聚谷氨酸发酵生产
聚谷氨酸钠生产工艺
聚谷氨酸钠生产工艺
聚谷氨酸钠是一种常用的生物刺激剂，具有增加人体免疫力和抗疲劳的作用。
其生产工艺主要分为以下几个步骤：
1. 发酵：将谷氨酸和淀粉等原料加入到发酵罐中，经过特定的条件下，使用菌种进行发酵反应，得到聚谷氨酸钠的发酵液。
2. 粗提：将发酵液经过离心、过滤等处理，得到聚谷氨酸钠的粗提液。
3. 精制：将粗提液经过脱色、浓缩等处理，得到纯度更高的聚谷氨酸钠。
4. 干燥：将精制后的聚谷氨酸钠经过喷雾干燥或真空干燥等处理，得到粉末状的聚谷氨酸钠制品。
在聚谷氨酸钠的生产过程中，需要注意控制发酵条件、精制技术和干燥工艺等环节，以确保产品的质量和稳定性。
同时，还需加强生产过程中的洁净化管理，避免杂质污染等问题。
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聚谷氨酸发酵生产
课程设计说明书不同分子量聚谷氨酸制备条件研究学院（系）年级专业：学号：学生姓名：指导教师：教师职称：2013-2014 春季学期生物工程专业课程设计结题论文不同分子量聚谷氨酸制备条件研究学院（系）：年级专业：学号：学生姓名：指导教师：教师职称：摘要.γ-PGA 是一种有极大开发价值和前景的多功能性生物制品，近年来被作为增稠剂，保湿剂，药物载体等而一直被广泛应用于工业领域。
它是一种水溶性和可生物降解的新型生物高分子材料，可通过微生物合成。
在生产低聚谷氨酸工艺当中，利用微生物发酵法生产聚谷氨酸具有很好的前景，但在利用微生物发酵法制备产物时，生产的聚谷氨酸具有较大的分子量，需要对其进行进一步的降解处理。
本设计拟对微生物发酵生产的高分子量的聚谷氨酸进行降解，并优化其降解条件，从而得到不同分子量的低聚谷氨酸分子，并利用琼脂糖凝胶电泳和高效液相凝胶色谱检测其降解后的分子量，从而确定最佳降解条件。
本设计主要分为三个部分对不同分子量的γ-PGA 的制备情况进行了研究。
第一部分是通过微生物发酵，提取得到 80-100 万分子量的大分子聚谷氨酸产物的设计；第二部分根据聚谷氨酸分子特性，设计筛选可降解大分子聚谷氨酸的方法，并优化降解条件，得到不同分子量的低聚谷氨酸分子，并找到合适的方法进行分离纯化；第三部分是在前两部分的基础上，通过建立琼脂糖凝胶电泳和液相凝胶色谱检测不同分子量低聚谷氨酸的方法，从而设计出最佳的制备条件。
关键词：生物发酵法、聚谷氨酸、降解条件、检测方法目录第一部分文献综述 (3)1.1 γ-聚谷氨酸简介 (3)1.2 聚谷氨酸结构 (4)1.3 聚谷氨酸性质： (4)1.3.1 吸水特性 (4)1.3.2 生物可降解性 (4)1.3.3 γ-PGA 的水解特性 (5)2. γ-PGA 的应用前景 (5)2.1 γ-PGA 的应用 (5)2.1.1 聚γ-PGA 是一种微生物絮凝剂 (5)2.1.2 γ-PGA作为一种新型的高分子吸水性材料 (5)2.1.3 γ-PGA作为新型的药物载体 (6)3. γ-PGA 合成方法 (7)3.1 化学法合成 (7)3.1.1 传统的肽合成法 (7)3.1.2 二聚体缩聚法 (7)3.2 提取法合成 (7)3.3 微生物生物合成法 (7)3.3.1 代谢途径 (7)4. 研究进展 (8)5. 总结——本设计的前景分析以及研究意义 (8)5.1 前景分析 (8)5.2 研究意义 (9)第二部分课程设计部分 (10)1.材料 (10)1.1 实验原料和试剂 (10)1.2实验器材 (11)2. 方法 (11)2.1 微生物培养方法 (11)2.1.1 平板培养 (11)2.1.2 种子培养 (11)2.1.3 摇瓶发酵 (11)2.2 γ-PGA的纯化方法 (12)2.2.1 菌体的分离 (12)2.2.2 乙醇沉淀 (12)2.2.3 丙酮分级沉淀 (12)2.2.4 透析袋透析除盐 (12)2.2.5 硅胶薄层层析.................................................... 错误!未定义书签。
微生物发酵产聚谷氨酸工艺研究
微生物发酵产聚谷氨酸工艺研究摘要：谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占有重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。
