聚谷氨酸ppt课件
r-聚谷氨酸知识讲解
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。
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。
护发素的有效成分，头发定型剂，表皮缓 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 研究进展
• 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。
聚谷氨酸密度
聚谷氨酸密度一、聚谷氨酸简介聚谷氨酸（Polyglycine）是一种由多个谷氨酸分子聚合而成的多肽物质。
谷氨酸是一种天然存在的氨基酸，具有亲水性和疏水性两种性质。
在生物体中，谷氨酸常被用作合成蛋白质和其他生物分子的原料。
而聚谷氨酸则是谷氨酸在特定条件下形成的聚合体，具有特殊的理化性质和生物活性。
二、聚谷氨酸的理化性质聚谷氨酸具有较好的水溶性和稳定性，能够在广泛的pH值范围内保持稳定。
同时，聚谷氨酸还具有良好的生物相容性和生物可降解性，因此在医疗、化妆品、食品和环保等领域具有广泛的应用前景。
此外，聚谷氨酸的分子量大小和分布也对其理化性质产生影响。
三、聚谷氨酸的生物合成与调控聚谷氨酸的生物合成主要在微生物中完成，如大肠杆菌、酵母菌等。
其合成过程涉及到多个酶的参与，如谷氨酸脱氢酶、氧化还原酶等。
这些酶在特定的条件下，催化谷氨酸的聚合反应，形成不同分子量和性质的聚谷氨酸。
此外，聚谷氨酸的生物合成还受到营养物质、代谢产物等外界因素的调控。
四、聚谷氨酸的生理功能1.保湿性：聚谷氨酸具有较好的保湿性能，能够有效地保持皮肤水分，增强皮肤弹性，因此被广泛应用于化妆品和护肤品中。
2.营养性：聚谷氨酸可以被人体吸收利用，作为营养物质提供能量和合成其他生物分子的原料。
3.药物载体：由于聚谷氨酸具有良好的生物相容性和生物可降解性，因此可以被用作药物载体，用于药物传递和靶向治疗。
4.环保应用：聚谷氨酸可生物降解，因此在环保领域可以作为塑料替代品或其他有害物质的吸附剂，有助于减少环境污染。
五、聚谷氨酸的食品应用1.食品添加剂：聚谷氨酸具有较好的稳定性、水溶性和口感，因此在食品加工中可以作为增稠剂、稳定剂、调味剂等添加剂使用，改善食品的质构和口感。
2.营养强化：聚谷氨酸作为一种营养物质，可以添加到食品中提供氨基酸和其他营养成分，提高食品的营养价值。
3.防腐保鲜：聚谷氨酸具有一定的抗菌作用，可以用于食品防腐和保鲜，延长食品的保质期。
谷氨酸的生产工艺ppt课件
在微生物的代谢中，谷氨酸比天冬氨酸优 先合成。谷氨酸合成过量时，谷氨酸抑制 谷氨酸脱氢酶的合成，使代谢转向合成天 冬氨酸；天冬氨酸合成过量后，反馈抑制 磷酸烯醇丙酮酸羧化酶的活力，停止草酰 乙酸的合成。所以，在正常情况下，谷氨 酸并不积累。见图3~27。第7页，共69页乙醛来自循环GA生物合成的内在因素
第16页，共69页
淀粉制糖
原因； 方法： 水解酶水解成糊精或低聚糖，糖化酶糖化成葡萄 糖。 酸解法； 酸酶法； 酶酸法； 双酶法。 国内多采用酸水解工艺。
第17页，共69页
淀粉酸水解工艺
调浆（液化）：10~11波美，盐酸调pH 1.5；
糖化：直接蒸汽加热25min； 冷却：80℃以下； 中和：一般中和中点的pH 4.0~5.0，使蛋白 质和其它胶体物质析出； 脱色：活性炭法或树脂法（注意条件方法）; 过滤：过滤温度45 ℃ ~50 ℃ 。
