Rus / Eng


ISSN 2074-9414 (Print)

ISSN 2313-1748 (Online)
Свидетельство о регистрации
ЭЛ № ФС 77 - 72312 от 1.02.2018 г.

Ответственная за выпуск:
Кирякова Алёна Алексеевна

Учредитель и издатель:
ФГБОУ ВО «Кемеровский
государственный университет»
https://kemsu.ru/

Главный редактор сетевого издания:
Просеков Александр Юрьевич

Контакты:
650000, г. Кемерово, ул. Красная, 6
тел.: +7 (3842) 58-80-24
e-mail: fptt@kemsu.ru,
food-kemtipp@yandex.ru,
fptt98@gmail.com

Подписаться на рассылку содержания свежего номера

Отправить рукопись 
Информация о статье

Количество просмотров: 288

Название статьи ДРОЖЖИ – ПРОДУЦЕНТЫ ГЛУТАТИОНА
Авторы

Меледина Т.В., д-р техн. наук, профессор факультета пищевых биотехнологий и инженерии, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет ИТМО», tatiana.meledina@yandex.ru

Морозов А.А., аспирант факультета пищевых биотехнологий и инженерии, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет ИТМО», artemamor@mail.ru

Давыденко С.Г., канд. биол. наук, руководитель направления развития биотехнологических процессов, ООО «Пивоваренная компания «Балтика», Davydenko@baltika.com

Терновской Г.В., канд. техн. наук, генеральный директор, ООО «РУСХЛЕБ», grigoriy.ternovskoy@ruhleb.ru