以枯草芽孢杆菌纳豆亚种为出发菌株，考察不同碳氮源及NaCl 浓度、谷氨酸、种龄、接种量对微生物发酵产γ- 聚谷氨酸的影响，以提高γ- 聚谷氨酸的产量。
方法：该菌菌种活化后，接入种子培养基，于37℃、200 r/min 震荡培养18 h，然后按2 %接种量接入不同发酵培养基进行发酵培养。
γ- 聚谷氨酸分离纯化后，根据其产量筛选最适发酵培养基组成及发酵条件，并对产物进行分析测定。
关键词：γ- 聚谷氨酸；纳豆菌；发酵；优化培养一、材料与方法1.1 材料1.1.1 菌种纳豆芽孢杆菌（Bacillus subtilis natto），系作者筛选，由本校微生物教研室罗兵教授鉴定确认，于实验室保存。
1.1.2 培养基斜面培养基：大豆蛋白胨10 g/L，牛肉膏5 g/L，NaCl 7.5 g/L，琼脂20 g/L。
种子培养基：大豆蛋白胨20 g/L，葡萄糖30 g/L，谷氨酸钠25 g/L，NaCl 5 g/L。
液体发酵培养基：大豆蛋白胨30 g/L，葡萄糖40 g/L，谷氨酸钠30 g/L，NaCl15 g/L，K2HPO42.0 g/L，KH2PO4 4.0 g/L，Mg-SO4 0.5 g/L，CaCl2 0.25 g/L 及少量生物素[1]。
以上培养基pH 均为7.0-7.2，在121℃下高压灭菌20 min。
1.1.3 试剂γ-PGA 标准品为Sigma 公司产品；系列葡聚糖标准品（Shodex P-82 standard 标准品，分子量（Mr）分别为5900，11800，22800，47300，112000，212000，404000，788000）为SHOWA DENKO 公司产品；叠氮钠、硫酸钠、蛋白胨、葡萄糖、谷氨酸等均为国产分析纯。
1.2 方法1.2.1 发酵方法菌种活化：取菌种一环，接于斜面培养基，37℃培养20 h。
微生物发酵聚谷氨酸的工艺流程
微生物发酵聚谷氨酸的工艺流程下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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芦苇水解液发酵生产γ-聚谷氨酸工艺优化
芦苇水解液发酵生产γ-聚谷氨酸工艺优化作者：徐佳冯昆鹏张智强王颖赛来源：《河北科技大学学报》2023年第05期文章編号：1008-1542（2023）05-0534-07摘要：为了降低γ-聚谷氨酸（γ-PGA）的生产成本，实现芦苇等可再生资源的高值化利用，探索建立以芦苇水解液为碳源制备γ-PGA的新型发酵过程控制策略的可行性。
首先，研究纤维素酶用量和底物浓度对芦苇水解的影响；其次，采用分段式培养及溶氧反馈补料调控策略，对芦苇水解液发酵生产γ-PGA进行工艺优化。
结果表明，芦苇经预处理后在10 FPU/g（底物）酶用量和10%底物添加量的条件下水解，总糖质量浓度可达（76.64±1.74）g/L；以分段式溶氧反馈-分批补料发酵培养方式，利用芦苇水解液生产γ-PGA，最终产量可达（46.72±1.18）g/L，生产效率较分批发酵提高了46.06%。
因此，将芦苇水解液用于γ-PGA的分批补料发酵具有产业化可行性，有助于降低商业化生产的原料成本。
关键词：发酵工程；芦苇水解液；γ-聚谷氨酸；分批补料；溶氧反馈中图分类号：Q815文献标识码：ADOI：10.7535/hbkd.2023yx05012收稿日期：2023-09-08；修回日期：2023-10-07；责任编辑：张士莹基金项目：河北省重点研发计划项目（21371202D，22326411D）第一作者简介：徐佳（1982—），男，河北保定人，副研究员，硕士，主要从事农林废弃物高值化利用方面的研究。
