r-聚谷氨酸知识讲解
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培养基的优化配置 分离纯化方法 现状与前景讨论
菌种来源
1
2
3
从豆制品或土壤 中或日本纳豆、 豆瓣酱、酱大蒜、 酱黄瓜等传统酱 类食品自行筛选。
由实验室保藏γ聚谷氨酸产生菌 为出发菌经诱变 筛选出高产菌种。
运用基因工程将 产γ-聚谷氨酸的 基因连接到载体 导入大肠杆菌。
发酵方法
液体发酵：研究者
绝大多数止于摇瓶
γ-聚谷氨酸合成酶的 研究进展
• pgsB的表达蛋白（不含跨膜区）可与ATP结 合催化ATP水解，为γ-聚谷氨酸的合成提供 能量，pgsC蛋白（含4个跨膜区）高度保守， 为疏水性蛋白。PgsA蛋白在N端含一个跨膜 区，为亲水性稳定蛋白。
γ-聚谷氨酸检测技术
• 定性检测：实验采用的检测通常是用红外 光谱技术，与公司生产的γ-聚谷氨酸的标准 光谱图对照，以检测产物是否为γ-聚谷氨酸， 或是通过核磁共振来确定分子式。
固体发酵：以黄豆 作为基本培养基。 提议可用豆粕。
四株纳豆芽孢杆菌产γ-PGA 的平均产量
分离纯化方法
液体发酵：有
机溶剂法、化 学沉淀法、膜 分离沉淀法。
固体发酵：对产 物的处理与液体 发酵用乙醇沉淀 的有机沉淀法基 本一致。
沉淀法
现状与前景的讨论
液体发酵：产
率较低，可运 用基因工程对 微生物进行定 向改造的技术， 尽快的可工业 化生产到高产 菌种。
固体发酵：产量 高，不易产物提 取，生产成本太 高。可在培养基 和分离纯化工艺 上优化。
γ-聚谷氨酸合成酶的 研究进展
• γ-聚谷氨酸的合成基因共有capA,capB,capC， capE和pgsA，pgsB，pgsC，pgsE,其中capB和 capC主要负责γ-聚谷氨酸的聚合，而capA和 capE主要负责γ-聚谷氨酸的转运。这些合成 基因的表达物组成复合酶系以谷氨酸为底 物催化γ-聚谷氨酸的合成。
γ-聚谷氨酸（γ-PGA）应用 研究进展
自身起作用： 恢复甚至重造肌肤的自我润湿系统。 对头发上的毛鳞片损伤有修复作用。 对眼角膜损伤具有一定的修复作用。 对脂质代谢有调控作用。 可减弱鼠科动物呼吸道哮喘的炎症。 新型安全无害的生物胶带。 交联后制成水凝胶。
γ-聚谷氨酸（γ-PGA）应用 研究进展
• γ-聚谷氨酸（γ-Polyglutamic acid，γ-PGA）是一 种由D-或L-谷氨酸通过α-氨基和γ-羧基形成γ-酰 胺键结合而成的阴离子聚合物。
γ-PGA的结构式
背景
无毒性
可降解性
可食用性
γ-PGA
保湿性
成膜性
粘结性
γ-聚谷氨酸发酵生产 研究进展
γ-PGA的发酵生产
菌种来源 发酵方法
护发素的有效成分，头发定型剂，表皮缓 释因子。
牙齿修复剂。
味无影响，可作为食品添加剂：含矿物质 的食品的除涩剂，冰淇林的稳定剂，果汁 类饮料的增稠剂。
蔬菜水果的防冻保鲜剂。
作为载体螯合钙做新型的钙制剂。
应用于人体重金属中毒。
γ-聚谷氨酸（γ-PGA）应用 研究进展
• 其他应用 吸水纸，纸尿裤，卫生巾，餐巾纸，湿巾 纸，药棉，吸汗内衣，抹布的制造材料。
天然的美容面膜，保湿或滋润类化妆品的 有效成分。
