谷氨酸和谷氨酰胺转运系统的研究进展
谷氨酰胺的研究新进展
免疫营养:谷氨酰胺的研究新进展 自此Dudrick和Wilrmore ［1］于1967年由小狗的实验证实，经腔静脉输高热量与氮源可获得动物生长发育的结果，并在小儿外科临床应用获得成功后，临床营养开始有了广泛的应用和研究。传统营养支持的基本目的是:提供充足的能量和氮源，以适应机体的代谢需要，保持瘦肉体，维持生理内稳态，促进病人康复。为达到一目的，在营养支持的发展过程中.曾先后出现静脉内高营养（intravenous hyper-alimentation）、全肠外营养（total parenteral nutrition）、肠内营养（enteral nutrition）、人工胃肠（arti ficial gut）、代谢支持（metabol-ic support）等概念.每一新概念的问世与研究，都推动着临床营养向高水平的领域发展，使之成为现代医学中不可缺少的技术，营养支持已成为提高危重病人救治成功率的关键之一。 20世纪90年代以来，一系列的相关研究表明，营养支持可以改变疾病的治疗效果，不仅仅是由于纠正和预防了治疗对象的营养不足，更重要的可能是通过其中特异营养素的药理学作用达到治疗目的。某些营养物质不仅能防治营养缺乏，而且能以特定方式刺激免疫细胞增强应答功能，维持正常、适度的免疫反应，调控细胞因子的产生和释放，减轻有害的或过度的炎症反应，维持肠屏障功能等。这一新概念最初被称之为营养药理学（nutritional pha rmacology），近年来更多的学者称之为免疫营养（immunonutrition）以明确其治疗目的。即将某些特异性营养物添加于标准肠内营养或肠外营养中，可以达到增强免疫功能和调节炎性反应，保护胃肠黏膜屏障功能等作用［2］。有关这方面的研究是现代外科的发展方向之一，具有免疫药理作用的营养素亦随着研究的进展日趋增多， 研究较多并已开始应用于临床的营养素包括谷氨酰胺、精氨酸、ω-3脂肪酸.核苷酸、膳食纤维等。 1 作用机制 谷氨酰胺（Gln）是血循环和体内游离氨基酸池中含量最丰富的氨基酸，Gln所含的酰胺氮是所有细胞的生物合成所必需，体内细胞利用Gln可合成嘌呤、嘧啶、氨基糖及其它氨基酸。因此，Gln是蛋白质代谢的重要调节因子，被认为是机体在应激状态下的条件必需氨基酸。体内以快速增殖为特征的细胞对Gln具有很高的摄取率，如肠黏膜细胞、免疫细胞、成纤维细胞等。最初的研究认为，Gln参与免疫营养是作为 营养物质来修复肠上皮，维持肠屏障功能，防治肠道细菌和毒素易位，减少肠源性感染。免疫营养的研究进展表明，Gln可被不同的免疫组织利用。在创伤和脓毒血症时，淋巴细胞、巨噬细胞等对Gln的需求增加，致使机体对这一营养素的需求量超过其产出量，血和组织
天然谷氨酸
天然谷氨酸——我们膳食中不可或缺的一部分目前，对于大多数消费者而言，在谷氨酸的添加上还是有争议的。但是很少有人知道，谷氨酸和风味增强型味精是不同的。谷氨酸是一种氨基酸，天然存在于各种食物中，而且品尝起来有一种特殊的香味。明斯特应用科学大学营养学部的专家教授Ursula Bordewick-Dell 介绍了它的背景，并揭示高谷氨酸含量在成品食品中为什么可以作为食品质量的一个标杆。Dell教授回答了以下几个问题： 谷氨酸和味精的区别到底是什么？ 味精是以独立的非天然谷氨酸钠盐形态存在于食物中的。谷氨酸钠盐本身是没有味道的，只能增强其他的滋味——所以它是一种增味剂。而谷氨酸是一种天然氨基酸，很多高蛋白食物中都有它的身影。 食品中谷氨酸的作用？ 谷氨酸是一种纯天然的结构蛋白。因此，它的作用绝不仅仅只发生在大规模的食品加工生产中。它是在肉类、鱼类甚至是在豆类等富含蛋白质的食物来源中提取出来的。此外，在大多数情况下，谷氨酸还参与天然食品形成过程中的酶催熟反应（例如：番茄的成熟过程和意大利帕尔马干酪的制作过程）。所以说，谷氨酸是我们日常饮食的重要组成部分。然而现在大多数消费者都不清楚它的作用在我们的身边悄无声息得进行着。 之前的几个月，有媒体报道，酵母抽提物中含有天然谷氨酸，是真的吗？酵母抽提物中真的有谷氨酸吗？ 是的，这个毋庸置疑。但是，它是天然的谷氨酸而不是鲜味增强剂。两者常常被人们混淆。酵母抽提物是从天然酵母中提取的除了含有氨基酸、维生素、矿物质还含有大量天然谷氨酸。所以，它不是一种纯化学物。就像香料一样，它拥有自己特有的芳香呈味物质。 那为什么说谷氨酸含量会对成品食物的质量造成影响呢？ 在这一点上，首先，我们不应该混淆纯天然谷氨酸和添加剂谷氨酸味精的意义！在加工食品中纯天然谷氨酸的含量是可以达到很高的水平的。举例说明，如果速冻宽面中使用了天然谷氨酸含量高的肉类，或者成熟的番茄尤其是纯意大利帕尔马干酪，其天然谷氨酸含量也会达到一个很高的水平。这是因为食品原料中就富含大量的纯天然蛋白。 是否还有其他的传统食品中存在大量的纯天然谷氨酸？ 答案是肯定的，著名的肉酱意粉就是其中的典型代表。我们也可以把肉、番茄和意大利帕尔马干酪搅拌在一起，同样也是具有高纯天然谷氨酸含量的经典意式吃法。许多含有高比例肉类的传统美食中都具有高水平的纯天然谷氨酸含量。要得到更高的天然谷氨酸含量，我们可以用豆类和肉类做菜，比如炖豌豆。 纯天然谷氨酸对我们的味觉感知有什么影响？ 食物中谷氨酸含量带给我们一种芳香的味觉感受，被称为“鲜味”。当食物中含有谷氨酸的时候，人们会非常喜欢那种滋味。这就是为什么一些传统食物到现在一直被人们所喜爱的原因。
吨L谷氨酸生产车间设计