E-mail：************.cn徐佳，冯昆鹏，张智强，等.芦苇水解液发酵生产γ-聚谷氨酸工艺优化［J］.河北科技大学学报，2023，44（5）：534-540.XU Jia， FENG Kunpeng， ZHANG Zhiqiang， et al.Optimization of γ-polyglutamic acid production process based on reed hydrolysate fermentation ［J］.Journal of Hebei University of Science and Technology，2023，44（5）：534-540.Optimizati on of γ-polyglutamic acid production processbased on reed hydrolysate fermentationXU Jia， FENG Kunpeng， ZHANG Zhiqiang， WANG Yingsai（Xiong′an Institute of Innovation，Xiong′an New Area， Hebei 071700， China）Abstract：In order to reduce the production cost of γ-polyglutamic acid （γ-PGA） and realize high-value utilization of renewable resources such as reed， the feasibility of establishing a new fermentation process control strategy for the preparation of γ-PGA using reed hydrolysate as carbon source was explored. Firstly， the effects of cellulase dosage and substrate concentration on reed hydrolysis were studied; Secondly，the process of fermentation and production of γ-PGA from reed hydrolysate was optimized by segmented culture and DO feed-back control strategies. The results show that after pretreatment， the total sugar concentration of reed could reach （76.64±1.74[DK（]）[DK）]g/L under the condition of 10 FPU/g （substrate） enzyme dosage and 10% substrate addition; the reed hydrolysate was produced γ-PGA by segmented dissolved oxygen feedback-batch feed fermentation culture， and the final yield could reach （46.72±1.18[DK（]）[DK）]g/L， with the productionefficiency increasing by 46.06% compared with batch fermentation. The use of reed hydrolysate for batch fermentation of γ-PGA is industrially feasible， which helps to reduce the raw material cost of its commercial production.Keywords：fermentation engineering; reed hydrolysate; γ-polyglutamic acid （γ-PGA）; fed-batch; DO feed-back芦苇是一种大型多年生禾本植物，在雄安新区白洋淀的湿地环境中广泛生长，其地上部分高度能达到6 m，可通过种子传播或根茎分生繁殖，在短时间内积累大量的生物量［1］。
微生物发酵聚谷氨酸的工艺流程
