γ-聚谷氨酸的特性、生产及应用
γ-聚谷氨酸生产、合成机制和抗冷冻性的研究
γ-聚谷氨酸生产、合成机制和抗冷冻性的研究γ-聚谷氨酸(Poly-γ-glutamic acid,γ-PGA)是一种多聚氨基酸类的环保型多功能生物可降解高分子材料,分子量一般在10~1000 k Da左右。
γ-PGA具有一些独特的物理、化学和生物学特性如良好的水溶性,超强的吸附性,能彻底被生物降解,无毒无害,可食用等,可广泛应用于农业、食品、医药、化妆品,环保等领域。
微生物合成γ-PGA是一个复杂的生理代谢过程,目前的研究多集中于γ-PGA产生菌株的筛选和产量的提高,而对于γ-PGA合成机制缺乏足够的研究和可靠的结论。
本研究筛选了一株可不依赖谷氨酸发酵的γ-PGA高产菌株,对内源谷氨酸的合成途径进行了探讨,克隆表达了γ-PGA合成酶基因,并对γ-PGA产物的抗冷冻性进行了研究。
从稻田根际土壤中筛选得到一株非谷氨酸依赖型γ-PGA产生菌株,根据生理生化特征,16S r RNA序列比对,将菌株鉴定为甲基营养芽孢杆菌并命名为Bacillus methylotrophicus SK19.001,其16S r RNA基因全长为1417 bp,已提交Gen Bank并获得基因登录号为JQ723479。
利用薄层层析法、高效液相色谱法分析、傅里叶红外光谱法以及核磁共振法对产物结构进行了鉴定和分析。
测定了各种碳源和氮源对B.methylotrophicus SK19.001产γ-PGA的影响,结果表明SK19.001对碳源的利用十分广泛,而对氮源的利用具有局限性,只能利用有机氮源,柠檬酸钠在发酵过程中可显著促进γ-PGA的产生,15 g/L的添加量可使γ-PGA产量提高76.5%。
在含有30 g/L甘油,15 g/L柠檬酸钠以及50 g/L 蛋白胨的培养基中,发酵36 hγ-PGA产量达到33.84 g/L,不产生多糖等副产物,分子量超过10000 k Da,其中D-谷氨酸含量为65%~70%。
三羧酸循环中间体和谷氨酸家族的氨基酸独自作为碳源能够参与γ-PGA的合成,除谷氨酰胺外,这些前体的合成效率相当。
_聚谷氨酸生产技术及应用
发酵科技通讯第３５卷我国天然的水溶性高分子化合物的生产和应用具有悠久的历史。
随着材料科学、聚合物化学和生物医学的不断发展和紧密融合，生物可降解高分子材料的研究得到长足发展，在尖端技术、国防建设和国民经济各个领域已经得到广泛应用或正在显示出广阔的应用前景。
从事这方面生产的厂家有数百家，从事研究的也有数十所研究单位和学校。
随着高分子材料的快速发展，在其重要性日益凸现的同时，人们发现了它的不足之处，即大部分人工合成的高分子材料在自然界难以降解。
绿色化学的概念正在重新评价现有水处理化学品的作用和性能。
对现已使用和正在研发的产品，可生物降解性是最重要的评价指标，在人们越来越关心自己所处环境的今天，不可降解的高分子材料造成的“白色污染”，也越来越受到了人们的关注。
为了解决这个问题，人们开展了各种研究工作，制成了各种可降解材料，聚合氨基酸系列产品的开发也由此崭露头角。
近来日本从一种常用食品“纳豆”（由大豆经发酵后制成，类似我国的豆豉）的黏液中提取的γ—聚谷氨酸，开始引起人们的重视。
１γ－聚谷氨酸γ－聚谷氨酸（ｒ－ＰＧＡ）是一种水溶性高聚物，它是由微生物或酵素将麸酸聚合而成，是一种生物可降解物质，具有良好的生物相容性及可生物完全降解性，是一新型的高分子材料，具有重要的潜在应用价值。
研究指出，由于γ－聚谷氨酸既有羧基又有氨基，所以具有左右旋光性。
在不同的ｐＨ条件下，γ－聚谷氨酸形成不同的结构和性能。
在ｐＨ为２－３时，γ－聚谷氨酸呈螺旋结构。
在人体中γ－聚谷氨酸能降解为谷氨酸被吸收，但十分缓慢，有些像膳食纤维的性能。
主链上有大量游离羧基存在，具有水溶性聚羧酸的性质，如强吸水保湿性能，可用于化妆品、食品、防尘等领域。
活性位点为材料的功能化提供了条件，可以改变聚谷氨酸性质或接上靶向基团。
聚谷氨酸是一种优良的肝脏靶向药物载体，具有蛋白质类似的结构，因此制造出的纤维舒适性良好；聚谷氨酸甲酯是耐高温、有良好透气性能的聚合物，用于制造人造皮革、食品包装膜等。
聚谷氨酸神奇的肥料增效剂
聚谷氨酸神奇的肥料增效剂作者：新型肥料技术网查看原文聚谷氨酸（γ-PGA）成为现阶段最受人关注的生物制品之一。
γ-谷氨酸具有优良的水溶性、超强的吸附性和生物可降解性，降解产物为无公害的谷氨酸，是一种优良的环保型高分子材料，可作为保水剂、重金属离吸附剂、絮凝剂、缓释剂以及药物载体等，在化妆品、环境保护、食品、医药、农业、沙漠治理等产业均有很大的商业价值和社会价值。
聚谷氨酸γ–PGA既不是农药，也不是肥料，而是一种植物保健品、营养素，其之所以能促使植物增产，是由于它有如下特性：1、γ–聚谷氨酸有超强的亲水性与保水能力漫淹于土壤中时，会在植株根毛表层形成一层薄膜，不但具有护根毛的功能，更是土壤中养份、水份与根毛亲密接触的最佳输送平台，能很有效率的提高肥料的溶解、存储、输送与吸收，大大提高肥料的使用效率。
阻止硫酸根、磷酸根、草酸根与金属元素产生沉淀作用，使作物能更有效的吸收土壤中磷、钙、镁及微量元素，促进作物根系的发育，加强抗病性。
2、γ聚谷氨酸能平衡土壤的酸碱值γ-PGA对酸、碱具有绝佳缓冲能力，可有效平衡土壤酸碱值，改变长期使用化肥造成的酸性土质。
3、γ聚谷氨可结合沉淀有毒重金属对Ph+2、Cu+2、Cd+2、Cr+3、A1+3,As+4 等有毒重金属有极佳的螯合效果，经γ–PGA螯合后，农作物不能吸收，从而使农产品中不再有重金属残留。
4、γ聚谷氨可增强农作物抗性由于γ-PGA可整合植物营养、土壤中的水活成份，可以增强农作物的免疫力和生物活性，使作物根系发达，使小麦、水稻等作物分蘖明显增加，植株健壮，可增强抵抗由土壤传播的植物病原所引起症状的能力。