目录 年产50吨L-谷氨酸的工艺设计 1文献评述 1.1产品概述 1.1.1名称 学名：L-谷氨酸-水化合物； 商品名：L-谷氨酸。因L-谷氨酸起源于小麦，故俗称麸酸。 英文名：MonosodiumL-glutamate 其它名称： L-2-Aminoglutaricacid,H-Glu-OH,L-glutamicacid,L(+)-glutamicacid,H-L-Glu-OH,S-2-Aminopentanedioicacid 1.1.2产品规格及标准 结构式： 分子式C6H14N4O2.C5H9NO4 分子量321.33 1.1.3理化性质 L-谷氨酸为白色鳞片状晶体。无臭，稍有特殊的滋味和酸味。呈微酸性。微溶于冷水，易溶于热水，几乎不溶于乙醚、丙酮和冷醋酸中，不溶于乙醇和甲醇。
247-249℃分解，200℃升华，相对密度1.538（20/4℃），旋光度[α]＋30-＋33°。 1.1.4产品用途 （1）食品业 氨基酸作为人体生长的重要营养物质，不仅具有特殊的生理作用，而且在食品工业中具有独特的功能。 （2）日用化妆品等 谷氨酸为世界上氨基酸产量最大的品种，作为营养药物可用于皮肤和毛发。聚谷氨酸是一种出色的环保塑料，可用于食品包装、一次性餐具及其它工业用途，可在自然界迅速降解，不污染环境。随着科学的进步，研究的深入，谷氨酸新的应用领域将越来越广。 （3）医药行业 谷氨酸还可用于医药，因为谷氨酸是构成蛋白质的氨基酸之一，虽然它不是人体必须的氨基酸，但它可作为碳氮营养与机体代谢，有较高的营养价值。2、工业生产方法的选择和论证 2.1L-谷氨酸生产方法的选择与确定 2.1.1传统工艺中L-谷氨酸的生产方法有两种：合成法和发酵法。（1）合成法 丙烯腈与氢和一氧化碳在高温，高压和催化剂的作用下得到β-氰基丙醛（OHCCH2CH2CN），后者与氰化钾和氯化铵进行斯脱拉克（Straker）反应生成氨基腈。将氨基腈用氢氧化钠水解，得谷氨酸二钠，然后用硫酸中和，生成D，
谷氨酰胺转氨酶的研究进展 - 资料中心 - 生物在线
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谷氨酰胺转氨酶的研究进展 作者：陶红军， 邵虎， 黄亚东， 孔令伟， TAO Hongjun， SHAO Hu， HUANG Yadong， KONG Lingwei 作者单位：陶红军,黄亚东,TAO Hongjun,HUANG Yadong(常州红梅乳业有限公司,江苏,常州,213023)，邵虎,SHAO Hu(江苏食品职业技术学院,江苏,淮安,223003)， 孔令伟,KONG Lingwei(淮安快 鹿牛奶有限公司,江苏,淮安,223001) 刊名： 中国酿造 英文刊名：CHINA BREWING 年，卷(期)：2010(6) 参考文献(38条) 1.黄六容;何冬兰微生物谷氨酰胺酶的研究进展 2004(02) 2.王灼维;王璋土壤分离转谷氨酰胺酶生产菌株 2004(04) 3.MOTOKIM;OKIYAMA A;NONAKA M Novel transglutaminase manufacture for praparation of protein gelling compounds 1989 4.MOTOKI M;SEGURO K Transglutaminase and its use for food processing 1998 5.唐名山;王树英;陈坚Streptovcrticillinm mobaraense 谷氨酰胺转胺酶的表达、纯化和复性[期刊论文]-食品与发酵工业 2004(04) 6.鲁时瑛;岗楠迪;堵国成谷氨酰胺酶的分离纯化及酶学性质[期刊论文]-无锡轻工大学学报 2002(06) 7.崔艳华;张兰威谷氨酰胺转氨酶研究进展[期刊论文]-生物技术通报 2009(1) 8.姜燕;温其标;唐传核谷氨酰胺转移酶对食物蛋白质成膜性能的影响[期刊论文]-华南理工大学学报 2006(08) 9.丁克毅;刘军;EleanorM.Brown转谷氨酰胺酶(MTCrase)改性明胶可食件薄膜的制备[期刊论文]-食品与生物技术学报 2006(04) 10.丁克毅轻谷氨酰胺酶改性明胶高强度薄膜的制备 2006(01) 11.张春红;陈海英;车晓彦谷氨酰胺转氨酶改性谷朊粉的研究[期刊论文]-食品科学 2006(12) 12.KURAISHI C;SAKAMOTO J;YAMAZAKI K Production of restructured meat using microbial transglutaminase without salt or cooking[外文期刊] 1997(3) 13.田少君;梁华民转谷氨酰胺酶对大豆分离蛋白凝胶性的影响[期刊论文]-中国油脂 2005(08) 14.熊晓辉;王晓丽;束长丰谷氨酰胺转氨酶对内酯豆腐品质的影响[期刊论文]-食品研究与开发 2007(05) 15.田少君;梁华明转谷氨酰胺酶对大豆分离蛋白的改性研究[期刊论文]-粮油加工与食品机械 2005(06) 16.陈义华;陆兆新;尤华灰色链轮丝菌产转谷氨酰胺酶发酵条件的优化[期刊论文]-食品科学 2003(09) 17.王璋;刘新征;王亮"神舟"4号空间飞行对搭载的转谷氨酰胺酶链霉菌选育的影响[期刊论文]-航天医学与医学工程 2004(04) 18.陈国娟;张春红;刘长江谷氨酰胺酶的分离纯化及酶学性质的研究[期刊论文]-食品工业科技 2007(01) 19.LEE H G;LANIER T C;HAMANN D D Transglutaminase effects on low temperature gelation of fish protein sols[外文期刊] 1997(1) 20.ANDO H;ADACHI M;UMEDA K Purification and characteristics of a novel transglutaminase derived from microrganisms 1989 21.江波;周红霞谷氨酰胺转氨酶对大豆7S蛋白质及肌球蛋白质胶凝性质的影响[期刊论文]-无锡轻工大学学报2001(02) 22.江新业;宋钢以鱼类下脚料制备风味蛋白粉的研究[期刊论文]-中国酿造 2007(12)
