谷胱甘肽的分离与制备
摘要：谷胱甘肽（GSH）是一种活性功能性成分，具有良好的保健作用。本文介绍了GSH的生产现状，综述了GSH的分离制备方法。
关键词：谷胱甘肽（GSH）、分离、粗提、精制、高纯度制备
The Separation and Preparation of Glutathione
Abstract：Glutathione (GSH) is a function of active ingredient, which has a good health care. This article describes the production status of GSH, and overview the methods of separation and preparation of GSH.
Keyword：Glutathione (GSH); separation; preparation; crude extraction; refined；preparation of high purity
谷胱甘肽是由L-谷氨酸、L-半胱氨酸和甘氨酸缩合而成的含巯基的生物活性三肽化合物, 以还原态(GSH)和氧化态(GSSG)两种形态存在。GSH有多种生理功能, 对维持生物体内适宜的氧化还原环境尤为重要, 临床用于中毒性和感染性肝炎的治疗、有机物及重金属的解毒、癌症辐射和化疗的保护，而GSSG没有生理功效，因此在分离时需要注意防止其氧化。目前GSH 的主要生产厂家有J. T. Baker、BDH、Fluka、E. Merck、Riedel- deHaen、Sigma 及日本和光纯药等国外公司[1]。实现GSH的国产化, 不仅可改变我国谷胱甘肽原料药依赖进口的局面, 而且对我国医药工业、临床医学和食品工业均具有重大的社会效益和经济效益。
值得注意的是2011年由江南大学生物发酵与分离实验室独立研制成功了高纯度还原型、氧化型GSH生产工艺，项目在优良菌种的选育、培养基组成的优化、高密度发酵及GSH亲和层析分离等方面取得了重大突破。生产出高纯度还原型、氧化型谷胱甘肽，产品达到国外同类产品标准。项目已经完成了中试，具备了产业化的条件。该项目的实施，打破GSH长期被国外大公司垄断生产的行业格局，实现国内产业化生产GSH零的突破。
1. 谷胱甘肽的生产制备现状[2]
谷胱甘肽的生产方法很多，有化学合成法、萃取法、酶法和发酵法等。
工业上则采取化学合成法来生产谷胱甘肽，即谷氨酸、半脱氨酸、甘氨酸
缩合成谷胱甘肽。但是化学合成的谷胱甘肽是消旋体，分离十分困难，造成产品纯度不同，其生物效价很难保持一致。目前谷肤甘肤的化学合成生产工艺已较成熟，但存在成本高、反应步骤多、反应时间长、操作复杂、需光学拆分且存在环境污染等问题。
萃取法主要是从高含量谷胱甘肽的动植物组织中提取所采用的一种方法，它是发酵法生产流程中的下游过程基础。可以从鼠血，鼠肝和鸡血，酵母，麦芽中提取GSH，但以酵母作原料居多。萃取法生产GSH所使用的溶剂可以是水、有机酸溶液和稀醇等。用以上方法制取GSH，纯度和收率不高。其基本工艺如
下：
酶法合成由于酶促反应具有催化专一性强，反应条件温和，转化效率高等优点，因此国际上多采用此法生产。酶法生产就是利用生物体内的天然谷胱甘肽合成酶，以谷胱甘肽的前体L-谷氨酸、L-半肤氨酸及甘氨酸为底物，并添加少量三磷酸腺普通过逆反应合成谷胱甘肽。生物体酶法生产谷胱甘肽的研究内容主要包括选育高表达的生产菌株，固定化材料的选择，怎样构建一个高效的ATP 再生系统，优化生产工艺，改进分离纯化技术等。用固定化细胞(酶)作为GSH 生物合成系统具有生产过程简化、生产效率提高等优点。此外对于基因工程菌而言，固定化培养与传统的培养方式相比也具有一定优势，如工程菌的稳定性问题有可能得到较好解决、在稀溶液体系中具有较高的细胞浓度、克隆可长期生产、细胞可得到介质的保护、有时无需进行产物分离、反应器中可积累高浓度产物、较好的传质特性、便于自动控制等。其工艺流程如下：
日本很早就对发酵法生产谷胱甘肽进行了研究。发酵法生产GSH就是选育(或构建)GSH合成能力强和胞内含量高的微生物、筛选和优化培养基配方、建
立和优化发酵控制策略、改进和提高下游过程技术等，最终提高GSH的产率和质量。但是发酵法生产谷胱甘肽的问题是转化效率低，是由于正常情况下微生物细胞内的表达水平低，因此选育具有高谷肤甘肤合成能力的菌株是提高谷胱甘肽合成效率的关键。发酵法使用的一般是酵母，从酵母中提取谷肤甘肤的工艺流程如下：
2. 谷胱甘肽的分离提取
2.1 粗提
粗提的方法有很多，主要有渗透法（如热水抽提、甲酸抽提、乙酸抽提、硫酸抽提等）和对羟基苯甲酸丙酯法。邱雁临等[3]比较了用渗透法（热水）抽提和对羟基苯甲酸丙酯法提取谷胱甘肽，实验证明了渗透法抽提GSH 比对羟基苯甲酸丙酯法更优越。而周楠迪等[4]比较了热水抽提、甲酸抽提、乙酸抽提、硫酸抽提等抽提方法，得出结论：热水抽提法从酵母中提取GSH的效率最高，耗时最少，经济、无污染，是从酵母中提取GSH的首选方案。
王晓菊等[5]在热水抽提实验基础上，通过L9(43)正交实验，对从巴斯德毕赤酵母提取还原型谷胱甘肽(GSH)的实验进行优化，得到了最佳提取条件：1∶5 的物水质量体积比，沸腾15 min，加入1%的高氯酸后静置1.5 h。实验结果表明：在热水沸腾15 min 后，溶液中GSH 含量为67 mg/100 mL；加入1%高氯酸后，GSH 平均浓度提高到152 mg/100 mL。加入的高氯酸主要是为了将细胞完全破碎，使胞内的GSH 基本上全部释放到水溶液中。但是需要注意的一点是，由于细胞内的全部氨基酸、蛋白质等溶于热水中，提高了分离得到高纯度GHS的难度。
2.2 谷胱甘肽的精制：
吴祥庭等[6]采用双水相分配结合温度诱导法分离谷胱甘肽, 收率可达80%, 但是GSH 与蛋白质、氨基酸的分离效果不理想。由于电渗析具有分离条件比较温和，适于工业化生产等，电渗析也成为分离GSH的方法之一。Takeshi Gotoh[7]等通过电渗析法分离GSH和谷氨酸取得了很好的效果，但是产率较低。为此他测定日本Selemion公司AMV型阴离子交换膜对GSH和谷氨酸的吸附情况发现，