Рубрика Биотехнология
Год 2020 Номер журнала 1 УДК 663.12
DOI 10.21603/2074-9414-2020-1-140-148
Аннотация Введение. Дрожжи – быстрорастущие одноклеточные организмы, а также недорогой источник различных биологически активных веществ, включая глутатион (GSH) – один из важных антиоксидантов. Антиоксидантные свойства обуславливаются наличием сульфгидрильной группы. Мировая потребность в глутатионе по оценкам экспертов в 2019 году превысит 9 млрд. долларов США за счет продажи не только чистого кристаллизованного глутатиона, но и дрожжевых экстрактов, обогащенных глутатионом. В статье проведен анализ отечественных и зарубежных исследований по содержанию глутатиона в дрожжах, способах его биосинтеза и антиоксидантных свойствах.
Результаты и их обсуждение. В диких штаммах дрожжей содержание глутатиона колеблется от 0,1 до 1 % на абсолютно сухую биомассу (АСБ). В основе ферментативного способа накопления глутатиона лежат оптимизация питательной среды и использование прекурсоров глутатиона (цистеина, глутаминовой кислоты и глицина). Применение данного способа в определенных условиях культивирования позволяет двукратно увеличить содержание внутриклеточного глутатиона. Использование методов ненаправленного мутагенеза способно увеличить синтез глутатиона до 5 % в отдельных мутантных штаммах, хотя механизм синтеза в таких условиях не всегда полностью понятен. Однако при направленном изменении генома образуется, например, 2,27 % глутатиона на АСБ. Кроме того, уровень глутатиона в клетках возрастает под действием некоторых физических факторов. Например, при воздействии на дрожжи магнитного поля наблюдается повышение биосинтеза глутатиона на 39 %.
Выводы. В результате проведенного обзора литературы в статье продемонстрировано влияние технологических характеристик культивирования, а также биотехнологических свойств дрожжей Saccharomyces cerevisiae на процесс накопления глутатиона.
Ключевые слова Грибы, Saccharomyces cerevisiae, олигопептиды, культивирование, антиоксидантная активность
Информация о статье Дата поступления 31 октября 2019 года
Дата принятия в печать 23 марта 2020 года
Дата онлайн-размещения 25 марта 2020 года
Выходные данные статьи Дрожжи – продуценты глутатиона / Т. В. Меледина, А. А. Морозов, С. Г. Давыденко [и др.] // Техника и технология пищевых производств. – 2020. – Т. 50, № 1. – С. 140–148.
Загрузить полный текст статьи
Список цитируемой литературы
  • The stimulatory effects of Tryptophan and yeast on yield and nutrient status of Wheat plants (Triticum aestivum) grown in newly reclaimed soil / F. M. Manal, A. T. Thalooth, R. E. Y. Essa [et al.] // Middle East Journal of Agriculture Research. – 2018. – Vol. 7, № 1. – P. 27–33.
  • Chang, C.-L. Antiobesity effect of brewer’s yeast biomass in animal model / C.-L. Chang, T.-H. Kao // Journal of Functional Foods. – 2019. – Vol. 55. – P. 255–262. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jff.2019.02.027.
  • Wu, G. Amino Acids: Biochemistry and Nutrition / G. Wu. – New York : CRC Press, 2013. – P. 140–150.
  • Alanazi, A. M. Chapter two – glutathione / A. M. Alanazi, G. A. E. Mostafa, A. A. Al-Badr // Profiles of Drug Substances, Excipients and Related Methodology. – 2015. – Vol. 40. – P. 43–158. DOI: https://doi.org/10.1016/bs.podrm.2015.02.001.
  • Enrichment of cookies with glutathione by inactive yeast cells (Saccharomyces cerevisiae): Physicochemical and functional properties / S. Oztürk, I. Cerit, S. Mutlu [et al.] // Journal of Cereal Science. – 2017. – Vol. 78. – P. 19–24. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcs.2017.06.019.
  • Penninckx, M. J. An overview on glutathione in Saccharomyces versus non-conventional yeasts / M. J. Penninckx // FEMS Yeast Research. – 2002. – Vol. 2, № 3. – P. 295–305. DOI: https://doi.org/10.1016/S1567-1356(02)00081-8.
  • Drying effects on the antioxidant properties of tomatoes and ginger / O. A. Gümüsay, A. A. Borazan, N. Ercal [et al.] // Food Chemistry. – 2015. – Vol. 173. – P. 156–162. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.09.162.