从上图可以看出，GA产生菌必须具备以下条件： 1.α—KGA脱氢酶酶活性微弱或丧失 这是菌体生成并积累α—KGA的关键，从上图可以看出， α—KGA是菌体进行TCA循环的中间性产物，很快在α—KGA 脱氢酶的作用下氧化脱羧生成琥珀酸辅酶A，在正常的微生 物体内他的浓度很低，也就是说，由α—KGA进行还原氨基 化生成GA的可能性很少。只有当体内α—KGA脱氢酶活性很 低时，TCA循环才能够停止，α—KGA才得以积累。
第3页，共69页
2、日用化妆品等 谷氨酸为世界上氨基酸产量最大的品种，作为营养药 物可用于皮肤和毛发。用于生发剂，能被头皮吸收，预防 脱发并使头发新生，对毛乳头、毛母细胞有营养功能，并 能扩张血管，增强血液循环，有生发防脱发功效。用于皮 肤，对治疗皱纹有疗效。 3、下游产品开发 谷氨酸可生产许多重要下游产品如L—谷氨酸钠、、聚 谷氨酸等。新型的聚合氨基酸，含有氨基的药物或靶向基 因，可以方便的接入聚谷氨酸的分子中，形成大分子前药 或靶向大分子载体，接入特异性的基因，可进行特殊的分 离或提纯，这一聚合物在医药领域会有很广泛的应用前景。
聚谷氨酸 百科
聚谷氨酸百科名片聚谷氨酸分子式聚谷氨酸（γ-PGA），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聚谷氨酸是一种有粘性的物质，在“纳豆” ——发酵豆中被首次发现。
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 ) 之间经酰胺键结(amide linkage) 所构成的同型聚酰胺(homo-polyamide)γ -PGA的分子量从5万到2百万道尔顿不等。
中文名称聚谷氨酸、纳豆菌胶或多聚谷氨酸英文名称POLY-L-GLUTAMIC ACID 2'000-15'000英文同义词POLY-L-GLUTAMIC ACID 15'000-50'000 SODIUM SALT;POLY-L-GLUTAMIC ACID 2'000-15'000;POLY-L-GLUTAMIC ACID50'000-100'000SODIUMSALT;L-GLU-(L-GLU)N-L-GLU;alpha-l-glutamicaci dpolymer;glutamicacidpolymer;l-gamma-polyglutamicacid;l-glutamica cid,homopolymer;l-glutamicacidpolymer;l-glutamicacipeptides;poly( alpha-l-glutamicacid);poly-l-glutamate;Polu-L-glutamic acid2000-15000;G-poly glutamic acid其他基本信息CBNumber: CB2132778分子式L-Glu-(L-Glu)n-L-Glu分子量: 70万单位CAS号: 25513-46-6γ–PGA（γ–聚谷氨酸）的化学结构γ–PGA全名γ-Polyglutamic acid，是以左、右旋光性的谷氨酸为单元体，以γ-位上的醯胺键聚合而成同质多肽(Homo-polypeptide)，聚合度约在1,000-15，000之间。
聚谷氨酸应用探讨
聚谷氨酸
孟祥璟 2012年12月03日
LOGO
聚谷氨酸简介 护肤品领域应用
农业领域应用
医药领域应用
2
MXJ-PhD
聚谷氨酸简介
Poly Glutamic Acid (PGA)
3
MXJ-PhD
微生物发酵法生产PGA
PGA 枯草芽孢杆菌 发 酵 交 联
PGA 粉末
4
PGA 水凝胶
MXJ-PhD
1
28
Collagen
HA
γ-PGA
Fig. 5 Comparison of γ-PGA, HA and Collagen on Moisturizing Effect (A), TEWL (Trans-Epidermal Water Loss) Test (B) and Skin Elasticity (C).