γ-聚谷氨酸（γ-PGA）的 研究进展
γ-聚谷氨酸
目录
1
背景
2
γ-聚谷氨酸发酵生产
3
γ-聚谷氨酸的合成酶
4
γ-聚谷氨酸的检测技术
5
γ-聚谷氨酸的应用
背景
• 1937 年Ivanovics 等首次于炭疽芽孢杆菌的夹膜 中发现γ-PGA, 1942 年Bovarnick 等人发现有些 芽孢杆菌属细菌能通过发酵培养积累γ-PGA。
• 定量检测：高效液相色谱法 27h 酶水解法 2-5h 黏度计法 快速
紫外分光光度法 快速
背景
γ-PGA的应用研究进展 γ-PGA
四大方面
医药制造
农业生产
重金属污 染治理
食品加工
γ-聚谷氨酸（γ-PGA）应用 研ຫໍສະໝຸດ Baidu进展
• 医药制造
作为载体：转运或联合转运或磁铁靶向转 运药物（疫苗，抗肿瘤药物，抗病毒药物， 激素类药物等）、基因。
• 农业生产
农用的塑料制品
应用于干旱防治，沙漠、荒山等的绿化。
显著的增肥作用。
γ-聚谷氨酸（γ-PGA）应用 研究进展
• 重金属污染治理
γ-聚谷氨酸对铬，镍等众多重金属都有 络合反应或吸附作用，尤其对铜离子吸附 作用很强，因此可用于污水处理。
γ-聚谷氨酸（γ-PGA）应用 研究进展
• 食品加工 γ-聚谷氨酸可降解且安全无毒，对食品风
培养，所用摇瓶的 体积大都250ml和 500ml,装液量为 10%-20%之间，发 酵时间为24-72h之 间。
固体发酵：以黄豆 作为基本培养物， 所得γ-聚谷氨酸的 产量比液体发酵高， 只是固体发酵也存 在困境。
培养基的优化配置
液体发酵： 普遍
使用的碳源为葡 萄糖，氮源为酵 母粉、牛肉膏、 蛋白胨、豆粕等， 大多数的培养基 都含有谷氨酸钠。
菌种来源
1
2
3
从豆制品或土壤 中或日本纳豆、 豆瓣酱、酱大蒜、 酱黄瓜等传统酱 类食品自行筛选。
由实验室保藏γ聚谷氨酸产生菌 为出发菌经诱变 筛选出高产菌种。
运用基因工程将 产γ-聚谷氨酸的 基因连接到载体 导入大肠杆菌。
发酵方法
液体发酵：研究者
绝大多数止于摇瓶
γ-聚谷氨酸合成酶的 研究进展
• pgsB的表达蛋白（不含跨膜区）可与ATP结 合催化ATP水解，为γ-聚谷氨酸的合成提供 能量，pgsC蛋白（含4个跨膜区）高度保守， 为疏水性蛋白。PgsA蛋白在N端含一个跨膜 区，为亲水性稳定蛋白。
γ-聚谷氨酸检测技术
• 定性检测：实验采用的检测通常是用红外 光谱技术，与公司生产的γ-聚谷氨酸的标准 光谱图对照，以检测产物是否为γ-聚谷氨酸， 或是通过核磁共振来确定分子式。
固体发酵：以黄豆 作为基本培养基。 提议可用豆粕。
四株纳豆芽孢杆菌产γ-PGA 的平均产量
分离纯化方法
液体发酵：有
机溶剂法、化 学沉淀法、膜 分离沉淀法。
固体发酵：对产 物的处理与液体 发酵用乙醇沉淀 的有机沉淀法基 本一致。
沉淀法
现状与前景的讨论
液体发酵：产
率较低，可运 用基因工程对 微生物进行定 向改造的技术， 尽快的可工业 化生产到高产 菌种。
固体发酵：产量 高，不易产物提 取，生产成本太 高。可在培养基 和分离纯化工艺 上优化。
γ-聚谷氨酸合成酶的 研究进展
