第ｌ８卷第５期 ２０１ １年１Ｏ月 东莞理工学院学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＤＯＮＧＧＵＡＮ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｖ０１＿ｌ８ Ｎｏ．５ ０ｃｔ． ２０１１
一聚谷氨酸生产的影响因素及其应用
朱丹邹水洋
（东莞理工学院化学与环境工程学院，广东东莞５２３８０８）
摘要：ｙ－聚谷氨酸是一种新型生物高分子材料，以其强吸水性、可生物降解性、可食用性和对人类和环 境无毒性等特点广泛的应用于医药、食品、农业、水处理、日用及化妆品的生产等领域。介绍了影响ｙ－聚谷 氨酸生产的因素及其应用。 关键词：ｙ一聚谷氨酸；生产；应用 中图分类号：ＴＱ９２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—０３１２（２０１１）０５—００４４—０５
ｙ一聚谷氨酸（ｐｏｌｙ－ －ｇｌｕｔａｍｉｃ ａｃｉｄ，简称Ｔ－ＰＧＡ）是由Ｌ一谷氨酸或Ｄ一谷氨酸通过 一酰胺键结合形成 的一种水溶性的生物高分子材料。由枯草芽孢杆菌发酵生产的Ｔ－ＰＧＡ的结构式如下¨ ：
Ｃｉ ：一 【一ＮＨ—ｃ 一ｃＨ，一ｃＨ，一 一Ｊ
图１ ｙ－ＰＧＡ的结构式
Ｙ—ＰＧＡ最早发现于１９１３年，是一些芽孢杆菌荚膜结构的主要成分，随后１９３７年Ｉｖａｎｏｖｉｃｓ等发现了 炭疽芽孢杆菌的荚膜含有 一ＰＧＡ，而自从１９４２年Ｂｏｖａｍｉｃｋ等发现 ．ＰＧＡ作为种发酵产物能自由地分泌 到枯草芽孢杆菌的生长培养基中后，人们发现多种芽孢杆菌都能在胞外产生Ｔ－ＰＧＡ¨２］。
其分解温度为２３５．８℃，熔点为２２３．５℃。由芽孢杆菌产生的 ．ＰＧＡ的平均分子量在１×１０ ～８ Ｘ ｌＯ。之间，而多分散性在２～５之问。相对分子量越大，其流变性很难控制也很难被化学试剂修饰，因 而限制了 －ＰＧＡ的应用。目前用水解法、降解法及生物降解法，可得到不同分子量的 一聚谷氨酸…。
１ ｙ—ＰＧＡ的生产方法
—ＰＧＡ的生产方法有以下四种：化学合成法、提取法、酶转化法和微生物发酵合成法。前三种方法 工艺较复杂，成本高，不适合实际生产应用 Ｊ。利用传统菌株进行微生物发酵合成＾ｙ．ＰＧＡ是最常用
γ-聚谷氨酸的合成、性质和应用
彭英云;张涛;缪铭;沐万孟;江波
【摘 要】γ-聚谷氨酸是一种生物可降解的高分子聚合物,可由微生物发酵得到。γ-聚谷氨酸具有良好的水溶性和吸附性,能彻底被生物降解,对环境和人体无害,这使得γ-聚谷氨酸在食品、化妆品、医药和农业等领域具有广阔的应用前景。综述了γ-聚谷氨酸的化学结构、性质、生产方法及其应用。
【期刊名称】《食品与发酵工业》
【年(卷),期】2012(038)006
【总页数】6页(P133-138)
【关键词】γ-聚谷氨酸;生物合成;生物可降解;应用
【作 者】彭英云;张涛;缪铭;沐万孟;江波
【作者单位】江南大学食品科学与技术国家重点实验室,江苏无锡214122 盐城工学院化学与生物工程学院,江苏盐城224003;江南大学食品科学与技术国家重点实验室,江苏无锡214122;江南大学食品科学与技术国家重点实验室,江苏无锡214122;江南大学食品科学与技术国家重点实验室,江苏无锡214122;江南大学食品科学与技术国家重点实验室,江苏无锡214122
【正文语种】中 文
【中图分类】TQ929
γ-聚谷氨酸(Poly γ-Glutamate，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。作为一种高分子聚合物，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，可作为诸如保水剂、增稠剂、絮凝剂、重金属吸附剂、药物/肥料缓释剂及药物载体等的原料，在农业、食品、医药、化妆品、环保、合成纤维和涂膜等领域具有广泛的应用前景。近十几年以来，日本、韩国、德国、美国、加拿大、台湾等多个国家和地区的学者在γ-PGA合成与应用方面进行了很多的研究并取得一定的成果，国内一些高校和研究所对γ-PGA的研究正处于兴起阶段。随着人们环保意识的增强，γ-PGA的研究和应用越来越受到世界各国学术界的关注，已成为生物降解高分子材料的研究热点之一。
专题论述 食品研究与并发 Ｆｏｏｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ２０１４年１月 第３５卷第２期 ＤＯＩ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１００５－６５２１．２０１４．０２．０３０ 一聚谷氨酸及其生物合成机制的 研究进展 关阳，王国良。张国峰，贾力耕。梁颖超，吴延东 （玉米深加工国家工程研究中心，吉林长春１３００３３） 摘要：＾ｙ一聚谷氨酸（＾ｙ—ＰＧＡ）是一种阴离子聚酰胺生物材料，由多个谷氨酸分子经 一氨基键合而成。－，／一ＰＧＡ产生菌 种类繁多，但本质上都是通过非核糖体依赖型的方式合成。综述了 一ＰＧＡ的性质、应用、产生菌类群、合成机制及合 成酶的特点。 