5、γ聚谷氨促进增产由于上述原因，在减少化肥使用量4 0—5 0%、降低农业生产总本的条件下，仍可使农作物普遍增产，茶叶、瓜果、蔬菜等农产品快速增产，增产量可达10-2 0%，大田作物增产量可达10%-15%。
生物发酵合成聚谷氨酸具有突出的优点，通过芽孢杆菌发酵，产物均为聚谷氨酸型、产物分子量高、生产条件温和、生成产物纯度较高，微生物发酵得到的聚谷氨酸分子量可达100KD～1000KD，相比于化学合成法制取成本也大大减少，是唯一适合工业化大规模生产聚谷氨酸的方法。
聚谷氨酸的机理特性在肥料上的应用
高度水溶性
調理土壤效果
可沖施、用於液體水溶肥料配方，效果快
改善土壤酸化程度、緩衝pH
三、聚谷氨酸未來發展
肥料增效 土壤調理
謝謝! 敬請指教
以核心生物技術 開創健康新生活
22
Sclerotium rolfsii 白絹菌 Rhizoctonia solani立枯菌
聚谷氨酸試驗組pH到5.6
未施用聚谷氨酸對照組pH在3.6
不同濃度的γ-PGA醱酵液濃縮粉末添加於培養基中，對植物病 源菌的抑菌圖片(資料來源:本公司委託省農業試驗所)
γ- PGA之效果特色 保肥效果 促進肥料利用 用量少 γ- PGA帶有很強負電荷可吸附螯合陽離子，減少流失 螯合被固定之陽離子，釋出磷酸根予植物吸收，增進肥效 添加量為千分之6-10
處 理
鮮 葉 重 ( g ) 4 6 . 8 4 a 2 4 . 6 5 c
3 0 . 4 2 d
1 3 . 2 0 d
台肥39號粒狀複合肥(12 -18- 12)
1.西紅杮於初果期起,每隔11天,連噴三次
23th June, 2013
23th June, 2013: Height: 40cm
23th June, 2013: Tomatoes on first stem, diameter: 3cm
中國植物營養大會暨新型肥料論壇
聚谷氨酸的機理特性在肥料上的應用 及未來發展
味丹企業股份有限公司 聚谷氨酸業務部
1
內
容
一、聚谷氨酸的機理特性
二、聚谷氨酸在肥料上的應用
三、聚谷氨酸未來發展
味丹集團掌握胺基酸完整價值鏈
味丹垂直整合能力
掌握原 料來源 自有發 電機組 私人港 口設備 完整生 產設備 行銷全球能力
γ-聚谷氨酸应用研究进展
γ-聚谷氨酸应用研究进展摘要：γ-聚谷氨酸是一种绿色环保型高分子聚合材料，具有良好的吸附性、保水性和生物可降解性。
作为增稠剂、保湿剂、药物载体、肥料增效剂等应用于食品、日化、医药、农业生产和环保等众多领域，引起了国内外学者的广泛关注。
本文重点论述了γ-聚谷氨酸的应用方向，并对γ-聚谷氨酸未来发展方向进行展望，以期为进一步开发应用提供依据。
关键词：γ-聚谷氨酸；应用；展望γ-聚谷氨酸（γ-PGA）是由D-谷氨酸或L-谷氨酸聚合而成的一种天然多聚氨基酸，具有较好的保水性、可食用性和生物可降解性，无毒且能够生物降解，对人体和环境无害，应用范围非常广泛，极具研发和应用潜能。
γ-PGA是一种高聚物，随着对γ-PGA研究的不断深入，发现不同相对分子质量的γ-PGA的特性与功能有所差异，也有着不同的应用范围，下文总结了不同相对分子质量的γ-PGA的相关应用[1]。
1 在食品中的应用γ-PGA可以降解，因此能够作为食品添加剂，例如增稠剂，改善食品品质和保鲜防腐等。
γ-PGA还是一种优良的防冻剂，其性质优于常用的防冻剂。
相比于葡萄糖、无机盐等常用的小分子防冻剂，γ-PGA的味道更淡，对食品品质影响更小。
研究表明，γ-PGA能够促进细胞内钙离子的吸收，可以作为营养助剂，提升食品的商业价值。
2 在日化用品中的应用γ-PGA是一种高聚物，具有超强的吸水性和缓释能力，可以用于化妆品保湿剂。
γ-PGA的保湿效果优于透明质酸，在日本护肤品品牌中较常见。
此外，γ-PGA还被广泛用于制作湿巾、卫生巾等卫生用品，既可以保湿又对人体无害[2]。
3 在医学中的应用γ-PGA具有良好的亲水性，可其作为药物载体，提高药物的缓释性和靶向性。
γ-PGA本身可降解，对人身体无害，还可以降低药物的毒副作用，增强药物稳定性。
化疗药物会对病人健康细胞和癌细胞无差别破坏，将γ-PGA用于药物载体，可以提高载药量和稳定性，降低对人体的损伤[3]。
γ-PGA可以作为载体，用于疫苗研发γ-PGA还可以作为黏合剂，防止手术过程中的机体渗血。
化妆品级聚谷氨酸百川生物
化妆品级聚谷氨酸百川生物化妆品级γ-聚谷氨酸（γ-PGA）γ-聚谷氨酸（γ-PGA），又称纳豆胶、多聚谷氨酸，它是由L-谷氨酸、D-谷氨酸通过γ-谷氨酰胺键聚合而成的一类均聚氨基酸，分子量在相对分子量一般在10,000~2000,000Da。
立体化学组成随菌种和发酵条件不同而不同。
（1）γ-聚谷氨酸特性水溶性：γ-PGA的链间存在大量氢键，因此具有很大的水溶性；生物相容性和生物可降解性：γ-PGA的主链上存在大量肽键，在酶作用下，可降解成无毒的短肽和氨基酸单体，因此具有优良的生物相容性和生物可降解性。
强吸水保湿性：γ-PGA的主链上存在大量游离羧基，因此具有强吸水保湿性。
（2）产品化学名称（3）产品技术指标（4）γ-聚谷氨酸在日化产品中的应用①γ-聚谷氨酸在护肤产品中的应用长效保湿：γ-PGA的水溶液为无色无味透明胶质，由于其特殊的三度空间格子结构, 使其具有极强的5000倍吸水保湿能力, 加上其柔滑肤感及易成膜性，可以显著提升肌肤保湿功效、减少水分散失、促进肌肤恢复弹性。
与公认的最具保湿能力的透明质酸相比，其保湿锁水功效比透明质酸有显著的优越性。
协同美白：研究发现，添加γ-PGA的护肤品可协同增效其他美白成分，显著抑制黑色素的生成，具有美白肌肤的功效。