微生物发酵聚谷氨酸的工艺流程英文回答：Microbial fermentation of poly-γ-glutamic acid (PGA) involves the conversion of substrates, primarily glucose, into PGA by metabolically active microorganisms. The process typically follows a series of well-defined stages:1. Substrate Preparation:Glucose or other suitable carbon sources are dissolved in a growth medium containing essential nutrients for microbial growth. The medium is sterilized to eliminate contaminating microorganisms.2. Inoculum Development:A pure culture of the selected microbial strain is cultivated in a small-scale culture to generate a concentrated population of cells. The inoculum is optimizedfor rapid proliferation and PGA production.3. Fermentation:The prepared substrate is inoculated with the microbial inoculum and incubated under controlled conditions of temperature, pH, and aeration. During fermentation, the microorganisms metabolize the substrate and produce PGA as an extracellular byproduct.4. Product Recovery:When the fermentation is complete, the cells are separated from the fermentation broth by centrifugation or filtration. The PGA is then extracted from the broth through precipitation, purification, and isolation processes. The recovered PGA is further processed to obtain a desired molecular weight and purity.5. Downstream Processing:The extracted PGA is subjected to various purificationsteps, including ion exchange chromatography or ultrafiltration, to remove impurities and achieve the desired quality. The purified PGA is concentrated and dried to obtain the final product.中文回答：微生物发酵聚谷氨酸的工艺流程：1. 基质准备：葡萄糖或其他合适的碳源溶解在含有微生物生长必需营养物的培养基中。
超高分子量聚谷氨酸发酵工艺规程
超高分子量聚谷氨酸发酵工艺规程1范围本文件规定了超高分子量聚谷氨酸发酵生产中所涉及的生产环境、生产车间、菌种、发酵扩培、后处理、包装、储运及质量检验等技术环节作出要求。
本文件适用于以淀粉、淀粉糖、蔗糖、葡萄糖、糖蜜、甘油等为主要原料经微生物发酵生产超高分子量的聚谷氨酸。
2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件,其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB3095环境空气质量标准GB3838地表水环境质量标准QB/T5189丫-聚谷氨酸3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
