谷胱甘肽GSH专题知识专家讲座.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,谷胱甘肽（,GSH),11生物工程,谷胱甘肽GSH专题知识专家讲座,第1页,谷胱甘肽（,glutathione,）是一个由,3,个氨基酸组成短肽，存在于几乎身体每一个细胞中，不过谷胱甘肽必须在有产生细胞及其前体（,Vc,和,-,硫辛酸）条件下才能够有效地在人体内工作，谷胱甘肽能帮助保持正常免疫系统功效，在细胞中，谷胱甘肽主要发挥抗氧化剂作用。,谷胱甘肽由谷氨酸，半胱氨酸和甘氨酸组成，分子中半胱氨酸,-SH,是主要功效性基团。,谷胱甘肽广泛分布于自然界生物体中,(Wierzbicka,等，,1989),，主要存在于酵母、动物肝脏、肌肉、血液中，许多植物，如蔬菜、豆类、谷物、薯类、菇类及细菌中也含有一定量谷胱甘肽。,GSH,介绍及结构,谷胱甘肽GSH专题知识专家讲座,第2页,谷胱甘肽GSH专题知识专家讲座,第3页,谷胱甘肽理化性质,晶体呈无色透明细长粒状，溶于水、稀醇、液氨和二甲基甲酞胺，而不溶于醇、醚和丙酮。谷胱甘肽固体较为稳定，而水溶液在空气中则易被氧化，两分子还原型谷胱甘肽,(GSH,）活泼巯基氧化缩合为二硫键，即得到氧化型谷胱甘肽（,GSSG,）。,谷胱甘肽分子量为,307,33,，熔点,189,193(,分解,),，晶体是无色透明细长柱状,(,板状,),，等电点,(PI),为,5,93,，成品见光易分解，易氧化。,在氧化型谷胱甘肽和还原型谷胱甘肽中，只有还原型谷胱甘肽才含有生理活性，而生物体内氧化型谷胱甘肽需要还原后才能发挥其主要生理功效。所以，我们在提取谷胱甘肽时，能够在溶液中加入含有强还原性物质如维生素,C,等，当存在这些强还原性物质时能够保护谷胱甘肽不轻易被氧化。,谷胱甘肽GSH专题知识专家讲座,第4页,GS,H生理功效,1.,抗自由基,保护细胞,2.,解除外源性有毒物质(包含药品)毒性,3.,促进细胞合成蛋白质,4.,参加转甲基、转丙氨基反应,维持肝细胞正常功效,5.,参加胆红素代谢,6.,促进胆酸代谢,减轻出血倾向,7.,是各种酶辅基或辅酶,谷胱甘肽GSH专题知识专家讲座,第5页,GSH在疾病上应用,易与碘乙酸、芥子气（一个毒气）、铅、汞、砷等重金属盐络合，也能与一些药品（如扑热息痛）、毒素（如自由基、重金属）等结合，把机体内有害毒物转化为无害物质，排泄出体外,。,GSH,与溶血性疾病治疗,。,保护红细胞膜上巯基免遭氧化物损害，保护红细胞膜完整性，从而维持红细胞正常结构与功效。,GSH,与糖尿病治疗,。,SH参加葡萄糖诱导胰岛素分泌，血浆中GSH/GSSG比率可影响细胞对葡萄糖反应性，此比率增加可改进糖尿病患者外周胰岛素作用提升血液中GSH水平，降低氧化损伤程度和增加胰岛素敏感性。,还参加肝炎、角膜炎、白内障及视网膜疾病动脉粥样硬化病治疗。,谷胱甘肽GSH专题知识专家讲座,第6页,GSH,在食品上应用,1.,面制品加工中应用：加入面制品中，强化氨基酸作用和还原作用。,2.,奶制品，婴儿食品加工中应用：预防奶制品酶促和非酶促褐变；改进口味；提升奶制品品质。