聚谷氨酸(PGA)在全球专利申请概况
Patent in Hydrogel Technology Nations Title Application No. Date Publication No. Date Patent No. Date 中華民國Taiwan 藉三維交聯作用所得之安定及生物可分解的高吸水性γ-聚麩胺酸 水膠及其製備方法。 TW 092136155 2003-12-19 TW2005 –21157 2005-07-01 TW 255824B 2006-06-01 日本Japan 三次元架橋した, 安定した生分解性の高吸水性γ-ポリグルタミソ 酸ヒドロゲル及びその調製方法。 JP 2003-423533 2003-12-19 JP 2005179534 2005-07-07 JP4015988 2007-09-21 歐盟EP Stable biodegradable, water absorbing gamma-polyglutamic acid hydrogel. EP 03258255.3-1219 2003-12-19 EP1550469A 2005-07-05 EP1550469B 2006-11-02 英國UK Stable biodegradable, water absorbing gamma-polyglutamic acid hydrogel------------------ GB Patent No/ EP1550469B 2006-11-02 法國France Hydrogel a base d’acide gamma polyglutamique, stable,biodegradable, absorbent l’eau-------------------- France patent No./ EP1550469B 2006-11-02 德國Germany Stabiler,biologisch abbaubares,wasserabsorbierendes Gamma-Polyglutaminsaure–Hydrogel--------------------- DE 60309494T 2006-12-14 義大利Italia Stable biodegradable, water absorbing gamma-polyglutamic acid hydrogel---------------------- Italia patent No./ EP 1550469B 2006-11-02 瑞士Switzerland Hydrogel biodegradable stable,absorbant I’eau, a base d’acid γ-polyglutamique.---------------------- Switzerland patent No./ EP 1550469B 2006-11-02 西班牙Spain Uu Hidrogel De Acidoγ-Poliglutamico,Estable, Biodegradable, Y Absorbente De Agua.---------------------- ES2274179T 2006-11-02 瑞典Sweden Stabil Biologiskt Nedbrytbar,Vattenabsorberande Gamma- Polyglutaminsyrahydrogel.---------------------- Sweden patent No./ EP 1550469B (2006-11-02) 美國USA Stable biodegradable, high water absorbable gamma- polyglutamic acid hydrogel by 3-dimentional cross-linking and its preparation method. US 10/ 740,977 2003-12-19 US 2005/0136516A1 2005-06-23 US7364879B2 2008-4-29 中國大陸China 藉三维交联作用所得之安定及生物可分解的高吸水性γ-聚麸胺酸 水凝胶。 CN 200410004665.6 2004-03-09 CN 1629220 2005-06-22 Pending 越南Vietnam Stable biodegradable, high water absorbable gamma- polyglutamic acid hydrogel by 3-dimentional cross-linking and its preparation method. VN1-2004-00210 2004-03-10----------- Granted on 2009-1-7