防晒隔离：由于γ-PGA的优越成膜特性，添加γ-PGA的护肤品可在肌肤表面形成一层透气的生物保护薄膜，锁住皮肤水分的同时可以抵御外界侵袭，阻挡紫外线，在抗雾霾及防晒产品中，展现出优异的功效。
平皱抗衰：γ-PGA可增加皮肤角质层中天然保湿因子的含量，促进皮肤深层纤维母细胞的生长，平衡皮肤酸碱值，使皮肤恢复弹性，抚平皮肤因缺水产生的细纹。
聚谷氨酸、透明质酸、胶原蛋白对皮肤效果的比较组成分子单一胺基酸双糖类衍生物三胺基酸增进皮肤弹性↗↗→亲水性强中弱pH、热稳定性佳佳较差皮肤表面水分流失↘→→聚谷氨酸保湿护肤产品使用效果10秒：肌肤立感滑爽，聚谷氨酸瞬间潜入皮肤，立时锁水。
γ—聚谷氨酸的合成
1、γ—聚谷氨酸的合成
简介：γ—聚谷氨酸（γ— PGA) 是一种可由微生物大量生物合成的氨 基酸聚合物, 它由 D—型或L—型谷氨酸通过γ酰胺键连接而成。如图 1。 γ—聚谷氨酸作为一种纯天然可降解生物材料，可以将其制成生 物可降解材料或者用于 γ—聚谷氨酸的纯度的分析，另外由于分子 中含有制品，在食品、医药、农业、日化等行业 具有广阔的应用前景。
1、γ—聚谷氨酸的合成
有待研究和解决的问题和设想： ①怎样控制发酵液的粘稠度从而提高产γ—聚谷氨酸的量 ②构建可以将L型谷氨酸转化为D型谷氨酸的工程菌（实验室目前 已经开展） ③通过分离γ—聚谷氨酸聚合酶直接合成 γ— 聚谷氨酸的方法。 （psgB、psgC、psgA）
1、γ—聚谷氨酸的合成
优化：γ—聚谷氨酸合成基本过程是：首先以L谷氨酸为合成的起始 底物，在谷氨酸异构酶(消旋酶)的作用下转变成D型谷氨酸，再通 过位于细胞质膜上的合成酶复合体催化形成聚— γ—谷氨酸，并被 分泌到细胞外。 目前对B. Licheniformis ATCC9945a 、 B.subtilis IFO3335、 B.subtilis ATCC9945a （依耐型） B. subtilis TAM−4（非依耐型）这几类细菌 研究比较深入。我们实验室目前使用得是优化过的依耐型谷草芽 孢杆菌。不同菌株对碳氮源、通氧量、搅拌速度、金属离子、微 量元素、前体物质、生物素等的需求存在差异。目前我们正在通 过探索所优化发酵条件，希望可达到工业生产标准。
1、γ—聚谷氨酸的合成
合成方法：有文献报道， γ-聚谷氨酸生产主要有化学合成法、 提取法和微生物发酵法 3 种。前两种方法因合成的 γ-聚谷氨酸 分子量低、副产物多且成本高等无法实现工业化应用。所以目 前利用细菌生物合成γ—聚谷氨酸是主流方法。原理是通过这些 细菌体内的聚合酶，它催化谷氨酰基转移到受体上，当供体和 受体为同一物质时则会发生自动转肽。以原料谷氨酸为单体通 过酶转化法可得到高含量产物、低含量杂质的反应液，有利于 产物的分离纯化。
浅谈 γ- 聚谷氨酸在农业生产中的应用
浅谈 γ- 聚谷氨酸在农业生产中的应用发表时间：2018-04-02T14:58:37.103Z 来源：《红地产》2017年7月作者：马雪丽李花苗樊志磊郭景丽[导读] γ- 聚谷氨酸（γ-PGA）是微生物（主要为芽孢杆菌类）发酵的产物，是一种具有良好的水溶性、可生物降解、不含毒性的胞外多肽，可在化妆品、环境保护、食品、医药、农业等领域进行应用。
1 引言γ- 聚谷氨酸 (γ-poly-glutamic acid, 简称 γ-PGA) 是微生物 ( 主要为芽孢杆菌类 ) 发酵的产物，又称纳豆胶、多聚谷氨酸。
它是一种水溶性，生物降解，不含毒性，使用微生物发酵法制得的生物高分子。
γ-PGA 聚谷氨酸是一种特殊的阴离子自然聚合物，是以 α- 胺基(α-amino) 和 γ- 羧基 (γ-caboxyl) 之间经酰胺键 (amide linkage) 所构成的同型聚酰胺 (homo-polyamide)，其聚合度约为 200 ～ 700，分子量从 10 万 -200 万道尔顿不等。
进入 21 世纪之后，微生物发酵法生产 γ-PGA 的研究受到了越来越多研究者的关注。
γ-PGA 作为一种新型可生物降解的水溶性髙分子材料，其优良的性能已经在医药、日化、轻工业和食品等许多领域得以应用，被广大研宄者公认为一种极具发展潜力的绿色环保化学产品。
不仅如此，随着研宄的深入，γ-PGA 及其衍生物在农业中的应用也得到越来越多的认可，尤其是近年来，其在土壤和肥料等方面的应用已经成为了农业领域一个新的生长点。
为此，笔者对 γ-PGA 在农业生产中的应用成果进行综述，以期为 γ-PGA 在农业中的应用提供理论依据。
2 γ- 聚谷氨酸在农业上的应用γ-PGA 在农业生产的应用研宄开始于 20 世纪 90 年代，主要是对作物种子活力的影响进行了研究，随后随着人们对其独特的生理生化性质的认识，其在农业各个方面的应用受到了广泛的关注。
2.1 保水保肥，提高肥料利用率γ-PGA 分子含有 1 万个以上的超强亲水性基团 -- 羧基，能充分保持土壤中水分，改进黏重土壤的膨松度及空隙度，改善砂质土壤的保肥与保水能力。
γ-聚谷氨酸应用
γ-聚谷氨酸的特性、生产及应用γ-聚谷氨酸[y-poly(g1utamic acid)，γ-PGA]，是由L-谷氨酸[L-Glu]、D-谷氨酸[D-Glu]通过γ-酰胺键结合形成的一种高分子氨基酸聚合物，其结构式如图1(略)。
γ-聚谷氨酸的合成方法较多，有传统的肽合成法、二聚体缩合法、纳豆提取法和微生物发酵法等。
由于化学合成法难度很大，没有工业应用价值，因此对于γ-聚谷氨酸合成方法的研究主要集中在微生物发酵领域。
而对于微生物生产γ-聚谷氨酸的研究，日本一直走在各国的前列，最初是利用纳豆菌对谷氨酸进行聚合而成的。
近年，我国、美国等国家也开展了微生物发酵法合成广聚谷氨酸的研究。
