[00644134]高产谷胱甘肽酵母菌选育和发酵条件的研究

课题来源与背景。“高产谷胱甘肽酵母菌选育和发酵条件的研究”为浙江省科技厅面上科研项目(编号：2006C30050)。谷胱甘肽(GSH)是一种重要的医药和食品及化妆品原料，2000年中国重点城市典型医院用药金额前100名中，谷胱甘肽为主原料配制的多肽药物为第93位。中国主要依靠进口，每年花费外汇4千多万美元。该项目在已拥有的高产酵母菌基础上，研究培养基和培养条件的优化、细胞生长和生理代谢的调控、多种新型流加方式的应用等策略，以实现酵母菌的高密度培养和同时高产SGSH；在小型发酵设备上，建立能够保持细胞生长和产物表达处于最佳状态的数学模型和控制方案，解决基质的流加方式和发酵罐中的传氧、传热、产物降解等问题，实现高产酵母菌的高密度发酵，大幅度降低谷胱甘肽生产成本。酵母菌是生物产品发酵的主要载体微生物之一，而且重组基因工程产品也越来越多地采用酵母细胞为宿主细胞。高密度发酵是提高酵母菌高产各种代谢产物的关键技术。酵母高密度发酵，一直采用流加技术，但由于缺乏有效的平台优化技术，使酵母高密度发酵的水平还比较低。因此该项目的完成不但对酵母菌发酵高产谷胱甘肽(GSH)有重要意义，而且能够发展成为酵母菌或工程酵母菌培养的平台技术，对于酵母菌高产多肽药物的工业化生产具有重要的示范意义。技术原理及性能指标。高产GSH的酵母菌的诱变选育，采用诱变和高通量筛选技术选育高产谷胱甘肽的酵母菌；高产酵母发酵培养基的优化，首先采用单因次方法研究碳氮源、无机离子和微量元素对发酵的影响，然后采用统计学方法研究发酵培养基的优化；并且对发酵流加培养基也进行优化；酵母流加高密度发酵平台技术，在最优的培养基条件上，研究不同底物流加、溶氧、乙醇的变化规律及GSH合成的影响，发展高效的高密度流加发酵技术，实现高产GSH。性能指标。高产GSH菌种的获得，在摇瓶条件上发酵水平达到1.0g/L；在小型发酵罐上，通过优化发酵条件，发酵产GSH水平达到1.3g/L。技术的创造性及先进性。采用廉价农副产品原材料，研究不同碳氮源和其他多种营养成分对酵母菌生长和GSH产量的影响。并采用统计学方法设计培养基配方，优化培养基组成。研究酵母流加发酵方式如指数流加、反馈指数流加、恒溶氧流加、恒比生长速率流加及其对酵母生物量合成及谷胱甘肽积累的影响。研究溶氧、乙醇的变化规律及对谷胱甘肽合成的影响；采用乙醇在线检测手段和尾气测试系统，建立非平衡态乙醇在汽液相浓度的关系和推算方法。从而开发适合酵母发酵体系的包括溶氧控制、乙醇反馈控制等方法实现酵母的高密度发酵和GSH的高产。技术的成熟程度、适用范围和安全性。该项目以低廉的原料通过高密度发酵达到高产谷胱甘肽的技术，达到国内领先的水平，可以应用在发酵味基础的生产厂家，卫生安全性能可靠，经济效果良好。应用情况及存在问题。该项目研制的高产谷胱甘肽发酵技术已经在浙江瑞邦药业有限公司试生产，由于成本较高，还没有投入市场销售。