谷氨酸综述
味精生产工艺及发展趋势 1866年，谷氨酸首先由德国人H. Riffhausen博士用硫酸水解面筋制得[6]。1908年，日本人池田与铃木发现谷氨酸能用蛋白质酸水解法生产，一年后味之素公司开始了味精的工业化生产。 1923年，我国开始了通过蛋白质酸解法生产味精。该工艺原料利用率低，产1t味精需30t小麦，工作环境差，劳动强度大，并且污染严重。生产发展速度缓慢，最高年产量也不超过4,000t[4]。 1956年，从自然界中分离到了一种谷氨酸产生菌，即谷氨酸棒杆菌，这是味精生产史上的重大变革。1957年开始了通过发酵法生产味精的时代。 1957年，我国组织有关高校、科研院所和企事业单位，开始了谷氨酸产生菌的选育工作，于1965年成功选育谷氨酸产生菌，当年首先在天厨厂投入生产。 40年来，由于我国味精工业在菌种选育、发酵工艺优化、提取工艺和废水处理等各方面的研究工作，使我国味精工业不断向前发展，味精产量年平均增长率为17%。与20世纪60年代相比，产酸率由50g/L提高到目前的120-140g/L；糖酸转化率由40%-50%提高到60%以上；发酵周期也有相应的缩短，由40 h缩短到30h；提取收率也由90%提高到96%以上；生产成本也大大降低；发酵罐也由50m3扩大到800m3；国内味精年产量由1957年的年产2,000t增加到目前的年产200万t左右[7]。目前，我国已成为世界味精的生产中心，占世界总产量的70%。 发酵法生产谷氨酸的成功，是整个发酵工业的伟大创举，同时也大大促进了其它发酵产品的研究与生产[2]。 1 L-谷氨酸生产菌的选育 对于工业发酵来说，决定发酵生产水平的因素主要有菌种性能、发酵工艺及下游提取工艺等。在这些因素中，菌种的产酸水平是内因，是决定发酵成败的关键。国外一般采用青霉素等强制发酵法生产谷氨酸，产酸较高(120-160g/L)[13]；而国内味精厂采用生物素亚适量方法，该方法产酸低，转化率低，原料利用率低，因此开展菌种选育工作一直味精工业发展史上的重点内容[14]。 1.1传统诱变育种技术 微生物细胞内各种代谢产物的积累，都是受到菌体自我调节机制的影响。正常情况下，菌种不会过量合成某种代谢产物，当通过育种手段解除其自我调节机制时，某种产物就会过量积累。随着谷氨酸棒杆菌各代谢途径及其调节机制的深入了解，使得通过代谢控制发酵原理进行育种更加理性化。 通过诱变育种对菌种进行定向筛选，可达到解除微生物细胞内的自我调节机制，达到过量积累目的产物的目的。常见的方法包括选育具有结构类似物抗性、营养缺陷型、目的产物分解能力缺陷型等遗传标记的突变株。诱变育种简单易行，
脊髓谷氨酸转运体GLAST在骨癌痛中的作用(精)
脊髓谷氨酸转运体GLAST在骨癌痛中的作用 夏小萍1，2，曾因明2，马正良1，朱魏1，周锦勇 1 1 南京大学附属鼓楼医院210008 2 江苏省麻醉学研究所221002 目的谷氨酸是中枢神经系统的主要神经递质，在疼痛传导通路中参与脊髓痛信号的传递和敏化状态的维持。细胞外谷氨酸的稳态和浓度的调控仅由谷氨酸转运体所控制，GLAST是主要表达在胶质细胞膜上的一种转运体。在癌痛发生过程中转运体GLAST如何参与和扮演何种角色目前尚无相关文献报道。本研究拟在骨癌痛小鼠模型上，观察脊髓水平谷氨酸转运体GLAST在骨癌痛发生过程中的表达的改变。方法35只C3H/HeJ小鼠随机分为2组：假手术组（Sham 组，n=5）和骨癌痛组（Ca组n=30）。骨癌痛组是将含2×105个NCTC2472细胞的20μl的最小必需培养基(α-minimal essence media, α-MEM)注入股骨远端骨髓腔中制备癌痛模型，Sham组不作任何处理。Ca组分别在右股骨注射肿瘤细胞后1d、3d、7d、10d、14d、21d 处死小鼠取同侧腰段脊髓，Sham组直接取腰段脊髓。采用Western blot 方法测定GLAST在脊髓的蛋白表达。结果与术后第1天相比，术后第10天骨癌组脊髓GLAST蛋白含量开始减少，第14天明显减少，持续降低至术后21天(P<0.01)。讨论谷氨酸转运体是一种糖蛋白，目前已克隆出五种亚型，其中GLAST主要分布在中枢神经系统的胶质细胞膜上。本研究发现小鼠股骨末端接种肿瘤细胞后的早期，脊髓谷氨酸转运体的表达量没有变化，而在注射肿瘤细胞后第10天，谷氨酸转运体的蛋白表达出现变化，而此时正是癌痛小鼠出现自发痛
_聚谷氨酸的研究进展
γ-聚谷氨酸的研究进展 王浩1 杨丽萍2 乔君2 赵祥颖2 刘建军1,2 （1.山东轻工业学院食品与生物工程学院济南 250353 ） （2.山东食品发酵工程重点实验室济南 250013） 摘 要：γ-聚谷氨酸(Po l y-γ-gl u t a m i c a c i d；γ-P GA)是以L-、D-型谷氨酸为单体通过γ-酰胺键聚合而成的一种均聚氨基酸聚合物。γ-聚谷氨酸具有水溶性、可生物降解性和可食用性且对人和环境无毒的诸多优点，这使得γ-聚谷氨酸及其衍生物在食品、化妆品、医药和农业等领域具有广阔的应用前景。 关键词：γ-聚谷氨酸 生产 应用 γ-聚谷氨酸[Poly(γ-glutamic acid),γ-PGA]是由D-/L-谷氨酸通过γ-酰胺键聚合而成的一种高分子阴离子多肽型聚合物。