Table 2 Cell Layer Density
Total number of cells within monolayer (× 104) 1# Control 3.9 ± 0.3 2# 6.7 ± 0.3 7.7 ± 0.2 3# 4.6 ± 0.3 7.6 ± 0.6 Mean (n=3) 5.1 ± 1.5 8.3 ± 1.1
避免作物吸收过多
土壤中有毒重金属
PGAPGAPGA-
形成巨大分子
植物的根毛不能吸收
PGA-
Cr3+
PGA-
PGAPGAPGA-
PGA-
螯合沉淀
有毒重金属
MXJ-PhD
31
聚谷氨酸复合肥施用方法
使用方法
稀释后直接灌施根部周围或漫灌田沟(可配合施加叶面喷洒)
聚谷氨酸用量及用法食品级
聚谷氨酸用量及用法食品级
（最新版）
目录
1.聚谷氨酸概述
2.聚谷氨酸的性质和特点
3.聚谷氨酸在食品中的应用
4.聚谷氨酸的用量和用法
5.聚谷氨酸的安全性和注意事项
正文
聚谷氨酸是一种有粘性的物质，首次被发现于纳豆（发酵豆）中。
作为一种水溶性脂肪族聚酯，聚谷氨酸分子中含有大量的游离亲水性羧基，因此具有高度的水溶性、生物相容性、生物可降解性、生物可吸收性、无免疫原性和可化学衍生性等优点。
聚谷氨酸在食品行业中有着广泛的应用，例如作为增稠剂、稳定剂和乳化剂等。
由于其优良的性质，聚谷氨酸被广泛应用于食品和饮料、乳制品、肉制品、烘焙食品、糖果和巧克力等食品中。
在使用聚谷氨酸时，需要根据具体应用和食品类型来确定其用量。
一般来说，聚谷氨酸的用量在 0.1% 到 1% 之间。
在实际应用中，聚谷氨酸的用法有多种，可以是直接添加到食品中，也可以是在食品加工过程中加入。
此外，聚谷氨酸也可以与其他食品添加剂混合使用，以达到更好的效果。
然而，聚谷氨酸作为一种食品添加剂，也需要注意其安全性。
尽管聚谷氨酸在食品中的应用已经得到了广泛的认可，但在使用时仍需遵循相关法规和标准，以确保食品的安全性和质量。
此外，对于某些特殊人群，如过敏体质者和儿童等，在使用聚谷氨酸时需要谨慎，并遵循医生的建议。
总之，聚谷氨酸作为一种具有优良性质的食品添加剂，在食品行业中有着广泛的应用。
聚谷氨酸分子量和含量
聚谷氨酸分子量和含量（实用版）目录1.聚谷氨酸的概述2.聚谷氨酸的分子量3.聚谷氨酸的含量4.聚谷氨酸的应用领域正文【聚谷氨酸的概述】聚谷氨酸（Polyglutamic acid，简称 PGA）是一种由谷氨酸单体组成的生物高分子，具有重要的生物学功能。
聚谷氨酸广泛存在于多种生物体中，如细菌、真菌、藻类和动植物等。
在生物体内，聚谷氨酸发挥着诸多生理作用，如调控细胞生长、促进植物抗逆性等。
【聚谷氨酸的分子量】聚谷氨酸的分子量与其聚合度密切相关。
聚合度是指聚谷氨酸分子中谷氨酸单体的数量。
通常情况下，聚谷氨酸的聚合度在一定范围内变化，不同的聚合度会导致聚谷氨酸的分子量有所差异。
聚谷氨酸的分子量可以通过测量其相对分子质量（Molecular weight，简称 MW）来确定。
相对分子质量是指分子质量与碳 -12 原子质量的比值，通常用“Da”表示。
聚谷氨酸的分子量可以通过测量其 MW 来确定。
【聚谷氨酸的含量】聚谷氨酸的含量可以通过实验方法进行测定。
一种常用的方法是采用高效液相色谱法（High Performance Liquid Chromatography，简称 HPLC）进行检测。
HPLC 是一种分离和定量分析样品的方法，具有较高的分辨率和准确性。
通过 HPLC 方法，可以准确地测定聚谷氨酸的含量。
【聚谷氨酸的应用领域】聚谷氨酸因其独特的生物学功能，在多个领域具有广泛的应用前景。
其中，最为突出的应用领域包括：1.生物医药：聚谷氨酸具有促进细胞生长、抗肿瘤等生物活性，可用于药物载体、疫苗佐剂等；2.农业：聚谷氨酸可提高植物抗逆性，促进植物生长，可用作生物肥料、抗逆性促进剂等；3.食品工业：聚谷氨酸具有优良的保湿性、稳定性等特性，可用于食品添加剂，如保湿剂、增稠剂等；4.环保：聚谷氨酸可用于污水处理、重金属离子吸附等环境保护领域。
