[发明专利]一种S-腺苷-L-蛋氨酸和谷胱甘肽联产发酵方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微生物发酵方法，具体涉及一种S-腺苷-L-蛋氨酸和谷胱甘肽联产发酵方法。

背景技术

S-腺苷-L-蛋氨酸（SAM）和谷胱甘肽（GSH）是生物体内两种重要的生物活性分子。

SAM，又名腺苷甲硫氨酸，是甲硫氨酸的活性形式，在动植物体内广泛存在，由底物L-甲硫氨酸和三磷酸腺苷（ATP）经S-腺苷甲硫氨酸合成酶（EC 2.5.1.6）酶促合成的。SAM与人体中许多代谢过程密切相关，是一种改善细胞代谢的生化药物，可以通过转硫基增加肝内GSH、硫酸根及牛磺酸水平，防止肝炎、脂肪肝、肝纤维化、肝硬化和肝癌，也可防止酒精、药物和细胞素对肝脏的损伤。SAM对于关节炎、纤维性肌肉、偏头痛等疾病也具有很好的治疗效果，而且副作用小。早在上世纪70年代，欧洲已将SAM作为治疗关节炎的处方药使用。1999年，美国FDA批准SAM作为保健品上市，在美国己成为最畅销的营养品之一。

GSH是广泛分布于哺乳动物、植物和微生物细胞内最主要且含量最丰富的低分子三肽，也是生物体内最重要的活性巯基化合物之一，被广泛应用为解毒剂、抗氧化剂、免疫增强剂、风味剂和防腐剂，在临床医学、运动保健、食品加工等很多领域都有着广泛的应用前景。临床方面，GSH常作为肝炎、溶血性疾病以及角膜炎、白内障和视网膜疾病的辅助治疗药物，能够保护体内许多蛋白质和酶等分子中的巯基不被如自由基等有害物质氧化，从而让蛋白质和酶等分子发挥其生理功能，对保护红细胞膜上蛋白质的巯基处于还原状态，防止溶血具有重要意义。GSH对于放射线、放射性药物或由于抗肿瘤药物引起的白细胞减少等症状也能起到保护作用。同时GSH能与进入机体的有毒化合物、重金属离子或致癌物质等相结合，并促其排出体外，起到中和解毒作用。最新研究还表明，GSH能够纠正体内乙酰胆碱、胆碱酯酶的不平衡，起到抗过敏作用，还可防止皮肤老化及色素沉着，减少黑色素的形成，改善皮肤抗氧化能力并使皮肤产生光泽，另外，GSH在改善性功能方面也有很好作用。近年来，西方科学家发现谷胱甘肽也具有抑制艾滋病病毒的功能。食品加工方面，将GSH加入到面制品中，可起到还原作用，不仅使制造面包的时间缩短至原来的二分之一或三分之一，劳动条件大幅度改善，并起到强化食品营养的作用；将其加入到酸奶和婴幼儿食品中，相当于维生素C，可起到稳定剂的作用；将其拌到鱼糕中，可防止色泽加深；加到肉制品和干酪等食品中，具有强化风味的效果。

由于SAM和GSH在多方面的作用，特别是医药方面的突出作用，人们对二者的需求量也迅猛增加，但目前国内需求主要依赖进口，且价格居高不下。

SAM和GSH的生产方法有化学合成法、酶法和微生物发酵法。其中化学合成法由于具有过程复杂、耗时的缺陷，限制了其工业化应用。酶法合成SAM和GSH具有产物纯度高，易提取等优点，但原料ATP价格昂贵成为酶法合成SAM和GSH的限制性因素。目前酵母发酵法被认为是SAM和GSH生物合成最有潜力的方法，然而对于发酵法生产SAM和GSH的已有研究大都集中在其中一种产物的生产上。事实上，由于SAM和GSH均是酵母细胞含硫物质代谢网络中的重要节点物质，二者在合成过程中存在着复杂的关联。值得注意的一点是：在SAM的分解代谢过程中会通过转硫作用合成L-半胱氨酸，为GSH的合成提供重要前体从而促进了GSH的合成。近年来，利用一种微生物菌株发酵联产SAM和GSH也逐渐引起了研究者的广泛关注。

在“S-腺苷硫氨酸和谷胱甘肽联产发酵的环境条件”（《生物加工过程》2011年3月第9卷第2期，第23～28页）一文中，公开了采用产朊假丝酵母（Candida utilis CCTCC M 209298）进行发酵培养联产SAM和GSH，并对培养条件进行了研究。

在SAM和GSH的生物合成过程中，ATP作为限制性底物和能量物质，其作用不可替代，胞内ATP含量的多少决定着底物的转化效率以及SAM和GSH能否高效合成。有研究表明，适时向发酵液中添加适当浓度的外源ATP可以有效地促进SAM和GSH产量的提高。但是由于ATP价格昂贵，外源性ATP添加方式显然难以应用于SAM和GSH的工业化生产。因此寻找到一种ATP的替代性廉价物质，对于SAM和GSH产量的提高，乃至于SAM和GSH的工业化生产无疑具有重要意义。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种S-腺苷-L-蛋氨酸和谷胱甘肽联产发酵方法，通过对方法的改进，以较低的成本提高SAM和GSH的联产量。