生物合成的γ-聚谷氨酸的立体构型分为γ-聚D-谷氨酸(γ-D-PGA)、γ-聚L-谷氨酸(γ-L-PGA)和γ-聚D/L-谷氨酸(γ-D/L-PGA)3种。γ-聚谷氨酸主链上含有大量游离羧基，可发生交联、螯合、衍生化等反应，具有强水溶性、生物相容性、生物降解性等，随着人们环保意识日益增强，γ-聚谷氨酸作为可生物降解高分子材料已备受关注。本文介绍了γ-聚谷氨酸的结构性质、生产方法、研究历史、现状及应用前景。 1 γ-聚谷氨酸的结构与性质1.1 γ-聚谷氨酸的结构 γ-聚谷氨酸是一种通过微生物合成的均聚氨基酸化合物，由L-谷氨酸（L-Glu）、D-谷氨酸（D-Glu）单体通过酰胺键聚合而成的一种多肽分子[1]，通常是由500~5000个左右的谷氨酸单体组成，相对分子质量在100~1000kD之间，其结构式如图1所示。 图1 γ-聚谷氨酸的结构式 γ-PGA是一种不寻常的阴离子异形肽，目前的初步研究认为它的基本骨架是由γ-酰胺键连接而成的直链纤维分子，没有典型的肽链结 Study of Poly-γ-glutamic acid Wang Hao1, ZhaoXiang-ying2, LIU Jian-jun1,2* （1.College of Food and Bioengineering,Shandong Institute of Light Industry,Jinan,250353）（2.Food& Fermentation Engineering Key Lab of Shandong Province,Jinan,250013）Abstract：Poly-γ-glutamic acid is a compound of equal poly amino acid that consist of L- and D-glutamic acids through γ-glutamyl bonds.γ-PGA is water-soluble, biodegradable, edible and non-toxic toward human and the environment. Therefore, potential applications of γ-PGA and its derivatives have been of interest in abroad range of industrial ? elds such as food, cosmetics, medicine and agriculture. Key words：γ-PGA; production; application
(完整版)谷氨酸发酵
1）生物素营养缺陷型 ?作用机制:生物素是脂肪酸生物合成最初反应的关键酶乙酰CoA羧化酶的辅酶,参与 了脂肪酸的合成,进而影响脂肪酸的合成.当磷脂合成量少到正常的1/2左右时,细胞变形,Glu向膜外泄漏. ?控制关键:使用该类突变株必须限制发酵培养基中生物素亚适量(5-10 g/L).在发酵 初期(0-8小时),细胞正常生长,当生物素耗尽后,在菌的再次倍增时,开始出现异常形态细胞,即完成了细胞从生长型到积累型转换. 2）油酸营养缺陷型 ?作用机制:油酸营养缺陷型丧失了合成油酸的能力,通过控制油酸使磷脂合成量减少 到正常量的1/2左右. ?控制关键:保证在培养基中油酸亚适量,完成细胞从生长型到生产型的转换. （3）添加表面活性剂 ?添加表面活性剂(如吐温60)或不饱和脂肪酸(C16-18),也能造成细胞渗漏,积累谷氨 酸. ?机理:两者在脂肪酸合成时对生物素有拮抗作用,导致磷脂合成不足,形成不完整的细 胞膜. ?关键:控制好脂肪酸或表面活性剂的时间和浓度,必须在药剂加入后,在这些药剂存在 下进行分裂,形成产酸型细胞. （4）添加青霉素 ?机理:青霉素抑制谷氨酸生产菌细胞壁后期的合成,细胞膜在失去保护,在渗透压的作 用下受损,向外泄露谷氨酸. ?控制关键:一般在进入对数生长期的早期(3-6小时)添加.添加青霉素后倍增的菌体不 能合成完整的细胞壁,完成细胞功能的转换. 谷氨酸发酵强制控制工艺 ?为了稳产,克服培养基原料中某些成分不易控制带来的影响,在谷氨酸发酵时可采取 “强制控制”的方法,如:“高生物素高吐温”或“高生物素高青霉素”的方法. ?控制方法:在发酵培养基中预先配加一定量(过量)的纯生物素,大大地削弱每批原料 中生物素含量变化的影响,高生物素、大接种量能促进菌体迅速增殖.再在菌体倍增的早期加入相对高的吐温或青霉素,形成产酸型细胞.固定其它条件,确保高产稳产。谷氨酸发酵 ? 1.适应期:尿素分解出氨使pH上升.糖不利用.2-4h. 措施:接种量和发酵条件控制使适应期缩短. ? 2.对数生长期:糖耗快,尿素大量分解使pH上升,氨被利用pH又迅速下降.溶氧急剧 下降后维持在一定水平.菌体浓度迅速增大,菌体形态为排列整齐的八字形.不产酸.12h. 措施:及时供给菌体生长必须的氮源及调节pH,在pH7.5-8.0时流加尿素;维持温度30- 32℃ ? 3.菌体生长停止期:谷氨酸合成. 措施:提供必须的氨及pH维持在7.2-7.4.大量通**,控制温度34-37 ℃. ? 4.发酵后期:菌体衰老,糖耗慢,残糖低. 措施:营养物耗尽酸浓度不增加时,及时放罐. 发酵周期一般为30h. 二、谷氨酸发酵的生化过程
谷氨酸循环及谷氨酸兴奋性毒性