综上所述，聚谷氨酸分子量和含量对于了解聚谷氨酸的生物学功能及应用领域具有重要意义。
聚谷氨酸 化学结构
聚谷氨酸化学结构聚谷氨酸是一种重要的生物大分子，是由多个谷氨酸分子通过肽键连接而成的聚合物。
它在生物体内具有多种重要的功能和作用。
聚谷氨酸在生物体内参与蛋白质的合成和折叠过程。
蛋白质是生物体内最重要的功能分子之一，它们承担着构建细胞结构、催化化学反应、传递信号等多种生理过程。
聚谷氨酸作为一种氨基酸聚合物，可以提供谷氨酸的基本结构单元，参与蛋白质的合成过程。
此外，聚谷氨酸的化学结构中含有大量的酰胺键，这种特殊的化学键可以增强蛋白质的稳定性和折叠能力，有助于蛋白质的正确折叠和功能发挥。
聚谷氨酸在细胞内起到储能的作用。
聚谷氨酸的分子结构中具有大量的酰胺键，这种化学键的形成需要消耗能量。
当生物体在新陈代谢过程中产生多余的能量时，这些能量可以通过聚谷氨酸形成的酰胺键来储存起来。
在生物体需要能量时，聚谷氨酸可以通过酰胺键的断裂释放能量，满足生物体的能量需求。
聚谷氨酸还具有草酸盐的沉淀作用。
草酸盐是一种常见的无机盐，它在水中溶解度较低。
当聚谷氨酸与草酸盐共同存在时，它们之间会发生反应，形成不溶性的沉淀物。
这种沉淀作用可以被应用于水处理、废水处理等环境工程中，用于去除水中的草酸盐等污染物。
聚谷氨酸还具有良好的生物相容性和生物可降解性。
由于聚谷氨酸分子中含有大量的酰胺键，这种化学键在生物体内具有较好的稳定性和降解性。
聚谷氨酸可以在生物体内逐渐降解为谷氨酸分子，被细胞利用或代谢掉。
这种特性使得聚谷氨酸在生物医学领域具有广泛的应用前景，例如作为药物缓释系统、组织工程材料等。
聚谷氨酸是一种重要的生物大分子，具有多种重要的功能和作用。
它参与蛋白质的合成和折叠，起到储能的作用，具有草酸盐的沉淀作用，同时具有良好的生物相容性和生物可降解性。
聚谷氨酸的研究和应用将为生物医学领域的发展和进步带来新的机遇和挑战。
《氨基酸类药物》PPT课件_OK
氨基酸的生产方法
添加前体发酵法（微生物转化法）：
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氨基酸的生产方法
• 酶法：利用微生物细胞或微生物产生的酶来制造氨基酸。
19
氨基酸的生产方法
提取法：蛋白质水解，从水解液中提取。胱氨酸、半胱氨酸和酪氨酸 合成法：DL-蛋氨酸、丙氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸。
20
氨基酸的生产方法
• 化学合成法：DL-蛋氨酸、丙氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸。
• 营养强化剂； • 谷氨酸单钠盐——味精； • 天冬氨酸钠：可用于清凉饮料，能增加清凉感并使香味浓厚爽口； • 天冬氨酰苯丙氨酸甲酯：甜味素（APM）
9
C、农业
• 杀虫剂：刀豆氨酸、5-羟色氨酸可使南方毛虫拒食而死；半胱氨酸可杀死黄瓜蝇；甘氨 酸乙酯衍生的二硫代磷酸盐具有较强的杀蚜虫和杀螨效果；
类似物突变株的营养缺陷型菌株发酵和营养缺陷型回复突变株发酵。 典型的例子就是谷氨酸发酵。
改变培养条件的发酵转换法中,有变化铵离子浓度、磷酸浓度，使谷 氨酸转向谷氨酰胺和缬氨酸发酵。 （2）营养缺陷型突变发酵、这一方法是诱变出菌体内氨基酸生物合成 某步反应阻遏的营养缺陷型变异体，使生物合成在中途停止，不让 最终产物起控制作用。 这种方法中有用高丝氨酸缺陷株的赖氨酸发酵，有用精氨酸缺陷株 的鸟氨酸发酵，还有用异亮氨酸缺陷株的脯氨酸发酵。 （3）类似物抗性变异株的方法： 用一种与自己想获得的氨基酸结构相类似的化合物加入培养基内， 使其发生控制作用，从而抑制微生物的生长。这样，就可以得到在 这种培养基中能够生长的变异株，而这种变异株正是解除了调控机 制的，能够生成过量的氨基酸。 利用此方法发酵的有:苏氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、组氨酸和精氨 酸。