能发酵生产γ-聚谷氨酸的菌种较多，有地衣杆菌、枯草芽孢杆菌等菌种，而以枯草芽孢杆菌发酵生产γ-PGA的研究居多。
在我国，浙江大学、南京工业大学等高校已经开始对微生物发酵法生产广聚谷氨酸进行研究。
γ-聚谷氨酸作为一种高分子聚合物，具有一些独特的物理、化学和生物学特性，如生物可降解性、良好生物相容性、强保水性、对人体无毒害等特性。
这些特性决定了γ-聚谷氨酸在农业、食品、医药、环保、化妆品工业、烟草、皮革制造工业和植物种子保护等领域的广泛用途。
1 γ-聚谷氨酸的性质1.1吸水特性由于γ-PGA极易溶于水，因此其具有很好的吸水特性，王传海等对γ-PGA 的吸水性能进行了研究，结果表明，γ-PGA的最大自然吸水倍数可达到1108.4倍，比目前市售的聚丙烯酸盐类吸水树脂高1倍以上，对土壤水分的吸收倍数为30-80倍。
γ-PGA的水浸液在土壤中具有一定的保水力和较理想的释放效果，有明显的抗旱促苗效应。
在0.206mol/L浓度的PEG(6000)模拟渗透胁迫条件下，γ-PGA仍有较强的吸水和保水能力，可明显提高小麦和黑麦草的发芽率，用其直接拌种也能显著提高种子的发芽率。
γ-PGA的吸水性和保水性可使γ-PGA 被广泛应用于干旱地区保水以及沙漠绿化。
南开大学科技成果——聚谷氨酸的微生物合成及其应用研究
南开大学科技成果——聚谷氨酸的微生物合成及其
应用研究
成果简介：
微生物合成的γ-聚谷氨酸为均聚氨基酸化合物，分子量在100-1000kDa之间，相当于500-5000个左右的谷氨酸单体，具有优良的成膜性、成纤维性、阻氧性、可塑性、粘结性和极其强的吸水性，从而在高分子材料工程中具有增稠、乳化、凝胶、成膜、保温、缓释、助溶、粘结和强吸水等功能。
作为一种生物材料，γ-PGA又具有生物可降解性好、可食、对人体和环境无毒害等优点，因而在食品、化妆品、医药、农业和水处理等领域具有广泛的应用前景。
知识产权情况：
专利技术：一种提高水溶性高聚物发酵产率的方法（申请号：200910068715.X，公开号：CN101544949），解决了水溶性高聚物发酵液粘度过高，发酵效率低下的问题。
专利技术：“一株非谷氨酸依赖型γ-聚谷氨酸合成菌及其发酵方法”（专利申请号：200810053900.7公开号：CN101508962）实现了
从糖类出发一步法合成γ-聚谷氨酸，使得生产成本大大降低。
授权专利：用微生物发酵合成的聚谷氨酸制备超强吸水剂的方法（授权号：ZL200510014734.6）采用聚合物交联技术以聚谷氨酸为原料制备绿色高强吸水剂，吸水倍率达到了2000-4000倍。
γ聚谷氨酸的合成工艺与应用
后用水溶解１一聚谷氨酸，透析除去小分子，滤液冷冻十燥得到
白色晶体，即为产品。 对高粘度的发酵液还可以采用膜分离沉淀法．因为发酵液
粘度很高，离心非常困难。将发酵液的ｐＨ值调到２—４，粘度随 ｐＨ值的下降而下降，ｐＨ＝３时，发酵液粘度降为原浓度的１／６
（ｐＨ＜２时，微生物会发生降解，ｐＨ＞４时，发酵液粘度会七升）。 调节．ｐＨ值主要是使细胞表面电荷减少，菌体发生凝聚，使离心
生长过程如图１。 发酵培养条件：接种量ｌ％，通气量为２．４【／面ｎ。温度为
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圈１种子生长曲线
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收稿日期：２００８一０６—１１ 作者简介：杨大巍（１９８０一），男，从事聚谷氨酸项目开发。
３２．５℃，搅拌速度为４００ｒ，ｍｉｎ。培养时间酌情而定（主要根据残 糖消耗和菌体生长情况），一般等到残糖为零，且菌体开始衰亡 （Ａ６６０降低）时停止培养，发酵过程如图２。
Ｃｅｌｌ ７ｒｈｅｒａｐｅｕｔｉｃｓ公司（Ｃ，１１）开发的抗肿瘤药物——聚符氨酸
紫杉醇ＰＧ—ＴｘＬ（ＣＴ２１０３）．用做水溶性聚合体载体以增加紫杉
醇输送到肿瘤部位的能力，注射剂量为１２０ｍ非ｇ小鼠的ＰＧ一 ’ⅨＬ，可使肺癌细胞减少７５％；而单独使用紫杉醇只使肺癌细胞
减少５８％Ⅲ，且ＰＧ—ＴｘＩ比紫杉醇更能抗肿瘤细胞的耐药性同。 Ｙ一聚谷氨酸的医药用途还表现在它町作为外用药物的载体；它 与明胶有较好的兼容性，适用于制作外科及手术用的粘胶剂、 止血剂和密封剂。
8.杨革.陈坚.曲音波 查看详情[期刊论文]-生物工程学报 2001(06) 9.彭银仙.徐虹.陈广国 查看详情[期刊论文]-中国新药杂志 2002(07)
本文链接：/Periodical_jxyzyhxp200815007.aspx 授权使用：青岛农业大学图书馆(qdnydxtsg)，授权号：91c22a39-f91b-4111-b5e0-9dab010e0649，下载时间 ：2010年7月6日
聚谷氨酸的生物合成及应用展望
聚谷氨酸的生物合成及应用引言γ—聚谷氨酸(γ-PGA)是一种由D-谷氨酸和γ—聚谷氨酸通过γ—聚谷氨酰键结合而成的一种特殊的阴离子聚合物。
不同于α多肽，它可以耐受普通蛋白质酶的降解。
γ—聚谷氨酸通常由5000个左右的谷氨酸单体组成。
相对分子量一般在10万～200万之间，不同分子量大小的γ—聚谷氨酸可以应用于不同的领域[1]。
对于微生物合成的γ—聚谷氨酸，可以通过调控发酵条件，使合成反应向着预期的方向进行。
最早于1937年lvanovic等发现炭疽芽孢杆菌的荚膜物质的主要成分是D-谷氨酸的聚合物。
而1942年Bovafllick等首次发现枯草芽孢杆菌能够产生L-聚谷氨酸，以后进一步发现短小芽孢杆菌及地衣芽孢杆菌等也能产生γ-PGA。