谷氨酸循环及谷氨酸兴奋性毒性 众所周知，谷氨酸是中枢神经系统最重要的兴奋性神经递质。谷氨酸不能通过血脑屏障。在脑内合成Glu的途径有4条[1]：(1)α-酮戊二酸接受氨基产生Glu；(2)γ-氨基丁酸(γ-amino-bu-tyric acid，GABA)经GABA转氨酶形成Glu；(3)鸟氨酸在鸟氨酸转氨酶的作用下产生谷氨酸半醛，后者进一步生成Glu；(4)谷氨酰胺在谷氨酰胺酶的作用下水解成Glu。而其中只有第4条途径来源的Glu发挥神经递质的作用。 一．谷氨酸—谷氨酰胺循环 神经系统中，神经胶质细胞（主要是星型胶质细胞，AC）与神经元的比例约为10：1。AC 介于神经元与毛细血管之间，是血脑屏障的重要组成部分。正常状态下,神经元胞浆的Glu 浓度在10mM/L,AC胞浆的Glu浓度在50至几百μM/L，胞外则为0.6,突触间隙为1μM/L,而突触终端囊泡可达100mM/L,胞内外Glu的浓度相差万倍以上。突触传递过程中，神经冲动传导至神经突触，神经末梢去极化，突触小泡通过突触囊泡和质膜融合而从神经元释放(即胞吐作用)。囊泡释放的Glu可使突触间隙的浓度由静息的1μM/L升高到1.1 mM/L，维持在此峰值的时间约为1.2ms。[2]作用于突触后膜的各型Glu受体，传递神经冲动，发挥生理作用，同时，触发负反馈调节，并由AC膜上的谷氨酸转运体摄取，神经胶质细胞具有很强的Glu摄取能力，并含有谷氨酰胺合成酶，能将Glu转变成谷氨酰胺，再转运至突触前神经末梢胞质中，经谷氨酰胺酶脱氨生成Glu。同时，一部分经谷氨酸脱羧酶催化生成具有抑制作用的GABA。接着，Glu通过位于囊泡上的谷氨酸转运体将其转位进入囊泡内腔，并储存于囊泡中。在静息神经元(resting neuron)中，Glu在神经末梢的突触囊泡内以很小的膜结合细胞器形式储存。由此形成神经元和胶质细胞之间的“谷氨酸-谷氨酰胺循环”(如图)
发酵法生产 L 谷氨酰胺研究进展
发酵法生产L 谷氨酰胺研究进展 L-谷氨酰胺(L-glutamine, L-Gln)是L-谷氨酸的γ - 羧基酰胺化的一种条件性必需氨基酸(图1),相对分子质量146.15,熔点185℃(分解),晶体呈白色斜方或粉末状,结晶状态下稳定,无臭,稍有甜味,溶于水( 水溶液呈酸性) ,等电点 5 . 6 5 ,几乎不溶于乙醇和乙醚. L-Gln 属中性氨基酸,在偏酸,偏碱及较高温度下易分解成谷氨酸或环化为吡咯烷酮二羧酸. O H 2N C CH2 CH2 N H 3+ CH COO- L-Gln是人体血液中浓度最高(500～900 mol/L)的游μ 离氨基酸,所占比例高达61%.L-Gln 在肾脏是肾小管泌氨作用的主要氮源,在肝脏是糖异生和尿素合成的原料,在神经组织又是神经递质的前体物质,在血液中有暂时解除氨毒的作用,现已普遍认为L - G l n 是一种"条件性必需"氨基酸. L-Gln 主要生理功能如下: 治疗胃肠溃疡[1].因外源L-Gln 能促使胆汁分泌和正常排粪,故L-Gln 已用于临床治疗腹部溃疡,节段性回肠炎和过敏性肠炎.如日本寿制药株式会社生产的"麦滋林" ,为L - G l n / 萸磺酸钠颗粒剂,该胃药制剂现已进入我国市场.缓解运动综合症或运动疲劳[2].L-Gln可以调节蛋白质合成,抑制蛋白质降解,糖原合成,细胞生长,激活免疫,提高生长激素水平.让成年人喝下一瓶含有2g L-Gln 的饮料,90min 内,其血液样品中生长激素最高可增长4 3 0 % .目前已大量用于治疗运动员的运动综合症和高强度劳动或运动后的疲劳恢复. 调节机体免疫力[3-4].外源L-Gln 会刺激免疫球蛋白分泌,促进免疫系统重建,如: 烧伤,艾滋病,关节炎等免疫系统的恢复. 增强脑神经机能[5] .L-Gln 可被用作中枢神经抑制剂,在大脑中被转化成谷氨酸,与葡萄糖一起参与脑代谢,以平衡脑内电流脉冲,有利于人脑的清醒和情绪稳定,是少数几种能克服血脑屏障和参与大脑化学反应的物质之一,被称为"大脑燃料" . L-Gln 在癌症治疗上的潜在价值[6], 减少癌症治疗中化疗和放疗的副作用. 1 L- 谷氨酰胺的生产方法由于L-Gln 重要的生理功能和临床治疗作用,如何实现L-Gln 的工业化生产越来越受到关注.L-Gln 的生产方法主要有化学合成法,酶促合成法和发酵法. 1.1 化学合成法 经L-Gln 合成酶(GS)催化而成,如图 3 所示. 与化学合成法相比,酶促合成法反应步骤相对简单,其中三磷酸腺苷( A T P ) 是必需的.A T P 价格昂贵, 同时酶促反应底物NH 4 + ,副产品二磷酸腺苷(ADP)都明显抑制L-Gln 的生成,因此该生产方法不能满足大规模工业化生产的需要. 1.3 发酵法发酵法是目前最常用的L-Gln 生产方法,具有原料 来源广泛,生产成本低,产品质量可控,产物单一等优点,适宜于大规模工业化生产.1 9 6 1 年,T s u n o d a 等[ 7 ] 首先发现 除了谷氨酸以外,在谷氨酸发酵液中还有L-Gln;1963 年,Oshima 等[8] 通过改变谷氨酸微球菌的发酵条件使谷氨酸发酵转向L-Gln 发酵;七十年代, Nakanishi 等[9-11]进一步证实了,改变发酵条件可以使谷氨酸产生菌从谷氨酸发酵转向L - G l n 发酵.八十年代后,我国在实验室小试或中试规模中进行了L-Gln 发酵法生产,但是L-Gln 产量低[12-13] ,至今未能进行大规模工业化生产. 本文对发酵法生产L-Gln 的关键技术环节(如菌种选育,发酵工艺和分离纯化) 的研究进展进行综述,并详细阐述L-Gln生物合成代谢调控和新型过滤及其藕联技术在下游分离纯化过程中的应用. 