• 杀菌剂：N-月桂酰缬氨酸可作为治疗稻瘟病；-1，4环己二烯丙氨酸能抑制黑穗病毒、 稻瘟病等；
《谷氨酸提取》PPT课件
除了温度和溶液的pH对谷氨酸的溶解度有影响外，溶液中杂质也影 响其溶解度。如谷氨酸发酵液中含有的残糖、其它氨基酸、菌体、胶体物 质等，都将影响谷氨酸的溶解度。
当发酵液中有其它氨基酸存在时，会导致谷氨酸的溶解度增加。这种 现象在提取谷氨酸时严重影响谷氨酸的收率。另外，发酵液中碳水化合物水 解物的存在，也会使谷氨酸的溶解度有所增加。
谷氨酸分子中含有2个羧基和1个氨基，是一个既有酸性基团又 有碱性基团的两性电解质。谷氨酸晶体是以偶极离子的形式存在的。
谷氨酸溶解于水后呈离子状态存在，其解离方式取决于溶液的pH，也 就是说，谷氨酸在不同的pH溶液中，可以解离成阳离子、两性离子和一价阴 离子及二价阴离子4种不同的离子状态，分别以GA＋、GA±、GA－、GA2－表示。
③ 金属盐法
利用谷氨酸与Zn2＋、Ca2＋等金属离子作用生成难溶于水的谷氨酸 金属盐而沉淀析出。
④ 离子交换膜电渗析法
根据渗透膜对各种离子物质的选择透性不同而将谷氨酸分离，如电 渗析和反渗透法。
6.2.3 菌体分离方法
国内味精厂从发酵液中谷氨酸时，一般受设备条件限制，并不先分离 菌体，而直接从含有菌体和蛋白质的发酵液及其浓缩液中提取谷氨酸。但菌 体存在于发酵液中不利于谷氨酸的结晶分离。有条件的厂家如能将发酵液中 菌体预先分离，就会降低发酵液的粘度和杂质含量，有利于谷氨酸发酵液的 浓缩纯化和结晶分离，提高产品收率和纯度
谷氨酸在浓盐酸中会生成并析出谷氨酸盐酸盐。谷氨酸盐酸盐与碱作用生 成谷氨酸。如果碱过量则生成谷氨酸一钠甚至生成谷氨酸二钠。
⑥ 与金属盐反应
在一定pH下，谷氨酸与金属盐反应生成难溶于水的复盐。这个性质也 被用于提取发酵液中的谷氨酸。
6.2.2 谷氨酸发酵液的性质
谷氨酸发酵属于细菌发酵，培养基的主要成分是葡萄糖、铵离子和磷 酸盐等，因此发酵液较稀薄、不黏稠。发酵结束放罐时，发酵液中除了含有 谷氨酸外，还有菌体和培养基的残留物以及其它代谢产物等。
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。
γ-PGA资料
倡导三维全价施肥理念
构建中国生态高效农业
倡导三维全价施肥理念
构建中国生态高效农业
表5 γ-PGA水浸液对小麦出苗率和幼苗生长的影响
七、提高农产品品质
倡导三维全价施肥理念
构建中国生态高效农业
• γ-PGA改善了土壤微生物区系，导致土壤微生物 的还原能力增强，硝酸盐的还原量增加，土壤中 硝态氮含量降低。γ-PGA可以显著降低农产品中 硝酸盐的含量，提高维生素C含量，并明显提高 农产品的品质。 • γ-PGA对于Pb2+、Cu2+、 Cd2+、Cr3+、Al3+、As4+ 等重金属离子有良好的螯合效果，可作为重金属 吸收剂，防止重金属残留对土壤和地下水的污染 问题，降低粮食、烟草、茶叶、瓜果、蔬菜等重 金属含量。
倡导三维全价施肥理念
构建中国生态高效农业
肥料添加剂γ-PGA
市场农化推广部
倡导三维全价施肥理念
构建中国生态高效农业
• • • • •
γ-PGA简介 γ-PGA应用领域 γ-PGA在农业上的应用 γ-PGA农业领域前景分析 γ-PGA应用实例
倡导三维全价施肥理念
1. γ-PGA简介
构建中国生态高效农业
八、绿色环保，无公害。
倡导三维全价施肥理念
构建中国生态高效农业
• γ-PGA属纯天然的生物制剂，进入土壤中后 ，可自然分解，生成氨基酸，最终被植物 吸收利用，不会造成环境的二次污染。
倡导三维全价施肥理念
构建中国生态高效农业
4．农业领域前景分析：