  • Identification and characterization of genes involved in glutathione production in yeast / T. Suzuki, A. Yokoyama, T. Tsuji [et al.] // Journal of Bioscience and Bioengineering. – 2011. – Vol. 112, № 2. – P. 107–113. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jbiosc.2011.04.007.
  • Кулаева, О. А. Анализ изменения экспрессии генов, кодирующих ключевые ферменты детоксикации кадмия в симбиотических клубеньках гороха / О. А. Кулаева, В. Е. Цыганов // Экологическая генетика. – 2014. – Т. 12, № 2. – С. 13–22.
  • Lu, S. C. Regulation of glutathione synthesis / S. C. Lu // Molecular Aspects of Medicine. – 2009. – Vol. 30, № 1–2. – P. 42–59. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mam.2008.05.005.
  • Никитин, А. В. Роль ферментативной активности в формировании окислительного стресса у больных бронхиальной астмой. (обзор литературы) / А. В. Никитин, М. А. Золотарева // Вестник новых медицинских технологий. – 2013. – Т. 20, № 2. – C. 165–169.
  • Lu, S. C. Glutathione synthesis / S. C. Lu // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – General Subjects. – 2013. – Vol. 1830, № 5. – P. 3143–3153. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2012.09.008.
  • Li, Y. Glutathione: a review on biotechnological production / Y. Li, G. Wei, J. Chen // Applied Microbiology and Biotechnology. – 2004. – Vol. 66, № 3. – P. 233–242. DOI: https://doi.org/10.1007/s00253-004-1751-y.
  • Li, W. Enzymatic synthesis of glutathione using yeast cells in two-stage reaction / W. Li, Z. Li, Q. Ye // Bioprocess and Biosystems Engineering. – 2010. – Vol. 33, № 6. – P. 675–682. DOI: https://doi.org/10.1007/s00449-009-0361-6.
  • Annemüller, G. The yeast in the brewery. Management. Pure yeast cultures. Propagation / G. Annemüller, H.-J. Manger, P. Lietz // Berlin : VLB Berlin, 2011. – 440 p.
  • Engineering glutathione biosynthesis of Saccharomyces cerevisiae increases robustness to inhibitors in pretreated lignocellulosic materials / M. Ask, V. Mapelli, H. Höck [et al.] // Microbial Cell Factories. – 2013. – Vol. 12, № 1. DOI: https://doi.org/10.1186/1475-2859-12-87.
  • Enhancement of the glutathione production by mutated yeast strains and its potential as food supplement and preservative / G. M. Hamad, T. H. Taha, A. M. Alshehri [et al.] // 2018. – Vol. 13, № 1. – P. 28–36. DOI: https://doi.org/10.3923/jm.2018.28.36.
  • Construction of self-cloning industrial brewing yeast with high-glutathione and low-diacetyl production / Z.-Y. Wang, X.-P. He, N. Liu [et al.] // International Journal of Food Science and Technology. – 2008. – Vol. 4, № 6. – P. 989–994. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2007.01546.x.
  • Nanofiltration concentration of extracellular glutathione produced by engineered Saccharomyces cerevisiae / K. Sasaki, K. Y. Hara, H. Kawaguchi [et al.] // Journal of Bioscience and Bioengineering. – 2016. – Vol. 121, № 1. – P. 96–100. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jbiosc.2015.05.013.
  • Glutathione production from mannan-based bioresource by mannanase/mannosidase expressing Saccharomyces cerevisiae / A. Prima, K. Y. Hara, A. C. Djohan [et al.] // Bioresource Technology. – 2017. – Vol. 245. – P. 1400–1406. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.05.190.
  • Anschau, A. A cost effective fermentative production of glutathione by Saccharomyces cerevisiae with cane molasses and glycerol / A. Anschau, L. O. dos Santos, R. M. Alegre // Brazilian Archives of Biology and Technology. – 2013. – Vol. 56, № 5. – P. 849–857. DOI: https://doi.org/10.1590/S1516-89132013000500017.
  • Optimal fermentation conditions for enhanced glutathione production by Saccharomyces cerevisiae FF-8 / J.-Y. Cha, J.-C. Park, B.-S. Jeon [et al.] // Journal of Microbiology. – 2004. – Vol. 42, № 1. – P. 51–55.
  • Medium optimization based on yeast’s elemental composition for glutathione production in Saccharomyces cerevisiae / M. Schmacht, E. Lorenz, U. Stahl [et al.] // Journal of Bioscience and Bioengineering. – 2017. – Vol. 123, № 5. – P. 555–561. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jbiosc.2016.12.011.
