还原型谷胱甘肽的研究进展
摘要：谷胱甘肽是生物体内最重要的低分子活性巯基化合物之一，还原型谷胱甘肽临床用于治疗肝脏疾病、肿瘤、氧中毒、衰老和内分泌疾病等。本文对还原型谷胱甘肽的结构、生理功能、应用和生产的研究进展作一综述。
关键词：还原型谷胱甘肽；结构；功能；生产
中图分类号：Q516文献标识码：A文章编号：1672-979X(2009)01-0069-03
Research Advance on Reduced Glutathione
HU Sheng-yao1, NIE Zhi-yan1, YUAN Qin-sheng2*
(1. Shanghai Medical Workers College, Shanghai 200237, China; 2. State Key Laboratory of Bioreactor Engineering, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China)
, 百拇医药
Abstract：Glutathione is one of the most important low-molecular-mass thiols in organisms. Reduced glutathione is used for liver diseases, tumor, oxygen toxicity, senescence and endocrine diseases in clinical practice. This paper summarizes the progress on the structure, physiological function, application and production of reduced glutathione.
Key words：reduced glutathione; structure; function; production
谷胱甘肽(glutathione)广泛存在于动植物和微生物中，是生物体内最重要的非蛋白巯基化合物之一，具有还原型(GSH)和氧化型(GSSG)，生物体内大量存在并起主要作用的是GSH。GSH广泛用于治疗肝脏疾病、肿瘤、氧中毒、衰老和内分泌疾病，并作为生物活性添加剂及抗氧化剂用于食品领域。
, 百拇医药
1GSH的结构特征
GSH由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸通过肽键形成，分子中有一特殊的γ-肽键，即由谷氨酸的γ-COOH与半胱氨酸的α-NH2缩合成的肽键，它不同于蛋白质分子中的普通肽键。GSH为白色晶体，易溶于水、低浓度乙醇水溶液、液氨和二甲基甲酰胺。2分子GSH脱氢后以二硫键相连形成氧化型谷胱甘肽(GSSG)，又称谷胱甘肽二硫化物，多以水合物形式存在，是溶于水的白色晶体。
2 GSH的生理功能和应用
GSH分子含有γ-谷氨酰基和活性巯基，是GSH许多重要生理功能的结构基础[1]。GSH在红细胞中作为巯基缓冲剂存在，维持血红蛋白和其它红细胞蛋白质的半胱氨酸残基处于还原状态。GSH还广泛存在于其它正常细胞中，有很强的亲和力，能与多种化学物质及其代谢物结合，清除体内氧自由基及其它自由基，具有保护肝细胞膜、促进肝酶活性、抗氧化、解毒等作用，是人体细胞内的主要代谢调节物质[2-5]。GSH还在蛋白质和DNA合成、物质运输、酶活性、新陈代谢及细胞保护等生物学功能中起着直接或间接的作用。它还是许多酶反应的辅基，可作为抗氧化剂保护生物分子蛋白的巯基，清除体内过多的自由基，参与体内三羧酸循环及糖代谢，具有解毒、预防糖尿病、癌症及消除疲劳等作用[6]。
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GSH广泛应用于食品领域，如加入酸奶和婴儿食品起类似维生素C的稳定作用；防止水果罐头水果褐变；在面制品中起还原和强化氨基酸作用；缩短面包混揉时间[7]；GSH在与谷氨酸钠、核酸系呈味物质或其混合物共存时具有肉类风味；GSH可抑制肉食类、鱼类和海鲜类食品的核酸分解，延长保鲜期以及提高奶酪质量，防止酪蛋白褐变。
3GSH的生产方法
3.1化学合成法[8]
随着多肽合成技术的日趋成熟，现已能用化学合成法合成GSH，但由于活性产物不易分离，需要化学拆分，产品纯度不高而难以推广。
3.2从谷物胚芽中提取GSH