• 农业部危朝安副部长在2011年十一届全国人大四 次会议表示，国家统计局数据表明2010年我国化 肥年用量达到了5460万吨(折纯氮磷钾)，由于我 们的化工产业、化肥产业发展得很快，为我们农 业的发展、农民的增收，特别是粮食的增产，作 出了重要的贡献。在前期的研究中发现：γ-PGA 可以明显提高化肥利用率，它是一种有效的肥料 增效剂，可以减少化肥用量10%~15%。按10%计 算，每年可节约化肥540万吨，相当于建了10个超 大型化肥厂。同时，可大大减少化肥施用对环境 的压力，节约环境污染治理的费用，其获得的生 态效益更是无法用数字统计的。
谷氨酸中和技术课件
（三）影响谷氨酸结晶的主要因素 1.发酵液性质对结晶晶型的影响 ① 谷氨酸含量对结晶晶型的影响 若发酵液中谷氨酸含量过低，低于4.5%时，不容易达到过饱和度，即使提取温度很低，所形成晶核数量也不会太多。如果谷氨酸含量较高，在室温条件下已经容易形成β-型结晶，导致分离困难，影响谷氨酸收率，且谷氨酸含水量较大、纯度较低。 ② 菌体对结晶晶型的影响 当带菌体进行等电点提取谷氨酸时，如果菌体数量多，发酵液黏度大，易使结晶形成β-型结晶。 ③ 杂菌和噬菌体结晶晶型的影响 如果谷氨酸发酵感染杂菌和噬菌体，发酵液中胶体物质增多，泡沫多，残糖高，发酵液黏度大，容易形成β-型结晶。 ④ 残糖对结晶晶型的影响 如果发酵液残糖过高，不仅会影响谷氨酸的溶解度，而且易产生β-型结晶。 ⑤ 发酵液杂质对结晶晶型的影响 发酵液的杂质，如消泡剂，糊精、焦糖、蛋白质、色素等杂质，如果过多，对提取带来影响。 2. 温度对结晶晶型的影响 温度越低，析出α-型结晶纯度越高。当等电点调酸时,发酵液温度高于30℃, β-型结晶增加；当温度低于30℃，β-型结晶减少。温度在20℃以下时主要是α-型结晶析出。
（二）谷氨酸的性质 1. 谷氨酸的立体异构 谷氨酸分为L型、D型、DL型三种，在动植物和微生物机体中天然存在的，都是L型谷氨酸，L型谷氨酸是味精的前体。 2. 谷氨酸结晶的特性 谷氨酸结晶具有多晶型性质，在不同条件下会形成不同晶型的谷氨酸结晶。通常分为α-型结晶和β-型结晶两种。 3. 谷氨酸的溶解度 在一定温度下，每100g水中所能溶解谷氨酸的最多克数，称为谷氨酸的溶解度。 ① pH值对谷氨酸溶解度的影响 谷氨酸等电点pH 3.22时，溶解度显著减少到最低点。 ② 温度对谷氨酸溶解度的影响 谷氨酸溶解度受温度影响较大，温度越低，溶解度越小，这是低温等电点法提取谷氨酸的依据。 ③ 杂质对谷氨酸溶解度的影响 发酵液中合有残糖、其它氨基酸、菌体及肢体物质等杂质，这些杂质都会影响谷氨酸的溶解度。
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γ -PGA的特性
对人体和环境无毒可生物降解 ，生态友好型
易交联形成后期拥有卓越性 能的水凝胶
A
B
水溶性，可得到无味清洁透明 的溶液 C
可制成钠，钙，镁，氢型
D
γ -PGA的应用
食品方面
增加抗冻性，食品冷藏 增加抗溶性 增加钙及其他矿物质吸收 抗氧化
01 02
农业方面
作为植物增产营养素 超强亲水性与保水能力， 可作为肥料增效剂，并增 加植物抗病能力 平衡土壤酸碱度 可结合沉淀有毒重金属
4 等。
①B. licheniformis9945a 发酵生产 γ -聚谷氨酸
1942 年发现 B. licheniformis9945a 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 12 g/L ，甘油 80 g/L ， NH4Cl 7 g/L，MgSO4 0.5g/L，FeCl3 0.04 g/L，K2HPO4 0.5 g/L ， pH=7.4 。 2 ～ 3 天培养后， γ -PGA 的产量为 15g/L。B. licheniformis9945a 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15 g/L。
产γ -PGA的菌株