关键词： 一聚谷氨酸；性质；应用；合成机制；合成酶 Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ —Ｐ０ｌｙ—ｇｌｕｔａｍｉｃ Ａｃｉｄ ａｎｄ ｉｔｓ Ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ＧＵＡＮ Ｙａｎｇ，ＷＡＮＧ Ｇｕｏ－ｌｉａｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｇｕｏ－ｆｅｎｇ，ＪＩＡ Ｌｉ－ｇｅｎｇ，ＬＩＡＮＧ Ｙｉｎｇ－ｃｈａｏ，ＷＵ Ｙａｎ—ｄｏｎｇ （Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｃｏｒｎ Ｄｅｅｐ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １ ３００３３，Ｊｉｌｉｎ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：￣－Ｐｏｌｙ—ｇｌｕｔａｍｉｃ ａｃｉｄ（７－ＰＧＡ）ｉｓ ａｎ ａｎｉｏｎｉｃ ｐｏｌｙａｍｉｄｅ ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌ，ｗｈｉｃｈ ｕｓｕａｌｌｙ ｏｖｅｒ ｔｈｏｕｓａｎｄｓ ｏｆ ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ｏｆ ｇｌｕｔａｍａｔｅ ａｒｅ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚｅｄ ｖｉａ￣／－ａｍｉｄｅ ｌｉｎｋａｇｅｓ．￣／－ＰＧＡ ｉｓ ｆ０ｕｎｄ ｉｎ ｖａｒｉｏｕｓ ｂａｃｔｅｒｉａ．ａｎｄ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｉｎ ａ ｎｏｎｒｉｂｏｓｏｍａｌ ｍａｎｎｅｒ．Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｓｔｒａｉｎｓ， ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ￣／－ＰＧＡ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｎｔｈｅｔａｓｅ ａｒｅ ｂｒｉｅｆｌｙ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ａｌｏｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｉｎ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：￣－ｐｏｌｙ－ｇｌｕｔａｍｉｃ ａｃｉｄ；ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ；ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ｓｙｎｔｈｅｔａｓｅ ～聚谷氨酸（ 一ＰＧＡ）是一种聚阴离子多肽，它是 由多个谷氨酸单体以＾ｙ一羧基和 一氨基经肽键的形式 缩合而成，且每一个谷氨酰基都包含各自的手性中心。 一ＰＧＡ自发现以来就已然成为现代生物高分子聚合 物的研究热点。有关＾ｙ—ＰＧＡ的纯化和测定方法比较成 熟，这为开展基因工程和生物化学等方面的研究提供 了便利条件【ｌ１。从立体构型的角度来分析， 一ＰＧＡ具有 ３种不同类型： 一Ｄ一聚谷氨酸（ 一Ｄ—ＰＧＡ）、 一Ｌ一聚谷 氨酸（＾ｙ—Ｌ—ＰＧＡ）以及￣／－Ｄ／Ｌ～聚谷氨酸（＾ｙ—ＤＬ—ＰＧＡ ｏ 在 一ＰＧＡ开始实际应用之前，需解决一系列的问 题。首先是成本问题，尤其是在现有条件下＾ｙ—ＰＧＡ的 成本远远高于其它材料。其次，截至目前还不能利用有 机化学方法人工合成 一ＰＧＡ。此外，还需阐明 一ＰＧＡ 的生物合成机制，进而为随后的工业化生产提供理论 基金项目：国家科技支撑计划项目（２０１２ＢＡＤ３７Ｂ０５）；农业科技成果 转化资金项目（２０１２ＧＢ２Ｂ１００１０１） 作者简介：关阳（１９８ ），女（满），助理工程师，学士，研究方向：生物 工程。 通信作者：吴延东，高级工程师，研究方向：玉米深加工。 支持。如今，我们国家正致力于构建和谐社会，发展生 态经济，实现可持续发展，而“白色生物技术”功不可 没，这为￣／－ＰＧＡ的发展提供了强大的推动力。 １理化性质 一ＰＧＡ具有良好的成膜性、成纤维性、阻氧性、 可塑性、粘结性、吸水性以及可生物降解性等，因而具 有增稠、乳化、凝胶、成膜、保温、助溶、缓释和粘结等 功能闭。 一ＰＧＡ的ｐＫａ＝２．２３，这与谷氨酸Ｏｔ一羧基的 ｐＫａ值非常接近［３１。通过热重（ＴＧＡ）和差示扫描量热 （ＤＳＣ）分析可知，其熔点为２２３．５ ｏＣ，热分解温度为 ２３５．９ ｏＣｔａｌ。 一ＰＧＡ可溶于二甲基亚砜（ＤＭＳＯ）、热的Ｎ，Ｎ一二 甲基甲酰胺（ＭＳＤＳ）、Ｎ一甲基一２一吡咯烷酮（ＮＭＰ）ｒｓ。分 子量和多分散性是 一ＰＧＡ的重要特征参数， 一ＰＧＡ 的聚合度在２００ ７００之间，分子量分散性为２～５，分子 量越大，其流变性越难控制，也越难被化学修饰，从而 限制其应用。可采用多种方法得到不同分子量的 一 ＰＧＡ，如超声波降解［６１、碱水解、微生物或酶降解１７１
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，K2HPO4 2.0 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