3.1聚谷氨酸po1yg1utamicacid聚谷氨酸（也称丫-聚谷氨酸，Y-PGA）,是由D-谷氨酸和1-谷氨酸按照不同比例组成的，通过a-氨基和丫-竣基之间的丫-酰胺键连接形成的一类聚合氨基酸。
3.2溶解氧（DO）disso1vedoxygen溶解在水中的空气中的分子态氧称为溶解氧，水中的溶解氧的含量与空气中氧的分压、水的温度都有密切关系，在发酵聚谷氨酸时所测值为溶解在发酵液中的分子态的氧被菌体消耗利用后的剩余含量。
3.3耗氧速率（C）UR）oxygenuptakerate指生物和微生物进行呼吸作用所消耗氧气的速度。
3.4比好氧速率（q02）specificoxygenuptakerate单位重量的细胞(干重)在单位时间内所消耗的氧气,mmo102/(g∙h)o3.5超高分子量聚谷氨酸u1tra-highmo1ecu1arweightpo1yg1utamicacid重均分子量(Mw)大于5000000Da的聚谷氨酸。
4生产环境及生产车间要求4.1生产环境要求4.1.1生产设施满足产品需要并符合安全、环保、消防等条件要求。
4.1.2厂区空气质量达到大气环境质量标准GB3095-2012中的∏类标准。
4.1.3发酵用水达到地表水质量标准GB3838-2002中的III类水质标准，冷却水及其他用水达到标准中的IV类水质要求。
聚谷氨酸生产菌种
聚谷氨酸生产菌种全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：聚谷氨酸是一种重要的氨基酸，它在生物体内起着重要的作用，参与蛋白质合成、神经传导及氮代谢等生理过程。
聚谷氨酸通常由微生物菌种进行生产，其中可以利用大肠杆菌、曲霉等菌株。
本文将介绍聚谷氨酸生产菌种的选取、培养条件以及生产工艺等方面。
一、菌种选取在聚谷氨酸生产中，选择合适的菌种是至关重要的。
一般来说，对于大肠杆菌、曲霉这样的微生物菌种，其菌株的选择主要根据其产氨基酸的效率、抗污染性以及工程性等因素进行考虑。
还需要考虑到工程菌在实际生产中的稳定性和可调控性。
目前，大肠杆菌和曲霉被广泛应用于聚谷氨酸的生产中，它们分别具有较高的产氨基酸能力和生长速度，同时也具有较高的生物安全性和可控性。
二、培养条件对于聚谷氨酸生产菌种的培养条件，包括温度、pH值、氧气含量、培养基成分等因素都会对菌种的生长和产氨基酸能力产生影响。
一般来说，大肠杆菌适宜的生长温度为37℃，pH值在6.5-7.0之间，培养基中一定要含有足够的氮源和碳源，以提供菌株生长和氨基酸合成所需的营养物质。
还需要控制好培养液的氧气含量，以保障菌种的正常呼吸代谢和氨基酸产生过程。
三、生产工艺在聚谷氨酸的生产中，通常采用发酵工艺进行。
首先是通过预处理培养基、接种优良的工程菌，使其迅速增殖，形成较高密度的菌体。
然后，在适宜的培养条件下进行发酵反应，控制好温度、pH值等参数，促使菌株高效合成聚谷氨酸。
随着发酵的进行，还需要对培养液进行监测和调控，确保菌种的正常生长及产氨基酸过程。
通过提取和纯化等工艺步骤，得到高纯度的聚谷氨酸产品。
四、总结聚谷氨酸是一种重要的氨基酸，其在医药、食品、养殖等领域具有广泛的应用前景。
选择合适的生产菌种、优化培养条件以及精细设计的生产工艺，是保证聚谷氨酸生产质量和产量的关键。
随着生物工程技术的不断发展和完善，相信聚谷氨酸的生产技术将更加成熟和高效，为相关产业的发展提供更多可能性。
愿我们的努力和创新不断推动聚谷氨酸生产技术的发展，为人类健康和社会进步做出更大的贡献。
聚谷氨酸提取工艺流程
聚谷氨酸提取工艺流程
聚谷氨酸（Polyglutamic Acid，PGA）的提取工艺流程大致分
为以下几个步骤：
1. 原料准备：准备含有聚谷氨酸的发酵液作为提取原料。
常用的发酵菌株包括枯草芽孢杆菌、大肠杆菌等。
2. 发酵培养：用适当的培养基和条件，进行聚谷氨酸发酵培养。
通常在液态培养基中，通过控制发酵时间、温度、pH值等参
数促进菌株生长和聚谷氨酸的产生。
3. 收获发酵液：在发酵结束后，将发酵液分离出菌体和液体部分。
常见的分离方法包括离心、滤过等。
4. 酸解：将收获的发酵液用酸进行酸解处理，使聚谷氨酸从菌体中释放出来。
常用的酸有盐酸、硫酸等。
5. 离子交换：用离子交换树脂对酸解液进行净化。
离子交换树脂能够选择性地吸附聚谷氨酸，去除杂质物质。
6. 浓缩：将经过离子交换的溶液进行浓缩处理，使聚谷氨酸的浓度提高。