,3.,肉制品，海鲜制品加工中应用：延长保鲜期，预防罐头褐变；保持食品色泽。,4.,果蔬制品加工中应用：起维生素,C,类似作用；保持原有营养和诱人色味。,5.,饮料加工中应用：常以富含谷胱甘肽酵母提取物添加到饮料中。,谷胱甘肽GSH专题知识专家讲座,第7页,GSH,在美容上应用,白荻多肽，采取了肌肤色素研究中最新科学技术,研发出独家“谷胱甘肽与高浓度苦参精华”以及其它一些独特成份多重效果配方,可由内而外双重锁定麦拉宁母细胞,让女人恢复珍珠般亮白肤质,而且能够淡化顽固色斑。,白荻多肽就像是一把精密高端“美白锁”，能够紧密地锁住洛氨酸酶，阻止洛氨酸酶渗透，以此来到达抑制黑色素形成目标。,谷胱甘肽，风靡欧美,50,年，堪称世纪美白祛斑经典。全方面补充白荻多肽和苦参精华，对祛除皱纹、增加肌肤弹性，收缩毛孔、淡化色素,全身美白有极好功效,.,美白针由传明酸、,VitC,、左旋谷胱甘肽、,VitB,等组成。其中左旋谷胱甘肽也叫还原型谷胱甘肽，有配方中不是还原型就没有效果。,谷胱甘肽GSH专题知识专家讲座,第8页,市场前景,谷胱甘肽最早于二十世纪九十年代由日本协和发酵株式会社与日本山之内株式会社开始共同研制，1999年，用日本原料生产注射用还原型谷胱甘肽在国内上市。据资料显示，谷胱甘肽国内市场销售额为8.02亿元；谷胱甘肽全国市场销售额为13.55亿元，同比增加69.05%；上六个月谷胱甘肽全国市场销售额为8.39亿元，比上年同期增加43.11%。单纯国内几个制药企业需求，预计月需求量就在34吨左右。,当前国内制药企业所用谷胱甘肽制药原料全部依赖进口，如复华药业、昆明积大制药和重庆药友等。国内当前缺乏批量生产能力，也没有国家审批原料生产。即使谷胱甘肽广泛用于食品、医药、化装品等，但因其提取极为难得，因而价格十分昂贵，主要是医药工业在使用。,谷胱甘肽GSH专题知识专家讲座,第9页,生产成本和研究进展,当前，国内市场上还原型谷光甘肽原料药价格在,4000,元,/kg,以上，而谷胱甘肽生产成本约,1500,元,/kg,左右,谷胱甘肽生产方法主要有化学合成法、酶转化法和发酵法。当前，化学合成法和提取法已经工业化，酶转化法正在进行广泛研究，还未用作GSH工业化生产。微生物发酵法用于谷胱甘肽生产是当前世界上主要生产方法，国外谷胱甘肽主要产地在日本，国内谷胱甘肽研究起步较晚，现在主要还是在一些研究院校内，处于研究阶段，没有形成一定生产规模。,谷胱甘肽GSH专题知识专家讲座,第10页,谷胱甘肽生产工艺,萃取法,萃取法经惯用于从高含谷胱甘肽动植物组织中提取谷胱甘肽一个惯用方法，也是生产谷胱甘肽经典方法。,化学合成法,基础原料均用是谷胱甘肽化学式中三种主要成份即谷氨酸，半胱氨酸和甘氨酸。,酶法,利用生物体含有谷胱甘肽合成酶,L,一谷氨酸,L,二分之一胱氨酸及甘氨酸为底物，并加少许三磷酸腺苷即合成谷胱甘肽。,发酵法,谷胱甘肽在,1888,年，由,deRey-Pailhade,从酥母中分离出谷胱甘肽以后，谷胱甘肽从酵母中提取工艺也越来越成熟，而且已经成为当前生产谷胱甘肽普遍采取方法。