微生物合成的聚谷氨酸及其应用

聚谷氨酸产品介绍和市场状况——-—中国化工产品进出口公司聚谷氨酸(γ-PGA）是一种水溶性、可生物降解、可食用、无毒的生物高分子.它是一种由微生物合成的聚氨基酸,具有优良的生物相容性和生物可降解性，在生物体内降解为谷氨酸而直接被吸收，可作为生物医用材料，污水处理工程、也可应用于食品增稠剂、食品防冻保鲜和化妆品保湿剂等领域。

产品因具有很强的吸湿性能,可吸收4000倍以上重量的水。

在净水处理中，可去除水中重金属和放射性金属离子；污水处理工程可代替聚丙烯酰胺取得了突破性的进展；医药工业可作药剂之生物兼容性的载体；农业和卫生器材制品中，可作为高吸水剂等等。

自从20世纪90年代以来，在世界范围内，开发绿色化学产品成为生物化工行业发展的大趋势，而聚合氨酸系列产品的开发也由此崭露头角。

近年来,日本、美国等一些发达国家开展了聚谷氨酸的研究。

日本是世界上最大的氨基酸生产国和出口国，日本的研究走在了世界的前列.其中的日本味之素、日本明治制果公司,皆已实现了γ-聚谷氨酸的商业化生产,台湾味丹公司也实现了工业化生产。

世界消费市场上的聚谷氨酸主要以以上三家公司产品为主.该产品尚处于推广应用的初期阶段，我国国内目前只有少量生产厂家，相关γ—聚谷氨酸在污水处理工程的报道也不多.三家γ—聚谷氨酸生产企业的状况简单介绍如下：㈠日本Ajinomoto 公司（日本味之素）是世界上最大的氨基酸生产企业，包括日本在内分别在16个国家和地区建有102个工厂，在23个国家和地区投资经营。

其主要产品除味素和核苷酸外，还有赖氨酸、苏氨酸、色氨酸等饲料氨基酸,化妆品添加剂等。

味之素公司是世界最大的味精生产商，年产味精50多万吨，占世界总产量的30％。

据报道2005年度，该公司饲料级赖氨酸总产量27万吨,占全球市场的35%,饲料苏氨酸占全球的70%，饲料色氨酸占75%。

在医用和食用氨基酸市场拥有60％的市场份额。

日本味之素公司十分重视产品的研发和创新，在氨基酸方面，尤为重视开发氨基酸新品新领域的应用。

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。

新型药物载体聚谷氨酸的合成及其应用[关键词]：谷氨酸,生物降解,制备,药物载体健康网讯：γ-聚谷氨酸（Polyglutamic acid，PGA）是由L-谷氧酸（L－Glu）、D-谷氨酸（D-Glu）通过肽键结合形成的一种多肽分子，在自然界或人体内能生物降解成内源性物质Glu，不易产生积蓄和毒副作用。

它的分子链上具有活性较高的侧链羧基（－COOH），易于和一些药物结合生成稳定的复合物，是一类理想的体内可生物降解的医药用高分子材料。

本文综述了PGA的制备方法及其作为药物载体和医用粘合剂的应用。

PGA的制备目前PGA的生产技术主要有化学合成法、提取法、生物聚合法。

化学合成法传统的肽合成法传统的肽合成法是将氨基酸逐个连接形成多肽，这个过程一般包括基团保护、反应物活化、偶联和脱保护。

化学合成法是肽类合成的重要方法，但合成路线长、副产物多、收率低，尤其是含20个氨基酸以上的纯多肽合成。

二聚体缩聚由L－Glu，D－Glu及消旋体（DL－Glu）反应生成α-甲基谷氨酸，后者凝聚成谷氨酸二聚体后，再和浓缩剂1-（3-二甲氨丙基）3-乙基碳亚二胺盐酸盐及1-羟苯基三吡咯（1－hy droxy benzotriazole）水合物在N，N－二甲基甲酰胺中发生凝聚，获得产率为44％～91％、相对分子质量为 5000～20000的聚谷氨酸甲基酯，经碱性水解变成γ－PGAo化学合成法难度很大，没有工业应用价值。