谷物胚芽特别是小麦胚芽中含有大量GSH。早在1940年代，人们就通过沉淀蛋白质从麦胚粗提GSH；1950年代初，利用有机溶剂从胚芽中抽提GSH。随后又有应用淀粉酶、蛋白酶和高效膜分离技术简化操作工艺，提高收率。一般的工艺流程为：提取—盐析—离子交换(或膜分离)—浓缩—结晶。此法GSH得率低、成本高、有机溶剂污染严重、纯度不高，而且消耗大量粮食，现已很少使用。
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3.3微生物发酵生产GSH
微生物细胞内含有谷胱甘肽，且发酵周期短、操作简单、成本低。基本工艺为：发酵—细胞破碎—提取分离—GSH。
GSH在细胞内特殊的生理功能使其对自身合成产生反馈抑制，用诱变手段减弱或消除这种反馈抑制非常重要。近年颇受重视的是将编码GSH合成酶系的基因克隆到大肠杆菌或酵母中。
3.3.1E.coli基因重组E.coli菌种细胞中GSH含量虽较酵母少，但它的遗传背景清楚、简单，基因操作方便，菌体繁殖较快。为了消除GSH对GSH合成酶Ⅰ(GSH-I)的反馈抑制，Murata[9]从E.coli中筛选了1株GSH-Ⅰ脱敏的突变株，从中克隆了GSH-Ⅰ基因(gshⅠ)并在E.coli BRC912表达，使此株GSH合成活性大为提高，产量达4.81 μmol/g(湿细胞)。GSH-Ⅰ活性提高后，GSH-Ⅱ就成了合成GSH的限速酶。沈立新等[10]构建了含有gshⅠ和GSH-Ⅱ基因(gshⅡ)的重组质粒，分别转入E.coli细胞，分步进行γ-谷氨酰半胱氨酸和谷胱甘肽的合成，合成率达3.78 g/L，比同时转入的合成率高42.1 %，既解决了GSH-Ⅰ和GSH-Ⅱ在同一菌株中克隆表达相互影响的矛盾，又解决了GSH对GH-Ⅰ的反馈抑制，降低了ADP对第二步反应的抑制程度。
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3.3.2酵母基因重组酵母糖酵解产生的ATP是GSH合成过程中不可少的能量供体。利用基因工程手段增加酵母中GSH合成酶系活性是提高GSH合成率的另一有效途径。Tazuka等[11]将E.coli B中gshⅠ基因片段与S.cerevisiae 98的1个启动子融合，融合的GSH-Ⅰ在酵母中表达，结果GSH-Ⅰ活性和GSH的含量分别提高了100多倍和3倍多。Christine[12]将带有gshI、gshII各1个拷贝的质粒PINE III转化入啤酒酵母，GSH产量达到细胞总干重的1.8 %，大大高于对照菌株。此外，通过优化菌株的培养表达条件也可提高GSH产量。有研究通过反馈控制乙醇浓度流加葡萄糖，利用正交试验设计优化发酵后期添加3种氨基酸配比和浓度，进行酿酒酵母T65补料分批发酵生产GSH，产量达到2.19 g/L[13-15]。卫功元等[16-18]研究了温度、pH、溶氧和补料流加速度对产朊假丝酵母生产GSH的影响，发现较高温度对细胞生长有促进作用，较低温度则更有利于提高GSH产量，pH 5.5时对细胞生长和GSH合成均最佳，恒溶氧控制发酵可明显提高细胞干重和GSH产量，当恒溶氧浓度35 %时，二者的提高幅度可分别达到22 %和30 %，指数流加是较理想的补料方式。经优化培养，GSH产量达到857.2 mg/L。
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除E.Coli和酵母外，傅瑞燕等[19]构建了重组乳酸乳球菌生产GSH，用乳酸链球菌素诱导4 h后，胞内GSH含量达到358 nmol/mg蛋白质。
3.4酶工程法合成GSH
用分离提取的酶或游离细胞进行催化反应，减少了细胞代谢副产物对分离提取的影响，简化了下游工艺。早期研究中用去污剂和溶壁酶处理啤酒酵母增大细胞的通透性，加入含有葡萄糖、谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸等前体的反应液，GSH产量大大增高，达9.06 g/L。也有人将经甲苯通透处理后的重组E.coli与干酵母细胞一起加入反应体系，GSH含量达5 mg/mL。由于游离酶难以重复使用，并影响产物的分离提取，故用固定化酶催化合成GSH。将自溶后的啤酒酵母分离出GSH合成酶，用聚丙烯酰胺凝胶包埋后加入反应液，半胱氨酸转化率为87 ％（游离酶为47 ％），且稳定性提高。