由于微生物合成的γ—聚谷氨酸是一种水溶性的、生物可降解的、对人体和环境无害的生物高分子，因此具有广阔的应用前景：可作为增稠剂、保湿剂、苦味掩盖剂、防冻剂、缓释剂、生物粘合剂、药物载体、高分子纤维、高吸水树脂、生物絮凝剂和重金属吸附剂而应用于食品、化妆品、医药、农业及工业等众多领域[2]。
1．γ—聚谷氨酸的微生物合成γ—聚谷氨酸生产主要有化学合成法、提取法和微生物发酵法3种[3]。
化学合成法的合成路线长、副产物多、收率低、难度大，尤其是含20个氨基酸以上的纯多肽合成。
因此无工业应用价值。
提取法是用用乙醇将纳豆中的PGA分离提取出来。
日本生产γ—PGA多采取提取法，但是由于纳豆中所含的γ—聚谷氨酸浓度甚微，且有波动，因此提取工艺十分复杂，生产成本甚高．同样难以大规模生产。
相比于以上两种方法微生物合成法具有成本低，工艺相对简单，产量高等的优点，对于实现γ—聚谷氨酸的工业化生产具有难以比拟的优势。
但是目前由于至今γ—聚谷氨酸的合成的分子机制研究的尚不清楚以及并未筛选出适于工业化发酵生产的高产菌株，因此γ—聚谷氨酸的生物合成还面临许多问题。
γ—聚谷氨酸的产生菌主要是芽孢杆菌属的细菌[4]。
聚谷氨酸的生物合成及应用
题目聚谷氨酸的生物合成及应用姓名学号曹明乐 **********专业年级化工1201聚谷氨酸的生物合成及应用摘要：本文主要介绍了绿色高分子材料γ-聚谷氨酸的在工业上的生物合成及其在生活与工农业方面的应用。
关键词：γ-聚谷氨酸；微生物合成；应用引言随着材料科学和聚合物化学等相关高分子材料的快速发展，在其重要性日益凸现的同时，人们发现了它的不足之处，即大部分人工合成的高分子材料在自然界难以降解，也就是人们愈发关注的“白色污染”。
为了解决这个问题，人们开展了各种研究工作，制成了各种可降解材料，聚合氨基酸系列产品的开发也由此崭露头角。
近年来日本从一种常用食品----纳豆的黏液中提取出的γ-聚谷氨酸，开始引起人们的重视。
其最早发现于1913年，是一些芽孢杆菌的荚膜结构的主要成分，是一种生物自然合成的聚酰胺原料。
由于γ-聚谷氨酸具有增稠、成膜、保湿、黏合、无毒、水溶及生物可降解等性能，适用于食品、化妆品、生物医学和环境保护等领域，特别是近年来随着对γ-聚谷氨酸的深入研究，γ-聚谷氨酸作为一种高分子生物制品，愈来愈显现出广阔的研究及应用前景。
1 γ-聚谷氨酸的生物合成1.1分子结构1.2制备方法γ-聚谷氨酸的制备方法主要有三种，即化学合成法、提取法和微生物发酵法。
较之前两种，微生物发酵法简单方便，容易控制和操作，并且γ-聚谷氨酸的产率高，适于工业大规模生产。
因此本文主要介绍微生物发酵法。
1.2.1γ-聚谷氨酸的制备微生物发酵法在近几年得到了快速的发展和广泛的应用，主要体现在菌种的多样化、发酵方式与底物的多样化和添加剂的多样化。
目前应用于γ-聚谷氨酸生产的菌种主要是枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和纳豆芽孢杆菌。
随着分子生物学及基因工程的发展，菌种筛选不仅停留在从自然界中获得高产菌，基因工程和诱变育种也得到了广泛的使用。
比如采用紫外、亚硝基胍以及γ射线对其进行复合诱变获得一株γ-聚谷氨酸高产突变株，在基础培养基中产量约是出发菌株的 3.11 倍。
聚谷氨酸在水产养殖中的应用
聚谷氨酸在水产养殖中的应用
聚谷氨酸（γ-polyglutamic acid，γ-PGA）是一种由谷氨酸单元通过γ-羧基连接而成的生物可降解高分子，具有优良的生物相容性和水溶性。
近年来，随着对环境保护的日益重视，水产养殖业也开始寻求更为环保和可持续的养殖方式。
聚谷氨酸作为一种具有良好性能的生物材料，在水产养殖中也有着广泛的应用前景。
首先，聚谷氨酸可以作为饲料添加剂，提高养殖鱼类的生长性能。
其具有较高的粘度，可以在饲料中起到粘合剂的作用，提高饲料的适口性和稳定性。
同时，聚谷氨酸还具有抗菌、抗炎和抗氧化的特性，可以帮助鱼类抵抗疾病，减少抗生素的使用。
其次，聚谷氨酸可以作为水质改良剂，改善养殖水体的环境。
其能够结合水中的悬浮颗粒，起到澄清水质的作用。
同时，聚谷氨酸能够通过吸附和络合作用去除水中的重金属离子和有害物质，提高水质的安全性。
此外，聚谷氨酸还具有抑制藻类生长的作用，可以有效防止水华的发生。
另外，聚谷氨酸还可以作为鱼虾等水产动物的生物保护剂。
其可以降低鱼虾等水产动物的死亡率，提高养殖效益。
同时，由于聚谷氨酸具有较好的生物相容性和降解性，对环境影响较小，可以降低对生态环境的破坏。
综上所述，聚谷氨酸在水产养殖中具有广泛的应用前景。
它可以作为饲料添加剂、水质改良剂和生物保护剂等，提高养殖效益、改善水质环境和保护生态环境等方面都具有重要作用。
但是，聚谷氨酸在水产养殖中的应用还需要进一步的研究和探索，以更好地发挥其作用并降低对环境的影响。
γ-聚谷氨酸 轻工标准
γ-聚谷氨酸轻工标准
γ-聚谷氨酸（γ-PGA）是一种具有生物降解性的天然高分子，广泛应用于日化、食品、医药等领域。
在轻工行业中，γ-聚谷氨酸主要用于化妆品、洗发水、护发素等产品，具有保湿、润滑、抗皱等功效。
以下是γ-聚谷氨酸在轻工行业标准的一些规定：
1. 纯度：γ-聚谷氨酸的纯度应不低于95%，以质量分数计。
2. 重金属：γ-聚谷氨酸中重金属含量应符合相关国家标准，如铅、汞、镉等重金属含量不得超过相关标准。
3. 微生物指标：γ-聚谷氨酸应无微生物污染，如霉菌、酵母菌等。
4. 刺激性：γ-聚谷氨酸应具有较低的刺激性，不应对皮肤和头发造成过敏反应。
5. 稳定性：γ-聚谷氨酸应具有良好的稳定性，在规定的储存条件下，其性能不应发生变化。
6. 安全性：γ-聚谷氨酸应具有较高的安全性，不应对人体健康和环境造成不良影响。
7. 包装：γ-聚谷氨酸的包装应符合相关法规和标准，如标签、包装材料等。
