)化條件組合為:料液比14％(w／v)、水解時(shí)間45 min、硫酸濃度1％(v／v)、水解溫度118℃。這一結(jié)果為利用木質(zhì)纖維素類原料生產(chǎn)有用化學(xué)品的研究提供了借鑒。
　　 (4)以香蕉皮水解液為底物,首先考察了轉(zhuǎn)速和裝液量對(duì)木糖以及可發(fā)酵性糖作為碳源時(shí)C.utilis SZU07-01發(fā)酵

7、產(chǎn)GSH的情況,然后在發(fā)酵罐水平下進(jìn)一步考察溶氧對(duì)發(fā)酵結(jié)果的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)增加溶氧有利于細(xì)胞量以及GSH產(chǎn)量的提高。
　　 (5)對(duì)不同溶氧條件下可發(fā)酵性糖的利用情況進(jìn)行了考察,發(fā)現(xiàn)可發(fā)酵性糖中的葡萄糖為酵母細(xì)胞最先利用的碳源,其次是木糖、甘露糖,阿拉伯糖。當(dāng)培養(yǎng)基中有葡萄糖存在時(shí),會(huì)對(duì)其他單糖的利用產(chǎn)生一定程度的抑制效應(yīng)。此外,葡萄糖和木糖在較低溶氧時(shí)很容易被細(xì)胞快速利用,但低溶氧下的細(xì)胞量和GSH產(chǎn)量卻相對(duì)較低,最后結(jié)合發(fā)酵