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胞中,對于穩(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可以同時利用己糖和戊糖作為碳源發(fā)酵產(chǎn)GSH這一特性,本文開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GSH發(fā)酵條件進行了優(yōu)化,并證實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。然后對可發(fā)酵性糖制備工藝進行了優(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,進一步考察了溶氧對細胞生長、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。考察戊糖的利用情況,以木糖為研究對象,以GSH產(chǎn)量為研究目標,利用響應面分析法對發(fā)酵培養(yǎng)基進行了優(yōu)化,結(jié)合單因素實驗對環(huán)境條件進行考察,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)基于木糖為碳源時優(yōu)化的培養(yǎng)條件,進一步考察葡萄糖、

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行細胞生長以及GSH的合成,而阿拉伯糖的利用效果不佳。當利用混合糖作為碳源時,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:對于C.utilisSZU07-0

5、1來說,香蕉皮水解液是一種優(yōu)良的新型基質(zhì)(碳源),不僅有利于細胞的生長,還可以獲得較高產(chǎn)量的發(fā)酵產(chǎn)物(GSH)。
　　 (3)對香蕉皮水解液可發(fā)酵性糖的制備條件進行考察,分別以可發(fā)酵性糖得率和GSH得率為研究目標,通過單因素實驗對料液比、水解時間、H2SO4濃度以及水解溫度逐個進行考察,進一步采用均勻設計的方法分別針對可發(fā)酵性糖得率以及GSH得率為目標而進行回歸分析,并對回歸結(jié)果進行驗證調(diào)整,得出相應的較優(yōu)水解條件:以還原糖得率

6、為目標時,優(yōu)化組合為:料液比17.4％(w／v)、水解時間26.6 min、硫酸濃度1％(v／v)、水解溫度120℃；以GSH得率為目標,則優(yōu)化條件組合為:料液比14％(w／v)、水解時間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)速和裝液量對木糖以及可發(fā)酵性糖作為碳源時C.utilis SZU07-01發(fā)酵

7、產(chǎn)GSH的情況,然后在發(fā)酵罐水平下進一步考察溶氧對發(fā)酵結(jié)果的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)增加溶氧有利于細胞量以及GSH產(chǎn)量的提高。
　　 (5)對不同溶氧條件下可發(fā)酵性糖的利用情況進行了考察,發(fā)現(xiàn)可發(fā)酵性糖中的葡萄糖為酵母細胞最先利用的碳源,其次是木糖、甘露糖,阿拉伯糖。當培養(yǎng)基中有葡萄糖存在時,會對其他單糖的利用產(chǎn)生一定程度的抑制效應。此外,葡萄糖和木糖在較低溶氧時很容易被細胞快速利用,但低溶氧下的細胞量和GSH產(chǎn)量卻相對較低,最后結(jié)合發(fā)酵