7. 结晶：通过降温或加入结晶剂等方法，使聚谷氨酸结晶出来。
结晶过程中需要控制温度、搅拌速度等条件。
8. 过滤和干燥：将结晶得到的聚谷氨酸进行过滤分离，然后进行干燥处理，使其达到所需的含水率。
以上是常见的聚谷氨酸提取工艺流程，具体的工艺参数和设备选择会根据实际情况进行调整和优化。
聚谷氨酸的工艺
聚谷氨酸的工艺
聚谷氨酸（poly(glutamic acid)或PGA）的工艺通常有以下几个步骤：
1. 原料准备：选择适当的养殖原料，例如谷氨酸菌（Bacillus subtilis）等菌株。
准备发酵培养基，包括碳源（如糖类）、氮源（如酵母粉）、矿质盐等。
2. 种子培养：将选定的菌株接种到培养基中进行种子培养。
通过优化培养条件，如pH、温度、氧气供给等，使菌株达到适宜生长状态。
3. 发酵：将种子培养物转移到大型发酵罐中进行主发酵。
控制温度、搅拌速度、通气量等，促进菌株生长和产酸。
发酵时间根据需求可持续几十小时至数天不等。
4. 分离和提纯：通过离心等方法将发酵液中的菌体和废液分离。
随后，可以采用酸碱调节、酒精沉淀、膜过滤等方式进行粗提纯。
5. 结晶和干燥：将提纯的聚谷氨酸溶液进行结晶处理，得到聚谷氨酸固体。
固体还可以经过进一步的干燥处理，以去除水分，提高产品的稳定性和质量。
值得注意的是，上述步骤仅为一般性的聚谷氨酸工艺流程，实际每个生产厂家可能会有不同的工艺细节和优化措施。
基于聚谷氨酸的具体应用需求，可能还需要额外的后处理步骤，如药物包衣、纳米粒子制备、载体制备等。
生产聚谷氨酸的工艺流程
生产聚谷氨酸的工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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②发酵生产：将种子液按比例接入富含营养成分（如葡萄糖、谷氨酸钠、磷酸盐、硫酸盐等）的发酵培养基中，控制适宜的温度、pH值和搅拌速率，进行发酵培养。
过程中监测菌体生长和产物积累，通常需时约30至48小时。
③产物提取：发酵结束后，调整发酵液pH值以促进聚谷氨酸沉淀，或直接采用有机溶剂沉淀、化学沉淀、膜分离等方法从发酵液中分离聚谷氨酸。
④纯化精制：通过透析、过滤、层析等手段去除小分子杂质，进一步纯化聚谷氨酸。
⑤干燥成型：将纯化后的聚谷氨酸溶液进行浓缩，然后冷冻干燥或其他干燥方式，得到固体聚谷氨酸产品。
⑥成品检测：对干燥后的聚谷氨酸产品进行质量检验，包括纯度、分子量分布、溶解性等指标，确保产品质量符合标准。
此流程概括了从菌种选择到成品产出的主要步骤，实际操作中各环节需严格控制以保证产物质量和产率。
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课程设计说明书不同分子量聚谷氨酸制备条件研究学院（系）年级专业：学号：学生姓名：指导教师：教师职称：2013-2014 春季学期生物工程专业课程设计结题论文不同分子量聚谷氨酸制备条件研究学院（系）：年级专业：学号：学生姓名：指导教师：教师职称：摘要.γ-PGA 是一种有极大开发价值和前景的多功能性生物制品，近年来被作为增稠剂，保湿剂，药物载体等而一直被广泛应用于工业领域。
它是一种水溶性和可生物降解的新型生物高分子材料，可通过微生物合成。
在生产低聚谷氨酸工艺当中，利用微生物发酵法生产聚谷氨酸具有很好的前景，但在利用微生物发酵法制备产物时，生产的聚谷氨酸具有较大的分子量，需要对其进行进一步的降解处理。
本设计拟对微生物发酵生产的高分子量的聚谷氨酸进行降解，并优化其降解条件，从而得到不同分子量的低聚谷氨酸分子，并利用琼脂糖凝胶电泳和高效液相凝胶色谱检测其降解后的分子量，从而确定最佳降解条件。
本设计主要分为三个部分对不同分子量的γ-PGA 的制备情况进行了研究。
第一部分是通过微生物发酵，提取得到 80-100 万分子量的大分子聚谷氨酸产物的设计；第二部分根据聚谷氨酸分子特性，设计筛选可降解大分子聚谷氨酸的方法，并优化降解条件，得到不同分子量的低聚谷氨酸分子，并找到合适的方法进行分离纯化；第三部分是在前两部分的基础上，通过建立琼脂糖凝胶电泳和液相凝胶色谱检测不同分子量低聚谷氨酸的方法，从而设计出最佳的制备条件。