用固定化细胞法具有特定的优势，这是因为：（1）GSH合成酶是双酶体系，酶的分离提取更加繁琐，用固定化细胞催化合成GSH避免了繁杂的酶分离过程；（2）GSH合成过程需ATP作能量供体，实际生产过程中不可能直接加入ATP，而且ATP利用后生成的ADP对GSH-Ⅰ及GSH-Ⅱ有抑制作用，因此，提供合适的ATP再生体系无论从经济角度还是从酶反应角度均较为合理。ATP再生由酶系完成，固定化细胞可以利用相应菌株细胞内的ATP再生酶系和GSH合成酶系，通过偶联或与其它GSH合成酶活性较高菌株固定化细胞的种间联合成GSH，其优势是固定化酶法合成GSH无法比拟的。
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谢雷波等[20]将S.cerevisiae TB6用卡拉胶与魔芋粉混合载体固定合成谷胱甘肽，在pH 7.0，37 ℃，磷酸盐缓冲液0.1 %的条件下反应6 h，固定化细胞合成GSH产量为550 mg/L。
与固定化酵母生产GSH相比，含GSH合成酶系的重组E.coli具有稳定性好、成本低廉等优点，但须解决GSH合成过程中ATP再生的问题。已有许多ATP再生方法和GSH酶反应偶联合成GSH。利用E.coli细胞的乙酸激酶和GSH合成酶系，以乙酰磷酸为磷酸供体将ADP等再生为ATP，合成GSH，偶联效果较好。但乙酰磷酸成本较高且不稳定，难以工业化生产。沈立新等[21]用卡拉胶固定E.coli生产GSH，优化条件下罐式反应器GSH的产量为 0.84 g/L，稳定性较好；此外，与酵母生产ATP体系相偶联的共固定化体系在填充床中反应，GSH合成量达1.24 g/L，收率比直接加入ATP提高24.2 %。童群义等[22]将E.coli与啤酒酵母用PVA-卡拉胶混合载体固定生产GSH，比单一固定化E.coli或单一固定化啤酒酵母效果好，但GSH合成无明显提高。主要是由于偶联体系在磷酸盐缓冲液浓度的不协调性引起的，再生ATP的高浓度磷酸盐缓冲液对GSH合成酶系产生抑制作用；而且ADP、ATP在E.coli和酵母两体系间的传递受到限制，也影响了偶联体系GSH合成效率。
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目前国内外常用的GSH工业生产方法是酵母发酵法，工艺较成熟，但产量有待提高。与ATP再生体系偶联合成GSH，乙酰激酶尽管效率较高，但乙酰磷酸的高价格及稳定性限制了此法的产业化；酵母糖酵解途径成本低廉，虽在胞二磷胆碱和NADP的合成方面获得成功，但合成GSH的效率较低，主要是ATP再生反应效率不高，反应条件与GSH酶系催化合成GSH的条件不协调以及由此造成的成本较高限制了此方法潜力的发挥。
4结语和展望
由于GSH应用广泛，有关GSH的研究报道很多，但大都是GSH生物体内生理功能的体现及用于疾病治疗等内容。目前GSH价格高，使其推广应用受到限制。尽管日本已实现了酵母发酵法制备GSH的产业化，并已将研究结果以专利形式公布，但是如何提高发酵法生产GSH的产量，降低生产成本仍有一些问题需要研究：（1）选育性能良好的GSH高产菌株或通过重组DNA技术构建基因工程菌合成GSH；（2）环境条件（温度、pH、溶氧等）和培养基成分对GSH生产的影响及其发酵动力学规律；（3）GSH生产菌株高密度培养过程中各种关键因素（如CO2抑制和O2供给等）的解决；（4）如何使胞内合成的GSH分泌至胞外，解决胞内GSH高积累产生的反馈抑制；（5）建立和优化发酵调控策略，利用多尺度参数实现GSH生产过程的优化控制；（6）进一步建立和优化分离纯化工艺，提高GSH产率。
, 百拇医药
参考文献
[1]Franco R, Schoneveld O J, Pappa A, et al. The central role of glutathione in the pathophysiology of human diseases[J]. Arch Physiol Biochem, 2007, 113(4-5): 234-258.
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[17] 卫功元，李寅，堵国成，等. 温度对谷胱甘肽分批发酵的影响及动力学模型[J]. 生物工程学报，2003，19（3）：358-363.
[18] 卫功元，李寅，堵国成，等. 产朊假丝酵母流加发酵法生产谷胱甘肽[J]. 过程工程学报，2005，5（3）：327-331.
[19] 傅瑞燕，陈坚，李寅. 构建重组乳酸乳球菌生产谷胱甘肽[J]. 生物加工过程，2004，2（2）：30-35.