2 2.1 发酵法生产L- 谷氨酰胺菌种选育L-Gln 生产菌种主要来自谷氨酸生产菌,如棒杆菌 C H 3O H CS2 NH3 C 5 H 9 NO 4 (Glu)—————→ C 6 H 11 NO 4 —————→ C 7 H 20 N 4 O 4 S 2 —————→ H 2S O 4 NH 3 HOAC C 7 H 18 N 4O 3 S 2 ————→ C 5 H 10 N 2 O 3 (L-Gln) C H 3O H N H 2N H 2 Raney 镍C 5 H 9 NO 4 (Glu)—————→ C 6 H 11 NO 4 —————→ C 6 H 13 N 3 O 3 —————→ H 2S O 4 C6H 10 N2O 3(L-Gln) 图2 化学法合成L-Gln 流程图Fig.2 Chemical synthetic pathway for production of L -Gln (Corynebacterium sp.)[9-11], 短杆菌(Brevibacterium sp.) [7,14] ,微球菌(Micrococcus sp.)[8].此外,还有非谷氨酸生产菌, 如产黄菌(Flavobacterium rigense)的一些变[15-18] 异菌种. 目
谷氨酸递质在药物成瘾中的作用
052 谷氨酸递质在药物成瘾中的作用 郑明岚 综述 朱永平 审校 (浙江大学医学院卫生毒理学教研室,浙江 杭州 310006) 摘要: 成瘾是精神活性物质长期作用于大脑而产生的神经适应性改变,随着对脑内谷氨酸神经递质系统的深入了解,发现成瘾药物除可诱导调节突触前、后谷氨酸神经转运的蛋白质功能发生改变外,也影响大脑皮质的活性,提示谷氨酸系统在药物成瘾中起着至关重要的作用。关键词:谷氨酸递质;可卡因;成瘾 中图分类号: R996 文献标识码: A 文章编号: 1001-1226(2005)03_0183_04 收稿日期:2004_06_24;修回日期:2005_03_11 基金项目:国家重点基础研究专项经费资助(2003CB515402)作者简介:郑明岚(1978-),女,研究生,研究方向:药物依赖 毒理学。 审者简介:朱永平,男,教授,研究方向:药物依赖毒理学。 药物成瘾是慢性、复发性脑疾病,有着极其复杂的机制。其核心特征是强迫性药物使用,即成瘾者失去了对药物寻觅和摄取的控制[1] 。长期给药后,大脑奖赏相关环路上分子和细胞长时适应,神经回路功能改变,出现与成瘾相关的行为可塑性即药物成瘾。虽然神经可塑性改变的长期存在是药物成瘾的神经基础,但二者是否存在因果关系还不明确。近来研究发现谷氨酸转运体参与神经元的持久可塑性,在药物成瘾的形成和表达中起着不可替代的作用 [2,3] 。在成瘾中,多巴胺 (DA)参与药物的奖赏和运动等效应,谷氨酸与神经系统的兴奋性和突触形成等密切相关;两者又存在大量直接或间接的纤维联系,在成瘾行为形成的长时适应过程中相互调 节,产生具有成瘾特征性的改变[4,5] 。因此谷氨酸系统在成瘾中的作用逐渐成为成瘾领域研究的热点。本文从神经药理学基础出发,探讨谷氨酸参与成瘾有关的行为神经可塑性的机制。 1 参与成瘾的神经环路 成瘾通路主要存在于中脑边缘多巴胺系统(mesolimibic dopamine system,MLDS)。成瘾药物通过3条不同环路激活共同的奖赏中枢)))MLDS:(1)中脑腹侧被盖区(ventral tegemental area,VTA )到伏隔核(nucleus accumbens,NAc)的多巴胺投射;(2)黑质到纹状体的多巴胺投射;(3)中脑(主要是VTA)到内侧前额皮质(medial prefrontal cortex,mPFC)的多巴胺投射。调控这些环路的神经元胞体位于VTA 内,广泛支配大脑皮质、海马、杏仁体和其他边缘组织。 尽管VTA 到NAc 的多巴胺能投射是多种成瘾物质引起奖赏效应的共同通路,但参与药物精神依赖形成的脑区远远超过中脑DA 系统。神经环路之间的相互作用被认为是成瘾形成和维持(如复吸、敏感化等)的必要条件之一[6] 。例如,伏隔核接受来自前额叶皮层、海马、丘脑被侧中部和杏仁核等脑区的传入纤维后,又将纤维投射到与药物奖赏有关的腹侧苍白球和VTA 。NAc 由核和壳两部分组成,壳部与多巴胺依赖的奖赏效应有关,主要接受VTA 的多巴胺能投射,核部主要接受杏仁核和海马的兴奋性谷氨酸能传入纤维,可能与反复使用药物而引起的持久的细胞变化有关 [7,8]。而起始于VTA 的多巴胺 神经元可将纤维投射到NAc 和其它边缘结构如杏仁核和PFC 等。 皮层-基底节回路也是一个与成瘾有关
炭吸附聚谷氨酸
炭吸附聚谷氨酸是在聚谷氨酸基础上经生物炭处理得到的新型材料，它是一种通过微生物发酵产生的高分子生物聚合物，具有良好的水溶性，高负电性，成膜性，吸水性、缓释性，可生物降解性，对环境安全友好性等特性。炭吸附聚谷氨酸通过微生物在适合的培养基中经深层液体发酵生成聚谷氨酸；再将生物炭置于聚谷氨酸微生物发酵液中，使其进一步发酵生成炭吸附聚谷氨酸。 炭吸附聚谷氨酸的由来：国内外关于聚γ-谷氨酸生产的研究十分活跃，主要集中在生产合成以及聚γ-谷氨酸在工业和医疗上的应用方面，并且以日本和韩国的研究报道居多，但是由于聚谷氨酸特殊的产物性质、微生物发酵产率低以及其代谢机制的不明等原因，导致聚氨酸发酵生产成本过高，国际上成功地实现聚谷氨酸商业化生产的企业并不多。 随着科学技术的不断进步，国内公司通过对聚谷氨酸的不断改进，制备了一种炭吸附聚谷氨酸新型材料，解决了聚谷氨酸在农业应用上持效期短、成本高等问题，有力推动了聚谷氨酸的商业化进程。