  • Musatti, A. Post-fermentative production of glutathione by baker’s yeast (S. cerevisiae) in compressed and dried forms / A. Musatti, M. Manzoni, M. Rollini // New Biotechnology. – 2013. – Vol. 30, № 2. – P. 219–226. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nbt.2012.05.024.
  • Effects of magnetic fields on biomass and glutathione production by the yeast Saccharomyces cerevisiae / L. O. Santos, R. M. Alegre, C. Garcia-Diego [et al.] // Process Biochemistry. – 2010. – Vol. 45, № 8. – P. 1362–1367. DOI: https://doi.org/10.1016/j.procbio.2010.05.008.
  • Шарипов, К. О. Изучение содержания глутатиона в дрожжах Saccharomyces cerevisiae при хранении / К. О. Шарипов, Н. Н. Скворцова, А. Б. Арыкбаева // Вестник КазНМУ. – 2017. – № 3. – С. 217–219.
  • Скворцова, Н. Н. Влияние длительного замораживания на содержание тиоловых веществ и протеолитическую активность хлебопекарных дрожжей / Н. Н. Скворцова, А. Г. Шлейкин, А. Б. Арыкбаева // Вестник международной академии холода. – 2018. – № 3 – С. 62–66. DOI: https://doi.org/10.17586/1606-4313-2018-17-3-62-66.
  • Смирнов, Л. П. Роль глутатиона в функционировании систем антиоксидантной защиты и биотрансформации (обзор) / Л. П. Смирнов, И. В. Суховская // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. – 2014. – Т. 143, № 6. – С. 34–40.
  • Couto, N. The role of glutathione reductase and related enzymes on cellular redox homoeostasis network / N. Couto, J. Wood, J. Barber // Free Radical Biology and Medicine. – 2016. – Vol. 95. – P. 27–42. DOI: https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2016.02.028.
  • Билан, Д. С. Генетически кодируемые флуоресцентные сенсоры окислительно-восстановительных процессов в живых системах: дис. ... канд. био. наук: 03.01.03 / Билан Дмитрий Сергеевич. – М., 2014. – 127 с.
  • Основные редокс-пары клетки / Д. С. Билан, А. Г. Шохина, С. А. Лукьянов [и др.] // Биоорганическая химия. – 2015. – Т. 41, № 4. – С. 385–402. DOI: https://doi.org/10.7868/S0132342315040041.
  • Kurylenko, O. O. Glutathione metabolism in yeasts and construction of the advanced producers of this tripeptide / O. O. Kurylenko, K. V. Dmytruk, A. Sibirny // Non-conventional yeasts: from basic research to application / A. Sibirny. – Cham : Springer, 2019. – P. 153–196. DOI: https://doi.org/https://doi.org/10.1007/978-3-030-21110-3_6.
  • Kumar, C. Utilization of glutathione as an exogenous sulfur source is independent of γ-glutamyl transpeptidase in the yeast Saccharomyces cerevisiae: evidence for an alternative gluathione degradation pathway / C. Kumar, R. Sharma, A. K. Bachhawat // FEMS Microbiology Letters. – 2003. – Vol. 219, № 2. – P. 187–194. DOI: https://doi.org/10.1016/S0378-1097(03)00059-4.
  • Schmacht, M. Microbial production of glutathione / M. Schmacht, E. Lorenz, M. Senz // World Journal of Microbiology and Biotechnology. – 2017. – Vol. 33, № 6. DOI: https://doi.org/10.1007/s11274-017-2277-7.
  • Wang, Z. Effect of amino acids addition and feedback control strategies on the high-cell-density cultivation of Saccharomyces cerevisiae for glutathione production / Z. Wang, T. Tan, J. Song // Process Biochemistry. – 2007. – Vol. 42, № 1. – P. 108–111. DOI: https://doi.org/10.1016/j.procbio.2006.07.008.
  • Wen, S. Maximizing production of glutathione by amino acid modulation and high-cell-density fed-batch culture of Saccharomyces cerevisiae / S. Wen, T. Zhang, T. Tan // Process Biochemistry. – 2006. – Vol. 41, № 12. – P. 2424–2428. DOI: https://doi.org/10.1016/j.procbio.2006.06.030.
  • Three-pathway combination for glutathione biosynthesis in Saccharomyces cerevisiae / L. Tang, W. Wang, W. Zhou [et al.] // Microbial Cell Factories. – 2015. – Vol. 14, № 1. DOI: https://doi.org/10.1186/s12934-015-0327-0.
  • Лущак, В. И. Окислительный стресс у дрожжей / В. И. Лущак // Биохимия. – 2010. – T. 75, № 3. – C. 346–364.
  • Kerti, O. Molecular mechanisms controlling intracellular glutathione levels in baker’s yeast Saccharomyces cerevisiae and a random mutagenized glutathione over-accumulating isolate / O. Kerti. – Tallinn : Tallinn University of Technology, 2012. – 108 p.