[20] 谢雷波，段学辉，王锦，等. κ-卡拉胶与魔芋粉混合载体固定酵母细胞生物合成谷胱甘肽[J]. 南昌大学学报（工科版），2006，28（1）：19-22.
[21] 沈立新，魏东芝，张嗣良，等. 固定化E.coli BL21(pTrc-gsh)细胞催化合成谷胱甘肽[J]. 华东理工大学学报，2002，28（1）：24-27.
[22] 童群义，陈坚，堵国成，等. PVA-卡拉胶混合载体固定化大肠杆菌-酵母菌混合体系生产谷胱甘肽[J]. 工业微生物，2000，30（4）：1-5.
, 百拇医药(胡圣尧 聂志妍 袁勤生)
关键词：还原型谷胱甘肽；结构；功能；生产
中图分类号：Q516文献标识码：A文章编号：1672-979X(2009)01-0069-03
Research Advance on Reduced Glutathione
HU Sheng-yao1, NIE Zhi-yan1, YUAN Qin-sheng2*
(1. Shanghai Medical Workers College, Shanghai 200237, China; 2. State Key Laboratory of Bioreactor Engineering, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China)
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Abstract：Glutathione is one of the most important low-molecular-mass thiols in organisms. Reduced glutathione is used for liver diseases, tumor, oxygen toxicity, senescence and endocrine diseases in clinical practice. This paper summarizes the progress on the structure, physiological function, application and production of reduced glutathione.
Key words：reduced glutathione; structure; function; production
谷胱甘肽(glutathione)广泛存在于动植物和微生物中，是生物体内最重要的非蛋白巯基化合物之一，具有还原型(GSH)和氧化型(GSSG)，生物体内大量存在并起主要作用的是GSH。GSH广泛用于治疗肝脏疾病、肿瘤、氧中毒、衰老和内分泌疾病，并作为生物活性添加剂及抗氧化剂用于食品领域。
, 百拇医药
1GSH的结构特征
GSH由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸通过肽键形成，分子中有一特殊的γ-肽键，即由谷氨酸的γ-COOH与半胱氨酸的α-NH2缩合成的肽键，它不同于蛋白质分子中的普通肽键。GSH为白色晶体，易溶于水、低浓度乙醇水溶液、液氨和二甲基甲酰胺。2分子GSH脱氢后以二硫键相连形成氧化型谷胱甘肽(GSSG)，又称谷胱甘肽二硫化物，多以水合物形式存在，是溶于水的白色晶体。
2 GSH的生理功能和应用
GSH分子含有γ-谷氨酰基和活性巯基，是GSH许多重要生理功能的结构基础[1]。GSH在红细胞中作为巯基缓冲剂存在，维持血红蛋白和其它红细胞蛋白质的半胱氨酸残基处于还原状态。GSH还广泛存在于其它正常细胞中，有很强的亲和力，能与多种化学物质及其代谢物结合，清除体内氧自由基及其它自由基，具有保护肝细胞膜、促进肝酶活性、抗氧化、解毒等作用，是人体细胞内的主要代谢调节物质[2-5]。GSH还在蛋白质和DNA合成、物质运输、酶活性、新陈代谢及细胞保护等生物学功能中起着直接或间接的作用。它还是许多酶反应的辅基，可作为抗氧化剂保护生物分子蛋白的巯基，清除体内过多的自由基，参与体内三羧酸循环及糖代谢，具有解毒、预防糖尿病、癌症及消除疲劳等作用[6]。
, http://www.100md.com
GSH广泛应用于食品领域，如加入酸奶和婴儿食品起类似维生素C的稳定作用；防止水果罐头水果褐变；在面制品中起还原和强化氨基酸作用；缩短面包混揉时间[7]；GSH在与谷氨酸钠、核酸系呈味物质或其混合物共存时具有肉类风味；GSH可抑制肉食类、鱼类和海鲜类食品的核酸分解，延长保鲜期以及提高奶酪质量，防止酪蛋白褐变。