8. 储存条件：γ-聚谷氨酸应在规定的储存条件下储存，如避光、阴凉、干燥等。
需要注意的是，这些标准可能会因国家和地区而有所不同，具体标准应以当地相关法规和标准为依据。
γ-聚谷氨酸发酵关键技术的研究
γ-聚谷氨酸发酵关键技术的研究γ-聚谷氨酸(γ-PGA)是微生物合成由谷氨酸单体缩合形成的高聚物,单体间以酰胺键相互连接,具有多种优良特性,如无毒、生物可降解、生物相容、强溶于水等,广泛用于食品、环保、农业等领域。
本文从γ-PGA生产菌的诱变选育和发酵过程优化展开研究,以期提高γ-PGA产率。
主要研究内容如下:(1)采用ARTP 技术对出发菌株L13进行诱变处理,诱变条件为:处理距离2 mm、最佳处理时间300 s、样品加量10μL、通气量10 SLM。
以不产生脂肽和γ-PGA高产作为筛选标准,从突变库中筛选获得一株性能优良的突变株ZF5。
通过摇瓶发酵与5 L罐分批发酵验证,该菌株发酵过程仅产生少量泡沫,不产生脂肽副产物,在5 L罐中发酵18hγ-PGA产率达到26.1 g/L。
(2)在对枯草芽孢杆菌ZF5发酵特性研究基础上,通过添加适量的金属离子、氨基酸对γ-PGA发酵进行调控,以提高γ-PGA产率。
结果发现:Ca2+、Mo6+能够促进菌体的生长和γ-PGA的生物合成,最适浓度分别为0.1 g/L和0.06 g/L;Zn2+对菌体生长和产物合成都无显著影响;Cu2+和Mn2+对菌体的生长有一定抑制作用,但是Mn2+对γ-PGA产物积累促进作用最强,添加0.3 g/L的Mn2+发酵24 hγ-PGA产率最高为28.5 g/L,较对照提高了11.8%。
谷氨酸、缬氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸对γ-PGA的合成具有促进作用,其中谷氨酸、天冬氨酸效果更为显著。
在发酵初始添加3 g/L的L-谷氨酸可使γ-PGA产率提高23%,最高达到31.5 g/L;在稳定期添加5 g/L的L-天冬氨酸可使γ-PGA产率提高17.6%,达到30.7 g/L。
(3)通过单一pH控制发酵策略研究发现,菌株ZF5最适生长pH为6.5,产物γ-PGA积累的最适pH为7.0。
通过两阶段pH控制策略有效地实现了菌体快速生长和γ-PGA合成最大化。
γ-聚谷氨酸农业应用解读
γ-聚谷氨酸农业应用解读
关注聚谷氨酸时间不长，化妆品领域火的一塌糊涂（以后再讲）。
在农业方面应用单就提升肥效20％来讲属于肥料增效剂的高点，关键PGA 自身的黑马效应在于它环境无害，通过土壤微生物讲解产物谷氨酸本身就是植物营养成分，吸收后无残留。
1.聚谷氨酸农业应用主要功效：土壤改良和生物刺激。
关于土壤改良，因为聚谷氨酸本身大量羧基、氨基官能团存在，对水分子、阴阳离子具有一定的吸附能力，所以表现出非常好的吸水能力、酸碱中和能力、重金属吸附能力、NPK以及钙镁锌铁等螯合和调节能力，从而实现肥料增效和抗旱、调盐碱功效。
关于植物刺激，后面持续更新。
2.聚谷氨酸应用中主要问题：稳定性和确定性。
聚谷氨酸属于多聚物，解读一个多聚物起码需要平均分子量、分子分布系数、M10、M90等几个基本参数，但现在农业应用中仅关注了聚谷氨酸的含量是远远不够的，而且因为自身的特性导致很难获得分布范围较窄的优质产品，使得它无法发挥最大价值。
例如，化妆品、保水剂、保鲜剂等应用需要高分子量聚谷氨酸的成膜性和持水能力，而土壤修复、叶喷肥药等需要小分子聚谷氨酸的生物刺激
性。
但是现在还没有一个很好的工艺能获得分子分布小，大头、小头控制合理的原料，使得在实际应用开发中产品稳定性差，不能适应市场需求。
r-聚谷氨酸
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。 • 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
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。
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
γ-聚谷氨酸（γ-PGA）应用 研究进展
• 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 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
聚谷氨酸
聚谷氨酸γ-聚谷氨酸(γ-PGA)是由D-型或 L-型谷氨酸通过α-氨基和γ-羧基形成酰胺键而连接成的大分子化合物，可以归类于聚酰胺类化合物。
结构式如图1所示。
γ-聚谷氨酸主链上含有大量游离羧基, 可发生交联、螯合、衍生化等反应, 具有强水溶性、生物相容性、生物降解性等。
γ-聚谷氨酸生产主要有化学合成法、提取法和微生物发酵法3 种。
前两种方法因合成的γ-聚谷氨酸分子量低、副产物多且成本高等无法实现工业化应用。
合成方法特点传统多肽合成法工艺路线长、副产物多、收率低，成本高。
二聚体缩聚提取法合成由于纳豆中所含的γ-聚谷氨酸浓度甚微，且有波动，因此，提取工艺十分复杂，生产成本甚高，同样难以大规模生产。
酶转化法合成工艺路线周期短和简单，容易大规模生产。
但是得到的产物分子量小，而γ-PGA的许多物理化学性质与其高分子量密切相关，因而该法无实际生产应用价值。
微生物发酵法微生物发酵法工艺简单，适合大规模生产。
应用1.医药新型药物载体：聚氨基酸已用作缝合材料、人工皮肤和药物控释体系。
生物医用高分子材料：主要用于药物释放和送达载体及非永久性植入装置；作为外用药物的载体，γ- PGA 与明胶有较好的兼容性，适用制作外科及手术用的粘胶剂、止血剂及密封剂。