取取法早期，日本生产PGA大多采用提取法，用乙醇将纳豆（一种日本的传统食品）中的PGA 分离提取出来。

由于纳豆中所含的PGA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。

微生物的生物素合法自从1942年Bovar nick等发现芽孢杆菌属微生物能在培养基中蓄积γ－ PGA以来，利用微生物生物聚合生成γ－PGA的研究十分活跃。

地衣杆菌发酵制备地衣杆菌ATCC9945a 是能够生产γ－PGA的细菌族的一种。

一、概述医用聚谷氨酸（PGA）作为一种生物降解材料，在医学领域具有广泛的应用前景。

其具有良好的生物相容性和可降解性，是一种理想的医用高分子材料。

本文将重点探讨医用聚谷氨酸及其材料制品的关键技术研发以及应用示范。

二、医用聚谷氨酸的特性1.生物相容性医用聚谷氨酸具有良好的生物相容性，可以与人体组织兼容、无毒无害，不易引起排异反应，适合用于医学领域。

2.可降解性医用聚谷氨酸是一种可降解的高分子材料，它可以在体内逐渐分解并被代谢排出，不会对人体造成长期的影响，符合生物降解材料的可持续利用特点。

3.生物活性医用聚谷氨酸具有一定的生物活性，可用于修复组织、支持细胞生长等医学应用领域。

三、医用聚谷氨酸材料制品的关键技术研发1.合成工艺医用聚谷氨酸的合成工艺是关键技术之一，目前主要采用微生物发酵法和化学合成法两种途径。

微生物发酵法具有环保、效率高、投入少等优点，但目前仍需不断改进提高产率和纯度；化学合成法则需要解决废弃物处理和环境污染等问题。

2.改性与功能化为了提高医用聚谷氨酸材料的性能，研究人员进行了大量的改性与功能化研究，包括表面改性、共混改性、接枝共聚等技术，以期改善其机械性能、稳定性和生物活性。