3GSH的生产方法
3.1化学合成法[8]
随着多肽合成技术的日趋成熟，现已能用化学合成法合成GSH，但由于活性产物不易分离，需要化学拆分，产品纯度不高而难以推广。
3.2从谷物胚芽中提取GSH
谷物胚芽特别是小麦胚芽中含有大量GSH。早在1940年代，人们就通过沉淀蛋白质从麦胚粗提GSH；1950年代初，利用有机溶剂从胚芽中抽提GSH。随后又有应用淀粉酶、蛋白酶和高效膜分离技术简化操作工艺，提高收率。一般的工艺流程为：提取—盐析—离子交换(或膜分离)—浓缩—结晶。此法GSH得率低、成本高、有机溶剂污染严重、纯度不高，而且消耗大量粮食，现已很少使用。
, 百拇医药
3.3微生物发酵生产GSH
微生物细胞内含有谷胱甘肽，且发酵周期短、操作简单、成本低。基本工艺为：发酵—细胞破碎—提取分离—GSH。
GSH在细胞内特殊的生理功能使其对自身合成产生反馈抑制，用诱变手段减弱或消除这种反馈抑制非常重要。近年颇受重视的是将编码GSH合成酶系的基因克隆到大肠杆菌或酵母中。
3.3.1E.coli基因重组E.coli菌种细胞中GSH含量虽较酵母少，但它的遗传背景清楚、简单，基因操作方便，菌体繁殖较快。为了消除GSH对GSH合成酶Ⅰ(GSH-I)的反馈抑制，Murata[9]从E.coli中筛选了1株GSH-Ⅰ脱敏的突变株，从中克隆了GSH-Ⅰ基因(gshⅠ)并在E.coli BRC912表达，使此株GSH合成活性大为提高，产量达4.81 μmol/g(湿细胞)。GSH-Ⅰ活性提高后，GSH-Ⅱ就成了合成GSH的限速酶。沈立新等[10]构建了含有gshⅠ和GSH-Ⅱ基因(gshⅡ)的重组质粒，分别转入E.coli细胞，分步进行γ-谷氨酰半胱氨酸和谷胱甘肽的合成，合成率达3.78 g/L，比同时转入的合成率高42.1 %，既解决了GSH-Ⅰ和GSH-Ⅱ在同一菌株中克隆表达相互影响的矛盾，又解决了GSH对GH-Ⅰ的反馈抑制，降低了ADP对第二步反应的抑制程度。
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3.3.2酵母基因重组酵母糖酵解产生的ATP是GSH合成过程中不可少的能量供体。利用基因工程手段增加酵母中GSH合成酶系活性是提高GSH合成率的另一有效途径。Tazuka等[11]将E.coli B中gshⅠ基因片段与S.cerevisiae 98的1个启动子融合，融合的GSH-Ⅰ在酵母中表达，结果GSH-Ⅰ活性和GSH的含量分别提高了100多倍和3倍多。Christine[12]将带有gshI、gshII各1个拷贝的质粒PINE III转化入啤酒酵母，GSH产量达到细胞总干重的1.8 %，大大高于对照菌株。此外，通过优化菌株的培养表达条件也可提高GSH产量。有研究通过反馈控制乙醇浓度流加葡萄糖，利用正交试验设计优化发酵后期添加3种氨基酸配比和浓度，进行酿酒酵母T65补料分批发酵生产GSH，产量达到2.19 g/L[13-15]。卫功元等[16-18]研究了温度、pH、溶氧和补料流加速度对产朊假丝酵母生产GSH的影响，发现较高温度对细胞生长有促进作用，较低温度则更有利于提高GSH产量，pH 5.5时对细胞生长和GSH合成均最佳，恒溶氧控制发酵可明显提高细胞干重和GSH产量，当恒溶氧浓度35 %时，二者的提高幅度可分别达到22 %和30 %，指数流加是较理想的补料方式。经优化培养，GSH产量达到857.2 mg/L。
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除E.Coli和酵母外，傅瑞燕等[19]构建了重组乳酸乳球菌生产GSH，用乳酸链球菌素诱导4 h后，胞内GSH含量达到358 nmol/mg蛋白质。
3.4酶工程法合成GSH
用分离提取的酶或游离细胞进行催化反应，减少了细胞代谢副产物对分离提取的影响，简化了下游工艺。早期研究中用去污剂和溶壁酶处理啤酒酵母增大细胞的通透性，加入含有葡萄糖、谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸等前体的反应液，GSH产量大大增高，达9.06 g/L。也有人将经甲苯通透处理后的重组E.coli与干酵母细胞一起加入反应体系，GSH含量达5 mg/mL。由于游离酶难以重复使用，并影响产物的分离提取，故用固定化酶催化合成GSH。将自溶后的啤酒酵母分离出GSH合成酶，用聚丙烯酰胺凝胶包埋后加入反应液，半胱氨酸转化率为87 ％（游离酶为47 ％），且稳定性提高。