• γ-聚谷氨酸的合成基因共有capA,capB,capC， capE和pgsA，pgsB，pgsC，pgsE,其中capB和 capC主要负责γ-聚谷氨酸的聚合，而capA和 capE主要负责γ-聚谷氨酸的转运。这些合成 基因的表达物组成复合酶系以谷氨酸为底 物催化γ-聚谷氨酸的合成。
γ-聚谷氨酸（γ-PGA）应用 研究进展
自身起作用： 恢复甚至重造肌肤的自我润湿系统。 对头发上的毛鳞片损伤有修复作用。 对眼角膜损伤具有一定的修复作用。 对脂质代谢有调控作用。 可减弱鼠科动物呼吸道哮喘的炎症。 新型安全无害的生物胶带。 交联后制成水凝胶。
γ-聚谷氨酸（γ-PGA）应用 研究进展
• γ-聚谷氨酸（γ-Polyglutamic acid，γ-PGA）是一 种由D-或L-谷氨酸通过α-氨基和γ-羧基形成γ-酰 胺键结合而成的阴离子聚合物。
γ-PGA的结构式
背景
无毒性
可降解性
可食用性
γ-PGA
保湿性
成膜性
粘结性
γ-聚谷氨酸发酵生产 研究进展
γ-PGA的发酵生产
菌种来源 发酵方法
护发素的有效成分，头发定型剂，表皮缓 释因子。
牙齿修复剂。
味无影响，可作为食品添加剂：含矿物质 的食品的除涩剂，冰淇林的稳定剂，果汁 类饮料的增稠剂。
蔬菜水果的防冻保鲜剂。
作为载体螯合钙做新型的钙制剂。
应用于人体重金属中毒。
γ-聚谷氨酸（γ-PGA）应用 研究进展
• 其他应用 吸水纸，纸尿裤，卫生巾，餐巾纸，湿巾 纸，药棉，吸汗内衣，抹布的制造材料。
天然的美容面膜，保湿或滋润类化妆品的 有效成分。
γ-聚谷氨酸（γ-PGA）的 研究进展
γ-聚谷氨酸
目录
1
背景
2
γ-聚谷氨酸发酵生产
3
γ-聚谷氨酸的合成酶
4
γ-聚谷氨酸的检测技术
5
γ-聚谷氨酸的应用
背景
• 1937 年Ivanovics 等首次于炭疽芽孢杆菌的夹膜 中发现γ-PGA, 1942 年Bovarnick 等人发现有些 芽孢杆菌属细菌能通过发酵培养积累γ-PGA。
• 定量检测：高效液相色谱法 27h 酶水解法 2-5h 黏度计法 快速
紫外分光光度法 快速
背景
γ-PGA的应用研究进展 γ-PGA
四大方面
医药制造
农业生产
重金属污 染治理
食品加工
γ-聚谷氨酸（γ-PGA）应用 研ຫໍສະໝຸດ Baidu进展
• 医药制造
作为载体：转运或联合转运或磁铁靶向转 运药物（疫苗，抗肿瘤药物，抗病毒药物， 激素类药物等）、基因。
• 农业生产
农用的塑料制品
应用于干旱防治，沙漠、荒山等的绿化。
显著的增肥作用。
γ-聚谷氨酸（γ-PGA）应用 研究进展
• 重金属污染治理
γ-聚谷氨酸对铬，镍等众多重金属都有 络合反应或吸附作用，尤其对铜离子吸附 作用很强，因此可用于污水处理。
γ-聚谷氨酸（γ-PGA）应用 研究进展
• 食品加工 γ-聚谷氨酸可降解且安全无毒，对食品风
培养，所用摇瓶的 体积大都250ml和 500ml,装液量为 10%-20%之间，发 酵时间为24-72h之 间。
固体发酵：以黄豆 作为基本培养物， 所得γ-聚谷氨酸的 产量比液体发酵高， 只是固体发酵也存 在困境。
培养基的优化配置
液体发酵： 普遍
使用的碳源为葡 萄糖，氮源为酵 母粉、牛肉膏、 蛋白胨、豆粕等， 大多数的培养基 都含有谷氨酸钠。