,谷胱甘肽GSH专题知识专家讲座,第11页,酵母发酵法生产谷胱甘肽,工艺流程图,诱变剂,酵母高产酵母热水抽提离心调,PH,值树脂吸附酸洗脱新鲜,CuO,沉淀离心沉淀物,H,2,S,置换离心过滤浓缩脱色喷雾干燥成品,谷胱甘肽GSH专题知识专家讲座,第12页,菌种选育：,酵母菌,选育抗乙硫氨酸突变株：,-,谷氨酰半胱氨酸合成酶是催化谷胱甘肽合成主要酶。他受谷胱甘肽反馈抑制，乙硫氨酸是谷胱甘肽结构类似物，低浓度时促进谷胱甘肽合成，高浓度时要抑制细菌生长和谷胱甘肽合成。,选育抗锌离子突变株：,zn,是各种脱氢酶，脱羧酶和肽酶辅因子，在低浓度时促进细菌生长，当到达一定浓度时能使谷胱甘肽还原酶活性中心变构失活，抑制胞内谷胱甘肽继续合成。,培养基：,碳源：葡萄糖 蔗糖 糖蜜 葡萄糖是最正确碳源。,氮源：牛肉膏 蛋白胨 酵母膏 牛肉膏是最正确氮源。单一氮源对细胞生长和谷胱甘肽产量显著优于有机氮源，混合无机氮源对谷胱甘肽产量有显著提升。,无机盐离子：微生物在缺乏,Mg,时，不能合成谷胱甘肽；,Mg,过量会抑制谷胱甘肽合成。在,10mmol/L,时，产量到达最大。,谷胱甘肽GSH专题知识专家讲座,第13页,发酵条件影响：,温度：较高温度有利于细胞生长，不过低温更有利于谷胱甘肽合成。,因以前期控制,37,培养菌体，后期降低温度增加谷胱甘肽合成。,PH,：细胞生长最适,PH,和产物合成最适,PH,并不一致。普通细胞生长最适,PH,为,7.2,，产物合成最适,PH,为,6.7,。,溶氧：通气量控制在,5L/min,时，搅拌转速到达,300r/min,即可满足细胞生长和谷胱甘肽合成对溶解氧需求。,前体物质：,1谷氨酸 半胱氨酸 甘氨酸混合物。开始时加入会对细胞生长和谷胱甘肽合成油抑制作用，在发酵,12,小时以后（进入对数生长后期）添加会提升谷胱甘肽产量。,2,）,ATP,谷胱甘肽生物合成受两步酶反应影响,1,）,L-,谷氨酸和,L-,半胱氨酸在,-,谷氨酰半胱氨酸合成酶作用下合成,-,谷氨酰半胱氨酸；,2,）,-,谷氨酰半胱氨酸和甘氨酸在谷胱甘肽合成酶作用下合成,GSH.,两步酶反应均需要,ATP,参加,若,ATP,不足则酶反应会受到极大抑制。,0 h,加入,ATP,对菌体生长和,GSH,合成更为有利。,谷胱甘肽GSH专题知识专家讲座,第14页,发酵过程调控,葡萄糖流加策略,：,只有在葡萄糖几乎耗尽、生长停顿时,细胞内才开始大量合成,GSH;,且因为,GSH,是胞内产物,所以在提升生产菌株胞内合成,GSH,能力同时,还需要在发酵过程中设法提升细胞数,以提升,GSH,总产量。所以必须加大底物,(,如葡萄糖,),质量浓度。但过高葡萄糖浓度会产生,Crabtree,效应,抑制细胞生长而且目标产物得率会大大下降,所以普通采取后期限量流加葡萄糖方法,以消除底物抑制,到达高密度细胞培养、延长,GSH,生产时间目标。,前体物质添加,：,在前体氨基酸中,半胱氨酸为,GSH,合成关键氨基酸,它存在能显著提升细胞内,GSH,含量及,GSH,比生产速率,但妨碍细胞量增加。在发酵过程中半胱氨酸补加策略应以尽可能降低对生长抑制为标准。,谷胱甘肽GSH专题知识专家讲座,第15页,