用固定化细胞法具有特定的优势，这是因为：（1）GSH合成酶是双酶体系，酶的分离提取更加繁琐，用固定化细胞催化合成GSH避免了繁杂的酶分离过程；（2）GSH合成过程需ATP作能量供体，实际生产过程中不可能直接加入ATP，而且ATP利用后生成的ADP对GSH-Ⅰ及GSH-Ⅱ有抑制作用，因此，提供合适的ATP再生体系无论从经济角度还是从酶反应角度均较为合理。ATP再生由酶系完成，固定化细胞可以利用相应菌株细胞内的ATP再生酶系和GSH合成酶系，通过偶联或与其它GSH合成酶活性较高菌株固定化细胞的种间联合成GSH，其优势是固定化酶法合成GSH无法比拟的。
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谢雷波等[20]将S.cerevisiae TB6用卡拉胶与魔芋粉混合载体固定合成谷胱甘肽，在pH 7.0，37 ℃，磷酸盐缓冲液0.1 %的条件下反应6 h，固定化细胞合成GSH产量为550 mg/L。
与固定化酵母生产GSH相比，含GSH合成酶系的重组E.coli具有稳定性好、成本低廉等优点，但须解决GSH合成过程中ATP再生的问题。已有许多ATP再生方法和GSH酶反应偶联合成GSH。利用E.coli细胞的乙酸激酶和GSH合成酶系，以乙酰磷酸为磷酸供体将ADP等再生为ATP，合成GSH，偶联效果较好。但乙酰磷酸成本较高且不稳定，难以工业化生产。沈立新等[21]用卡拉胶固定E.coli生产GSH，优化条件下罐式反应器GSH的产量为 0.84 g/L，稳定性较好；此外，与酵母生产ATP体系相偶联的共固定化体系在填充床中反应，GSH合成量达1.24 g/L，收率比直接加入ATP提高24.2 %。童群义等[22]将E.coli与啤酒酵母用PVA-卡拉胶混合载体固定生产GSH，比单一固定化E.coli或单一固定化啤酒酵母效果好，但GSH合成无明显提高。主要是由于偶联体系在磷酸盐缓冲液浓度的不协调性引起的，再生ATP的高浓度磷酸盐缓冲液对GSH合成酶系产生抑制作用；而且ADP、ATP在E.coli和酵母两体系间的传递受到限制，也影响了偶联体系GSH合成效率。
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目前国内外常用的GSH工业生产方法是酵母发酵法，工艺较成熟，但产量有待提高。与ATP再生体系偶联合成GSH，乙酰激酶尽管效率较高，但乙酰磷酸的高价格及稳定性限制了此法的产业化；酵母糖酵解途径成本低廉，虽在胞二磷胆碱和NADP的合成方面获得成功，但合成GSH的效率较低，主要是ATP再生反应效率不高，反应条件与GSH酶系催化合成GSH的条件不协调以及由此造成的成本较高限制了此方法潜力的发挥。
4结语和展望
由于GSH应用广泛，有关GSH的研究报道很多，但大都是GSH生物体内生理功能的体现及用于疾病治疗等内容。目前GSH价格高，使其推广应用受到限制。尽管日本已实现了酵母发酵法制备GSH的产业化，并已将研究结果以专利形式公布，但是如何提高发酵法生产GSH的产量，降低生产成本仍有一些问题需要研究：（1）选育性能良好的GSH高产菌株或通过重组DNA技术构建基因工程菌合成GSH；（2）环境条件（温度、pH、溶氧等）和培养基成分对GSH生产的影响及其发酵动力学规律；（3）GSH生产菌株高密度培养过程中各种关键因素（如CO2抑制和O2供给等）的解决；（4）如何使胞内合成的GSH分泌至胞外，解决胞内GSH高积累产生的反馈抑制；（5）建立和优化发酵调控策略，利用多尺度参数实现GSH生产过程的优化控制；（6）进一步建立和优化分离纯化工艺，提高GSH产率。
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参考文献
[1]Franco R, Schoneveld O J, Pappa A, et al. The central role of glutathione in the pathophysiology of human diseases[J]. Arch Physiol Biochem, 2007, 113(4-5): 234-258.
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