最近几年，国内某家企业成功实现了炭吸附聚谷氨酸的大规模生产及推广应用，使其聚谷氨酸产品成为防治土壤污染和化肥减量现阶段最受人关注的生物制品之一。农业应用 （1）提高肥料利用率、缓解耐肥性、进行化肥减量 炭吸附聚谷氨酸具有超级亲水性，是养分与根系接触的最佳平台，可以加速作物对肥料等营养的吸收。不管阳离子基团或阴离子基团，只要碰到炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥，即全部呈溶解态，可先贮存吸附，再缓缓释放至土壤中，促进作物对氮、磷、钾及中微量元素的吸收，减少土壤肥料流失和固化，最终提高肥料利用率，缓解耐肥性，减少化肥施用量。 （2）改良土壤、防止土壤板结酸碱化 导致土壤板结的主要原因是黏粒含量过高且有机质含量较低，表土黏粒含量高易板结( 黏韧性强) ，犁底层或心土层黏粒含量高则不利于水分下渗，易发生土壤上层滞水；另外，长期施用化肥、土壤酸化也是导致土壤板结的重要原因。炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥可促进土壤有机质合成，有效补充土壤有机质含量，平衡土壤酸碱值，达到改良土壤、防止土壤板结酸碱化的作用。 （3）促进作物生长、提质增产 炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥可有效提高根系活性，生根、壮根，促进对作物水分和养分的吸收、输送和转化，增强作物的光合作用，促进有机物的合成，从而达到促进植物生长发育、增产等目的；可明显提高作物生长过程中的POD酶、SOD酶和PAL酶等的活性，从而提高作物的抗逆性和抗病性。 （4）抗旱保湿 炭吸附聚谷氨酸具有3000-5000倍超高吸水保水能力，在土壤中有强力的保水力和缓释效果，具有抗旱保墒作用，可明显提高干旱条件下作物的发芽率。 炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥在实验室和田间的示范应用。 （1）室内试验 ①炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥在小麦上的应用 实验方法：将水洗沙与草炭以1:2的比例混匀，填入中号花盆 并压实，在播种前用放置12小时的自来水将土壤浇透。试验设3个处理，3次重复：
发酵过程中谷氨酸含量的测定
发酵过程中谷氨酸含量的测定 发酵过程中谷氨酸含量的测定 [适用对象] 生物工程专业 [实验学时] 8学时 一、实验目的 了解华勃氏呼吸仪的使用方法，熟悉用华勃氏呼吸仪测定谷氨酸含量。 二、实验原理 发酵液中谷氨酸含量的测定，普遍使用华勃氏呼吸仪，利用专一性较高的大肠杆菌L-谷氨酸脱羧酶，在一定温度(37?)、一定pH值(4.8,5.0)和固定容积下，使L-谷氨酸脱羧生成二氧化碳。通过测量反应系统中气体压力的升高，可计算出反应生成的二氧化碳的体积，然后换算成试样中谷氨酸的含量。 三、仪器设备 华氏呼吸仪，1毫升移液管，检压管，反应瓶。 四、相关知识点 大量形成谷氨酸是生产的目的，目前均采用华勃氏呼吸仪测定法。一般从发酵12小时开始，每隔2-4小时测定一次。 五、实验步骤 (一)检压管及反应瓶的准备 将标定完反应瓶常数的检压管及反应瓶磨砂口上的高真空油脂用毛边纸擦试干净，再用棉花用少量二甲苯擦一次，用自来水清洗净后再用稀洗液浸泡约3小时，用自来水洗净，蒸馏水淋洗2次，去水后低温烘干。在检压管下端按上一干净的短橡皮管，橡皮管末 端用玻璃珠塞住。小心将检压管固定在金属板上，在橡皮管内注入检压液。打开三通活塞，旋动螺旋压板，检压液应能上升到最高刻度处，液柱必须连续，不能有气泡，两边高度应一致。
(二)发酵液的稀释 本法要求试样含谷氨酸0.05,0.15,，否则反应生成二氧化碳太多，压力升高太大以致超过检压管刻度而无法读数。一般发酵终了发酵液含谷氨酸6,8,，故应稀释50倍:吸取发酵液2mL，注入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀即可。 (三)加液 分别吸取上述发酵稀释液1mL，pH5.0醋酸-醋酸钠缓冲液0.2mL和蒸馏水 1.0mL，置入反应瓶主室，另吸取0.3mL 2,大肠杆菌谷氨酸脱羧酶液置于反应瓶侧室内，使总体积为2(5mL。主侧二室瓶口均以活塞脂涂沫，旋紧瓶塞，将反应瓶用小弹簧紧固在检压管上，将检压计装在仪器的恒温水浴振荡上 (四)预热 将仪器的电源接通，调节水浴温度为37?，打开三通活塞，旋动螺旋压板，调节液面高度达250mm以上，开启振荡;使在37?水浴中平衡约10分钟。 (五)初读 关闭三通活塞，调节右侧管液面在150mm处，再振荡约5分钟，左侧管液面达到平衡后，记下读数Hl mm。若H1变化较大，则需要重新平衡。 (六)反应 记下H1后，用左手指按紧左侧管口，立即取出检压计迅速将酶液倒入主室内(不要倒入中央小杯里)，稍加摇动后放回水浴中，放开左手指，继续振荡让其反应，20分钟后调节右侧管液面于150mm处，振荡3分钟开始读数，继续振荡3分钟后再读数，直至左侧管液柱不再上升为止。记下反应完的左测管读数H2mm。 (七)空白试验 由于测压结果与环境温度、压力有关，故测定时需同时作一个空白对照。空白对照瓶不将酶液倒入主室反应即可，或者在反应瓶内置入2.5mL蒸馏水代替，同样进行初读和终读，其差值即为空白数H。空白读数之差可为正、负值。