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。 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
L-Glu 依赖型
这类菌种主要有 B.anthracis、B. subtilisMR-141 、 B. licheniformisATCC9945 、 B. licheniformisATCC9945a、B. subtilis IFO3335、 B. subtilisF-2-
菌种的筛选
实验材料：土壤 初筛
纳豆
豆腐乳
豆豉
取实验材料2g于10mL无菌水的试管中，用橡胶塞封口，振荡2min,再静 置30min；
水浴锅100℃煮沸5min；
冷却后，取上清液 1mL，浓度梯度稀释，分别取0.2mL稀释液涂布于初 筛培养基平板上； 37℃培养24h观察结果，在初筛培养基上挑选呈粘液状能拉丝的单菌落， 将筛选出的单菌落经划线分纯后分别编号，并进行3代传代培养； 最后于枯草芽孢杆菌转接于 LB斜面，再经培养有保存于冰箱中（4℃）。
土壤级聚谷氨酸
γ -PGA聚谷氨酸是一种特殊的阴离子自然
聚物，是L-Glu和D-Glu以α - 氨基 和γ 羧基之间经酰胺键的形式 缩合而成的高分 子聚合物。 γ -PGA 的分子量一般在 50kDa 到 2000kDa （ 100~1000kDa ）。其保湿 锁水功效是透明质酸的500倍
聚 谷 氨 酸 水 胶
聚谷氨酸
课题背景及目的意义 菌种的分离与发酵 产物的提取与鉴定 菌种的鉴定
目 录
CONTENTS
01
PART ONE
课题背景及目的意义
聚谷氨酸的发现，结构特性及其应用
聚谷氨酸（γ -PGA）简介
poly-γ -glutamic acid
γ -PGA最早发现于1937年，研究人员在炭 疽芽孢杆菌（Bacillus anthracis）的细胞 荚膜以及糖化菌（Bacillus mesentericus） 的细胞荚膜中发现 γ -PGA 。之后在枯草芽 孢杆菌（Bacillus subtilis )以及纳豆杆菌 （Bacillus natto )中也发现了γ -PGA。
② B. subtilis IFO3335 发酵生产 γ -聚谷氨酸
B. subtilis IFO3335 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～ 50 g/L。典型的培养基组成为：L-Glu 30 g/L，柠檬酸 20 g/L，硫酸铵 5 g/L，培养周期96 h。这个菌株以外源的LGlu 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。
医药方面
03 04
保健品添加剂，促进钙 质吸收 具有良好的生物亲和性 和生物降解性，可用作药物 载体
其他方面
污水处理，如重金属 吸收剂或螯合剂 卫生用品，婴儿尿布 及妇女卫生巾等 保湿作种的分离与发酵
产γ -PGA的菌株，菌种的筛选，培养基
非 L-Glu 依赖型
这类菌种主要有B.subtilis5E、B. subtilisvar. polyglutamicum 、 B. licheni-formisA35 、 B.subtilis TAM-
01 和 Madla 和 Prasertsan 等[9]从
温泉中筛选出的B.thrmotolerant WD90.KT12.KF.41等
③ B.subtilis ZJU-7 发酵生产 γ -聚谷氨酸
B.subtilis ZJU-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 g/L蔗糖、60 g/L胰蛋白胨和80 g/L L-Glu的培养液 中37 ℃培养24 h 后，γ-PGA 的产量为 54.4 g/L。这是目 前（2008年）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。