关键词：生物发酵法、聚谷氨酸、降解条件、检测方法目录第一部分文献综述 (3)1.1 γ-聚谷氨酸简介 (3)1.2 聚谷氨酸结构 (3)1.3 聚谷氨酸性质： (4)1.3.1 吸水特性 (4)1.3.2 生物可降解性 (5)1.3.3 γ-PGA 的水解特性 (5)2. γ-PGA 的应用前景 (5)2.1 γ-PGA 的应用 (5)2.1.1 聚γ-PGA 是一种微生物絮凝剂 (6)2.1.2 γ-PGA作为一种新型的高分子吸水性材料 (6)2.1.3 γ-PGA作为新型的药物载体 (6)3. γ-PGA 合成方法 (7)3.1 化学法合成 (7)3.1.1 传统的肽合成法 (7)3.1.2 二聚体缩聚法 (7)3.2 提取法合成 (8)3.3 微生物生物合成法 (8)3.3.1 代谢途径 (8)4. 研究进展 (8)5. 总结——本设计的前景分析以及研究意义 (9)5.1 前景分析 (9)5.2 研究意义 (10)1.材料 (12)1.1 实验原料和试剂 (12)1.2实验器材 (12)2. 方法 (13)2.1 微生物培养方法 (13)2.1.1 平板培养 (13)2.1.2 种子培养 (13)2.1.3 摇瓶发酵 (13)2.2 γ-PGA的纯化方法 (13)2.2.1 菌体的分离 (13)2.2.2 乙醇沉淀 (13)2.2.3 丙酮分级沉淀 (13)2.2.4 透析袋透析除盐 (13)2.2.5 硅胶薄层层析 (14)2.3 生理指标的测定方法 (14)2.3.1 生物量测定 (14)2.3.2 细胞数测定 (14)2.3.3 分子量分析 (14)2.3.4 粘度的测定 (15)2.3.5 pH 稳定性的测定 (15)2.4 碳源试验 (15)2.5 氮源试验 (15)2.6 前体物质L-谷氨酸试验 (16)2.7 碳源、氨源、前体物质正交试验 (16)2.8 无机离子正交试验 (16)3 .1培养基营养成分对聚谷氨酸分子量影响的设计 (16)3.1.1 培养基中不同碳源对聚谷氨酸分子量影响的设计 (16)3.1.2 培养基中不同氮源对聚谷氨酸分子量影响的设计 (17)3.1.3 培养基中前体谷氨酸对聚谷氨酸分子量影响的设计 (17)3.2 培养基中碳源、氨源、前体物质正交试验的设计 (17)3.3 不同pH 对不同分子量聚谷氨酸影响的设计分析 (17)4. 设计分析 (17)4.1 培养基营养成分对聚谷氨酸分子量影响的设计 (17)4.1.1 碳源对产物Γ-PGA分子量合成的影响的设计分析 (17)4.1.2 培养基中不同氮源对聚谷氨酸分子量影响的设计分析 (18)4.1.3 培养基中前体谷氨酸对聚谷氨酸分子量影响的设计 (18)4.2 培养基中碳源、氨源、前体物质正交试验的设计 (18)4.3 不同pH 对不同分子量聚谷氨酸影响的设计分析 (18)5 总结体会 (19)参考文献 (21)第一部分文献综述1.概况背景1.1 γ-聚谷氨酸简介γ-聚谷氨酸(γ-PGA)是一种由微生物生物合成的聚谷氨酸，它由 D-谷氨酸单体或L-谷氨酸单体以羧基和氨基相缩合而成[1]。
在生物体内γ-PGA 生物相容性良好，可以降解为谷氨酸而直接被生物体吸收，对于用作生物医用材料有明显优点。
另外，主链上有大量游离羧基存在，使γ-PGA 具有水溶性聚羧酸的性质，如强吸水和保湿性能，可用于化妆品、食品、分散剂、螯合剂、建筑涂料、防尘等领域[2-3]。
这些活性位点为材料的功能化提供了条件。
由于其良好的环境友好性，在注重环保强调可持续发展的今天，这种来自生物的可降解型功能材料受到人们的青睐。
1.2 聚谷氨酸结构对γ-PGA 的氨基酸组分分析表明，该物质只有谷氮酸一种氨基酸组成，其纯化样品在 216 nm 处有吸收峰，与典型蛋白质吸收峰不同。
γ-PGA 经硅胶层析后，用不同官能团显色剂处理，α—萘酚、间苯二酚、甲基苯二酚反应呈阴性，双缩脲反应阴性而茚三酮反应阳性，该物质没有典型的肽链结构，也不是一种环状多肽。
随着温度的提高，γ-PGA 水溶液在一定的温度范围内粘度变化不大，聚合物结构较稳定。
在高温下，粘度下降快．γ-PGA 水解也很快，分子量逐渐变小，γ-PGA 的水解是由链的随机切割引起的。
不同生产方式得到的γ-PGA 的分子量有差异，如采用地衣芽孢杆菌摇瓶发酵得到的γ-PGA 的分子量为1.06 × 105 Da，而通过 5 L 发酵罐生产的γ-PGA 的分子量为 2.47 × 105 Da。
