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谷胱甘肽（GSH）是一种含有巯基的小分子肽,由于其具有抗氧化、抗衰老和解毒的功能而被广泛用于食品和药品行业中。近年来,GSH的生产方法主要包括萃取法、化学合成法、酶法以及微生物发酵法。其中微生物发酵法因操作简单、成本低等优势而被广泛应用于工业生产。目前,工业生产GSH主要倾向于酵母菌和大肠杆菌发酵,酵母菌由于其良好的安全性成为发酵生产GSH的首选。然而,自然界中的野生酵母的GSH的表达水平较低,不能满足工业需求。因此,通常会通过诱变的手段来获得高产GSH的突变株。本研究利用新型的诱变技术,常温室压等离子体（Atmospheric and Room Temperature Plasma,ARTP）诱变处理酿酒酵母,筛选出GSH高产菌,并从分子水平探究ARTP诱变酿酒酵母高产GSH机制;随后,通过单因素与响应面优化试验获得最佳培养条件;最后,在酿酒酵母于7.5 L发酵罐发酵过程中利用超声促进GSH的生产,并探究超声对GSH产量的影响机制。本文主要研究内容及结果如下:（1）ARTP诱变选育高产GSH菌株技术及高产机制的初步研究。以酿酒酵母1048作为出发菌株进行ARTP诱变处理。在功率100 W、通气量10 SLM（标况下升每分钟,Standard Liter per Minute）、温度30℃、发射口与载片间距2 mm、处理时间为85 s时,酿酒酵母1048的致死率为90.1%。在该条件下以抗性初筛、摇瓶复筛的方法筛选出GSH高产菌SCZ40,其胞内GSH含量为728.46±7.66mg/100g菌体干重,较出发菌提高了32.74%,且传代稳定。扫描电镜观察酿酒酵母1048与突变菌SCZ40的细胞形态,结果发现突变菌株比起始菌株更长,且突变菌株的表面更粗糙。对出发菌株酿酒酵母1048与突变菌株SCZ40进行了基因组重测序分析发现,相对于出发菌株突变株共产生了311个插入与缺失（InDel）突变,涉及到185个突变基因,78个的KEGG途径。这些KEGG途径中与GSH合成相关的途径有脱氧辅蛋白单加氧酶途径,依赖型异柠檬酸脱氢酶途径和苹果酸脱氢酶途径。说明高产菌可能是通过提供InDel突变和改变与GSH合成途径有关的基因的表达来增加GSH的产生。（2）转录组学分析ARTP诱变提高酿酒酵母胞内GSH含量的机制研究。通过分析差异基因种类及其表达水平探究GSH高产的机制,分析ARTP诱变的机理。结果发现,ARTP诱变处理使GIC1和HSL1的表达量发生改变,这可能是菌体形态发生变化的原因。ARTP诱变上调了ASE1、CLB2、CLB1/2/4/6、CDC5、LTE1和MCD1等基因的表达量,因而可能使酿酒酵母的生长代谢能力得到了提升。ARTP诱变使GSH的前体氨基酸合成通路中关键基因过表达量增加,可能使前体氨基酸的含量增加从而提高了胞内GSH的含量。ARTP诱变下调了基因ENO1/2、ERR1/2/3、FBA1、GPM1、PGI1、PGK1和TDH1/2/3等的表达量,这可能是酵母菌糖酵解/糖异生的生理功能降低的一个重要原因。（3）发酵条件优化及超声对酿酒酵母发酵生产GSH的影响。为进一步提高GSH产量,采用单因素与响应面优化试验相结合的方法获得最佳培养基条件:胰蛋白胨34.98 g/L、酵母粉47.73 g/L、葡萄糖35 g/L、磷酸盐5 g/L、（NH4）2SO44 g/L、MgSO40.12 g/L,优化后GSH的终产量为48.17 mg/L,较优化前提高了36.61%。在7.5 L发酵罐发酵过程利用超声波处理促进GSH的合成,在超声频率为28 k Hz、处理时间36 h（其中1～12 h超声波功率密度为28 W/L、12～36 h功率密度为280 W/L）的超声条件下,总GSH产量达到52.62 mg/L,与未超声相比产量提高了15.6%。其中胞内GSH产量较未超声提高了5.6%,胞外GSH产量较未超声提高了42.71%。检测了发酵过程中菌体量、残糖、溶氧、pH和酶活性的变化,结果发现超声处理后菌体量提高了7.19%、葡糖糖消耗速率提高了53.08%、在发酵终点时溶氧降低了41.67%、PK酶活性降低了90.86%、HK酶活性提高了270.58%、G6PDH酶的活性提高了203.97%。通过倒置荧光显微镜观察,发现胞内Ca2+荧光强度增强,表明超声波使酵母菌细胞膜的通透性提高。挑选与GSH合成相关和与细胞转运相关的13个基因,对其使用qRT-RCR定量分析,结果发现基因GSH1表达量上调1.6倍、CYS3表达量上调1.32倍以及SNQ2的表达量上调2.84倍,超声处理改变了GSH合成通路及细胞膜上的基因,这些基因的突变使得超声处理后GSH的产量提高。通过Logistic和Luedeking-Piret方程分别建立菌体量和GSH生产的发酵动力学模型,模型拟合良好。对模型参数进行比较,发现超声处理后菌种生长参数,GSH的合成参数均显著提高。