2.食品工业中的应用在淀粉类食品中加入γ- PGA 可以防止食品老化，增强质地、维持外形。
γ- PGA 还用作冰淇凌的稳定剂、果汁的增稠剂、各种食品的苦味祛除剂、保健食品、安定剂或作为添加剂改善口感。
3.农业由于γ- PGA 既具有生物可降解性、又具有高吸水性，向人们展示了其在固沙植被领域的广阔应用前景。
另外，在肥料、杀虫剂、除草剂、驱虫剂等使用时，加入适量的)，γ- PGA盐可以延长这些药物在作用对象表面上的停留时间，不易因干燥、下雨而被冲刷掉。
4.工业γ- PGA 能吸附重金属和放射性核素。
生物高分子絮凝剂，不仅用在水处理领域，还可用于饮用水处理、食品和发酵工业等行业。
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γ-聚谷氨酸的特性、生产及应用来源:中国化工信息网2009年1月21日γ-聚谷氨酸[y-poly(g1utamic acid)，γ-PGA]，是由L-谷氨酸[L-Glu]、D-谷氨酸[D-Glu]通过γ-酰胺键结合形成的一种高分子氨基酸聚合物，其结构式如图1(略)。
γ-聚谷氨酸的合成方法较多，有传统的肽合成法、二聚体缩合法、纳豆提取法和微生物发酵法等。
由于化学合成法难度很大，没有工业应用价值，因此对于γ-聚谷氨酸合成方法的研究主要集中在微生物发酵领域。
而对于微生物生产γ-聚谷氨酸的研究，日本一直走在各国的前列，最初是利用纳豆菌对谷氨酸进行聚合而成的。
近年，我国、美国等国家也开展了微生物发酵法合成广聚谷氨酸的研究。
能发酵生产γ-聚谷氨酸的菌种较多，有地衣杆菌、枯草芽孢杆菌等菌种，而以枯草芽孢杆菌发酵生产γ-PGA的研究居多。
在我国，浙江大学、南京工业大学等高校已经开始对微生物发酵法生产广聚谷氨酸进行研究。
γ-聚谷氨酸作为一种高分子聚合物，具有一些独特的物理、化学和生物学特性，如生物可降解性、良好生物相容性、强保水性、对人体无毒害等特性。
这些特性决定了γ-聚谷氨酸在农业、食品、医药、环保、化妆品工业、烟草、皮革制造工业和植物种子保护等领域的广泛用途。
1 γ-聚谷氨酸的性质 1.1吸水特性由于γ-PGA极易溶于水，因此其具有很好的吸水特性，王传海等对γ-PGA的吸水性能进行了研究，结果表明，γ-PGA的最大自然吸水倍数可达到1108.4倍，比目前市售的聚丙烯酸盐类吸水树脂高1倍以上，对土壤水分的吸收倍数为30-80倍。
γ-PGA的水浸液在土壤中具有一定的保水力和较理想的释放效果，有明显的抗旱促苗效应。
在0.206mol/L浓度的PEG(6000)模拟渗透胁迫条件下，γ-PGA仍有较强的吸水和保水能力，可明显提高小麦和黑麦草的发芽率，用其直接拌种也能显著提高种子的发芽率。
γ-PGA的吸水性和保水性可使γ-PGA被广泛应用于干旱地区保水以及沙漠绿化。
1.2 生物可降解性生物可降解性是γ-PGA的特性之一。
所有γ-PGA产生菌株都可以以γ-PGA作为营养源进行生长。
在B.1ichenrmis9945a的培养液中存在一种与γ-PGA降解有关的解聚酶。
其它自然菌株也具有降解γ-PGA的能力。
以γ-PGA作为唯一碳源和氮源对可降解γ-PGA的菌株进行筛选，结果筛选出至少12株可降解γ-PGA的菌株。
由此可知，发酵生产γ-PGA的培养时间对产量有较大的影响，时间过长会导致γ-PGA分子被酶解而损失。
1.3 γ-PGA的水解特性γ-PGA的水溶液在10mL、浓度为6mol/L的HCl中，抽真空封口，105℃的烘箱的条件下可以水解为谷氨酸，吕莹等的研究表明，水解17h、25h、48h的结果一致。
此特性可用于γ-PGA纯度的测定。
2 微生物发酵法生产广PGA γ-PGA生物合成的研究主要集中在芽孢杆菌属的细菌B.anthracis和B.anthracisA T℃9945a、且lichen扣rmisAT℃9945(以前叫B.subtilisAT℃9945)等菌株上。
根据细胞生长的营养要求是否需要L-谷氨酸，可以把γ-PGA产生菌分为两大类：一类是L-Glu依赖型，这类菌种主要有 B.anthracis、且subtilisMR-141、且lichen!formisAT℃9945、且lichenrmisAT℃9945a、且subtilis IF03335、且subtilisF-2-01和Madla 和Prasertsan等从温泉中筛选出的B.thrmotolerantWD90.KTl2.KF.41等；一类是非L-Glu依赖型，如B.subtilis5E、且subtilisvapolyglutamicum、且licheni-/OrmisA35、B.subtilTAM4等。
B.1ichenIiform/s9945a发酵生产产聚谷氨酸1942年发现且lichenIiform/s9945a能够生产γ-PGA，接着相关培养基设计和发酵条件优化的研究相继展开。
研究表明，盐浓度、L-Glu、甘油和柠檬酸是生产γ-PGA的主要影响因素，Mn2+和Ca2+对γ-PGA的产生也有显著影响。
最优培养基组成如下：柠檬酸12g/L，甘油80g/L，NH4Cl7g/L，MgSO40.5批，FeCl30.04ga.，K2HPO40.5gA，pH=7.4。
2-3天培养后，γ-PGA的产量为15 g/L。
B.1icheniformis9945a在此培养条件下，产量较低，可能是由于没有找到最适的碳氮源、生长因子等。
在随后的研究中，产量高于15g/L。
2.2 B..subtilis[F03335发酵生产广聚谷氨酸B.subtilis IF03335是从一种传统的日本食品“纳豆”中分离出来的，是一种L-Glu依赖型菌株。