γ-PGA 的等电点为 3.47，它是一种酸性氮基酸聚合物。
1.3 聚谷氨酸性质：1.3.1 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 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0.206 mol / 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[5]。
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。
1.3.2 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[6]。
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。
1.3.3 γ-PGA 的水解特性γ-PGA 的水溶液在 10 mL、浓度为 6 mol / 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[7]的研究表明，水解 17 h、25 h、48 h的结果一致。
此特性可用于γ-PGA 纯度的测定。
2. γ-PGA 的应用前景2.1 γ-PGA 的应用γ-PGA是一种天然存在的水溶性的聚合氨基酸，具有生物可降解性，可食用且对人体和环境无毒害。
近年来其被作为生物絮凝剂，增稠剂，加湿剂，药物载体，药物缓释剂，生物可降解纤维，高吸水性树脂，重金属吸收剂以及食品添加剂等一直被广泛应用于工业领域如食品工业，药物工业，化妆品工业及污水处理中，是一种有极大开发价值和前景的多功能新型生物制品。
2.1.1 聚γ-PGA 是一种微生物絮凝剂γ-PGA可以用作饮用水、废水、发酵食品工业下游过程溶液的生物絮凝剂以及重金属或放射性物质螯合剂，用于回收金属盒减少环境污染等。
2.1.2 γ-PGA作为一种新型的高分子吸水性材料近年来，人们把水溶性高分子作为精细化工的骨干产品之一，越来越受到人们的重视。
它的应用范围几乎涉及人所能涉及的任何领域。
随着高分子材料的快速发展，在其重要性日益突现的同时，人们发现了它的不足之处，即大部分的人工合成的高分子材料在自然界难以降解。
在人们越来越关心自己生存环境的今天，不可降解的高分子材料造成的“白色污染” (如聚乙烯、聚丙烯等)，也越来越受到人们的关注。
为了解决这个问题，人们开展了各种研究工作。
制成了各种可生物降解材料[8]。
在日本，聚谷氨酸得到广泛应用，主要以谷氨酸γ-甲基酯为基础，生产新型聚合物IITC。
此类聚合物可以用来制造皮革、纤维、食品包装膜等。
聚合 D-谷氨酸用苯乙烯改性后，可得到高抗碱性的纤维树脂。
若通过改性再聚合，可得到比一般天然纤维和化学纤维更优的材料，如外科手术的缝合线，就是以氨基酸和羧酸为基础，由易水解纤维状和薄膜状的聚合物制得的。
而渗透杀菌剂、防腐剂、抗生素的聚合氢基酸对伤口和皮肤病还有防治作用。
以谷氨酸和烷基谷氨酸酯的共聚物为基础，研制出来的聚合物是药品很好的包裹材料，可作胶囊或糖衣片。
日本九州大学原敏夫等人通过大豆发酵，提取γ-PGA，用电子柬照射，制成γ-PGA 树脂，这种物质呈白色粉末状，具有极强的吸水性，其吸水性能是纸和尿不湿的 5 倍。
γ-PGA 吸水饱和后，呈凝胶状，可包裹在植物种子的表面上作为种子的理想包衣材料。
原敏夫认为，这种树脂是沙漠绿化的好武器，并提出了中国绿化沙漠的设想(原敏夫特开平)。
另外，γ-PGA 作为一种凝胶材料，也可以起分子筛作用2.1.3 γ-PGA作为新型的药物载体γ-PGA 具有良好的生物亲和性和生物降解性，作为药物载体可提供药物缓释性、靶向性，提高药物水溶性，降低药物不良反应，从而提高药物疗效。
（1）用作金属螫合物抗癌药物顺二氯二氨铂(CDDP)的载体该药物为重金属络合物，微溶于水，且在水中不稳定，疗效低，对细胞毒性大，用γ-PGA (相对分子量 4 × 104)作为药物载体，可形成有活性的、相对稳定的 CDDP-PGA 复合物，该复台物有较高的动力学稳定性和对正常细胞较低的毒性，有利于 Pt2+ 对配体的亲和，而且其治疗剂量范围宽。