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谷胱甘肽（γ-L-glutamyl-L-cysteinyl-glycine，简称GSH）是由L-谷氨酸、L-半胱氨酸和甘氨酸缩合而成的一种含有γ-谷氨酰基和巯基的生物活性三肽化合物。作为一种能够保护细胞抵御外界环境条件刺激和胁迫的重要活性三肽，在生物体内有着多种重要的生理功能，特别是对于维持生物体内适宜的氧化还原环境起着至关重要的作用。谷胱甘肽由于其特殊的功能正在被广泛应用于临床医药、食品工业、体育运动等多种生物研究领域。我国谷胱甘肽完全依赖进口，实现谷胱甘肽的国产化迫在眉睫。目前微生物发酵法是生产GSH工业化的最普遍方法之一，而谷胱甘肽是一种胞内产物，提高细胞培养的密度可以提高GSH浓度。本论文以诱变获得的酿酒酵母突变株YF（ZnCl2r，Ethr）为试验菌株，通过摇瓶发酵、发酵罐补料分批发酵，对突变株高密度发酵生产谷胱甘肽进行研究，研究的主要内容如下：
（1）在摇瓶分批发酵的基础上，对酿酒酵母突变株YF（ZnCl2r，Ethr）进行了5L发酵罐分批发酵试验。确定了发酵罐分批发酵的最佳培养条件为：温度30℃，pH6.0，接种量为20％，搅拌转速为150rpm，通气量为250L/h。
（2）在补料分批操作方式下，分别考察了摇瓶培养、发酵罐培养YF（ZnCl2r，Ethr）对GSH生物合成的影响。确定摇瓶培养条件：初糖10g/L，发酵4h、10h、16h、22h、28h时分别补糖25g/L、15g/L、5g/L、5g/L、5g/L，使总糖达到65g/L，测得细胞干重达12.75g/L，GSH浓度和胞内GSH含量达到76.49mg/L和0.59％。发酵罐初糖浓度20g/L，在发酵12h、18h、21h、24h、27h、30h分别补加葡萄糖22g/L、24g/L、24g/L、24g/L、24g/L、22g/L，使最终总糖达为160g/L，测得细胞干重为30.95g/L，GSH浓度和胞内GSH含量达到68.49mg/L和0.3％。
（3）在摇瓶培养条件下，考察添加L-谷氨酸、甘氨酸和L-半胱氨酸三种前体氨基酸对GSH合成的影响。结果表明L-半胱氨酸对GSH生物合成有影响，而L-谷氨酸和甘氨酸对GSH生物合成的影响不大。在发酵12h添加2mmol/LL-半胱氨酸时，GSH浓度和胞内GSH含量分别为127.19mg/L和1.7％比对照提高了102.3％和126.7％。
（4）研究了L-谷氨酸、甘氨酸和L-半胱氨酸三种氨基酸（摩尔比1：1：1）混合添加对GSH生物合成的影响。在摇瓶培养条件下，当发酵9h添加浓度12mmol/L时，GSH浓度和胞内GSH含量分别为127.53mg/L和1.3％，比对照提高了102.81％和73.33％；在5L发酵罐上，发酵24h一次性添加12mmol/L混合氨基酸，GSH浓度和胞内GSH含量分别为121.73mg/L和0.44％。实验表明补糖与添加前体氨基酸结合，实现了高细胞密度培养与高GSH胞内含量的统一，有利于大幅度提高了目标产物GSH的浓度。
（5）研究了过氧化氢胁迫对细胞合成GSH的影响。实验结果显示，适量浓度的H2O2刺激对细胞合成GSH是有利的。在摇瓶培养方式下，发酵12h添加0.6mmol/LH2O2，GSH浓度和胞内含量分别为73.98和1.08％。将过氧化氢和混合氨基酸结合可以有效的提高GSH浓度，发酵12h添加0.3mmol/LH2O2和18mmol/L混合氨基酸使GSH浓度达到134.75mg/L，GSH含量达到了1.59％。而在5L发酵罐，发酵24h一次性添加12mmol/L混合氨基酸和0.3mmol/L的H2O2，GSH浓度达到124.37mg/L，GSH胞内含量达到0.51％。
（6）初步研究不同抽提方法对酿酒酵母谷胱甘肽提取的影响，结果表明微波法和热水法是较好的方法，分别对这两种方法进行了单因素及正交试验分析，确定了两种方法的最优抽提条件。微波法为：时间150s，火力为中高火，料液比1：160；热水法为：料液比1：320，抽提时间10min，温度为85℃。通过对两种优化方案的对比试验，确定微波法是抽提谷胱甘肽更好的方法，优化后谷胱甘肽的提取率提高了11.74％。将提取的谷胱甘肽采用X-射线衍射方法分析，表明谷胱甘肽晶体纯度较高，为谷胱甘肽的进一步纯化提供参考。