外源的L-Glu仅仅是作为γ-PGA合成酶的激活剂，而用于合成γ-PGA的谷氨酸则是TCA循环的中间代谢物。
利用这种细菌发酵生产γ-PGA，产量随培养条件的不同而不同，其范围为20～50g几。
典型的培养基组成为：L-Glu30g/L，柠檬酸20g/L，硫酸铵5g/L，培养周期96h。
这个菌株以外源的L-Glu 作为合成γ-PGA的激活剂，而合成γ-PGA的主要前体来源于TCA循环，因此，可以尝试直接加入TCA循环中间代谢物，考察γ-PGA的产量，选出最佳前体添加物，以进一步提高产量。
2.3 B.subtilisZJU.7发酵生产产聚谷氨酸B.subtilisZJU-7是从中国传统食品豆腐乳中分离出来的，是一种L-Glu依赖型菌株，发酵生产γ-PGA时必须加入外源谷氨酸。
其最适碳源和氮源分别是蔗糖和胰蛋白胨，在含有60矽L蔗糖、60肌胰蛋白胨和80g/LL-Glu的培养液中37℃培养24h后，γ-PGA的产量为54.4g/L。
这是目前报道过的’最高产量。
然而，考虑到工业化生产，营养成本较高，生产成本也随之提高。
因此，利用农副产品或者含有L-Glu 的各种废料生产γ-PGA，降低其生产成本后，有望工业化。
2.4 偶联发酵法生产γ-聚谷氨酸大多数γ-PGA产生菌都属于谷氨酸依赖型的。
为了避免外源谷氨酸提取分离的成本，开始了偶联发酵生产),-PGA的研究，并取得了一定的成果。
偶联培养生产γ-PGA体系包括L-Glu的产生菌Corynebacteriumglutamic-um S9114和γ-PGA产生菌BacillusSubtilisZJU-7。
BacillusSubtilisZJU-7利用Corynebacteriumglutamicua S9114代谢产生的L-Glu进行γ-PGA的合成。
Corynebacteriumglutamicum S9114培养产生L-Glu后，将Bacillus SubtilisZJU-7接种到含有L-GIu的培养液中37℃，pH=7.0时培养24 h后，得到γ-PGA的最高产量为32.8g/L。
此种方法中，L-Glu无须分离纯化，且其发酵液中的残糖等营养成分可以进一步被利用，大大的减少了生产成本。
然而，γ-PGA产量有待于提高。
2.5 固体发酵生产产聚谷氨酸目前，大多数研究都集中在液态发酵生产广聚谷氨酸。
利用原料大豆接种纳豆芽孢杆菌生产广聚谷氨酸将填补固体发酵产广聚谷氨酸这一空缺。
胡荣章等，采用的菌株为枯草芽孢杆菌。
而沙长青等利用大豆接种纳豆芽孢杆菌固体发酵生产广聚谷氨酸。
采用的方法是：先将大豆浸泡，再灭菌，然后接种发酵1～2个昼夜，用生理盐水搅拌提取分泌于大豆表面的广聚谷氨酸，离心分离后，超滤浓缩，乙醇沉淀提取，得到产品。
固态发酵中，发酵培养底物无须精制，成本低，来源广。
发酵产物中除了γ-PGA外，还含有维生素K2和纳豆激酶芽孢杆菌等有用物质。
吴永平等的研究表明，固体发酵中，可以调节谷氨酸钠、尿素、柠檬酸钠、淀粉的配比以提高产聚谷氨酸的产量。
在黄豆饼粉：麸皮：1：1(质量比)、谷氨酸钠318g/kg、尿素28.3g/kg、柠檬酸钠24g/kg、淀粉46g/kg的条件下，产量达75.3g/kg。
由此，固态发酵产量较高，而且主要原料较为廉价，开发前景广阔。
3 γ-聚谷氨酸的应用通过微生物聚合生产的广聚谷氨酸是一种高分子量的聚合物，它的分子链上有大量游离羧基，使其具有一般聚羧酸的性质，如强吸水、能与金属螯合等特点，此外，大量的活性位点便于材料的功能化，如部分交联后生成高吸水树脂，因此用途十分广泛。
γ-PGA由于其独特的理化和生物学特性，被广泛用于医药制造、食品加工、农业、绿化和植物种子保护等许多领域，具有极大开发价值和应用前景。
3.1 产聚谷氨酸在农业中的应用产聚谷氨酸良好的生物可降解性和强的吸水性，展示了其在农业方面应用的巨大潜力。
由于沙漠及缺水地区水分较少，植物种子很难发芽，绿化较为困难。
为此，日本九州大学农学系教授原敏夫等人，以日本的纳豆丝(聚谷氨酸)为原料，开发出了一种吸水性极强的纳豆树脂(可吸自重5000倍的水)，从而使沙漠及缺水地区绿化有了理想的种子包衣材料。
只要用这种树脂把植物种子包起来，在沙漠及缺水地区种植，可很快发芽，效果十分理想。
王建平等的研究指出，用0.10～0.30ga,的γ-PGA 溶液浸种1～3天可以提高烟草种子的发芽率、种子活力，缩短出苗时间。
处理后的种子淀粉酶、过氧化物酶和过氧化氢酶的活性与对照相比均有不同程度的提高，以0.20ga,的γ-PGA 溶液处理种子1天效果最好。
又由于广聚谷氨酸具有良好的可生物降解性，因此，应用于沙漠绿化工程效果理想并且避免了污染。
在肥料、杀虫剂、除草剂、驱虫剂等使用时，加入适量的聚谷氨酸盐可以延长这些药物在作用对象表面上的停留时间，不易因干燥、下雨而被刷掉。
将产聚谷氨酸与栽培土按一定比例混合，这样既可减少灌溉次数和费用，又可改善土壤团粒结构，从而提高土壤的保水性、透水性和透气性，缩小土壤的昼夜温差变化，达到改良劣质土壤、使农作物增产丰收的目的。
3.2 γ-聚谷氨酸在日用品中的应用γ-聚谷氨酸在化妆品药典上的国际命名是：纳豆胶(Natto Gum)。
广聚谷氨酸水胶为无色无味透明柔软胶质，由于其三度空间的格子结构，具有高超的吸水和缓释能力。
此外，亦具成膜特性，加上柔滑功能大，尤其是超强5000倍吸水保湿能力，最适合化妆晶提升保湿功效。
γ-PGA可提升皮肤长效高保湿功效；可有效减少水分通过皮肤散失；可促进皮肤组织弹性；可提升皮肤天然保湿成分：具有皮肤美白效果。
利用广聚谷氨酸还可生产一种新型护发液。
这种新型护发液涂抹在头发表层，形成的薄膜不仅能防止头发内水分的蒸发，而且其中的黏性成分还能发挥类似胶水的作用，修复即将脱落的毛鳞片。