3.材料加工医用聚谷氨酸材料加工技术的研发对于制备各种医用产品至关重要，如支架、缝线、修复膜等。

目前，研究者们正努力探索新的加工工艺，以满足不同医学需求。

四、医用聚谷氨酸材料制品的应用示范1.生物医用器械医用聚谷氨酸材料可以制备各种生物医用器械，如骨修复材料、软组织修复材料、药物缓释载体等。

这些器械具有良好的生物相容性和可降解性，适用于各种临床应用。

2.组织工程医用聚谷氨酸材料在组织工程领域也有着广泛的应用，可以制备支架、膜、微球等材料，用于细胞培养、组织修复和再生医学研究。

3.药物缓释医用聚谷氨酸材料具有较大的比表面积和多孔结构，可以作为药物缓释载体，用于慢释、定向释放药物，提高药物的生物利用度和疗效。

五、结语医用聚谷氨酸及其材料制品的关键技术研发以及应用示范具有重要的理论和实际意义。

聚谷氨酸对根系的作用，对植物有什么作用聚谷氨酸对植物的根系具有一定能力的保护作用。

聚谷氨酸是自然界中微生物发酵产生的水溶性多聚氨基酸，其结构是谷氨酸单元通过α-氨基和γ-羧基形成肽键的高分子聚合物。

聚谷氨酸还可以提高农作物对于盐碱地的抵抗作用，可以通过提高植物体内的脯氨酸的含量，改变作物体内的钾钠离子的比例来增强对盐碱地的抗性。

一、聚谷氨酸对根系的作用1、聚谷氨酸对植物的根系具有一定能力的保护作用，聚谷氨酸会在植物的根部会形成一层保护膜，从而保护植物的根毛。

2、聚谷氨酸又叫做纳豆菌胶、多聚谷氨酸，是自然界中微生物发酵产生的水溶性多聚氨基酸，其结构为谷氨酸单元通过α-氨基和γ-羧基形成肽键的高分子聚合物。

3、聚谷氨酸可以提高农作物对于盐碱地的抵抗作用。

现在的施肥量都非常大，土壤都出现了不同程度的盐渍化现象，比如土壤出现发红、发绿现象，聚谷氨酸的作用机理是通过提高植物体内的脯氨酸的含量和抗氧化酶的活力，提高作物抗渗透调节能力，改变作物体内的钾钠离子的比例来增强对盐碱地的抗性。

4、聚谷氨酸分解成谷氨酸后，被作物吸收利用，没有残留，成为农作物体内的氨基酸，主要作用与细胞膜上，通过与蛋白结合产生信号的作用。

二、聚谷氨酸对植物有什么作用1、聚谷氨酸可以更好的把土壤中的养分、水分输送给植物，这样可以让植物的长势更好。

2、聚谷氨酸还可以吸收肥料中的营养物质，将其输送给植物，提高肥料的转化率和利用率。

土壤中的成分比较复杂，但是聚谷氨酸可以阻止某些酸根离子与金属元素产生的化学反应引起的沉淀物，从而促进植物根系的发育，增强植物的抗病性。

3、施用聚谷氨酸5-7天之后，植物叶片变绿变厚，而且长势有质感、挺立，在15天之后植物根毛会发达15%，可以使肥料利用率提高20%，作物平均增产10%-25%，根茎类作物增产60%以上。

4、聚谷氨酸与养分离子的吸附交换能力是自然土壤的100倍，可以有效阻止化肥中磷酸根离子，硫酸根离子和草酸根离子与金属元素产生沉淀作用。

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。

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。

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。

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]。

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。

聚谷氨酸之农业应用及作用聚谷氨酸是一种重要的生物刺激剂，可以应用于农业领域。

它能够提高植物的抗逆能力，促进根系生长和发达，增加农作物的产量和品质。

下面将从不同方面介绍聚谷氨酸在农业中的应用及作用。

首先，聚谷氨酸可以促进植物的生长和发育。

它能够通过植物内源激素的调节作用，刺激植物的分裂增殖，加速植物细胞的分裂和伸长。

同时，聚谷氨酸可以提高植物对营养元素的吸收利用率，增加根系的活力，促进根系的生长和发达。

这样一来，植物的养分供应能力得到提高，极大地促进了植物的生长和发育，提高了植物的产量。

其次，聚谷氨酸能够增强植物的抗逆能力。

在农业生产中，植物常常会遭受到各种胁迫，如干旱、高温、寒冷、盐碱等环境因素的影响。

研究表明，聚谷氨酸的应用可以减轻上述胁迫对植物的伤害，提高植物的抗逆能力。

它可以调节植物内生物活性物质的代谢，增强植物对环境的适应性。

此外，聚谷氨酸还能够提高植物的免疫力，从而增强植物对病害的抵抗能力，减少农药的使用，降低农业生产的成本。

再次，聚谷氨酸还可以改善土壤环境，促进土壤健康。

在农业生产中，土壤质量的好坏直接关系到农作物的产量和品质。

聚谷氨酸能够促进土壤微生物的生长和繁殖，增加土壤中有机质的含量，提高土壤的肥力。

此外，聚谷氨酸还可以改善土壤的物理性质，提高土壤的通气性和保水能力，增加土壤的肥力和保肥能力。

这样一来，农作物的营养需求能够得到满足，提高了农作物的产量和品质。

此外，聚谷氨酸还可以增强农作物的抗病虫害能力。

由于其具有激活植物自身防御系统的作用，聚谷氨酸能够增强植物的抗病虫害能力，减少农药的使用。

这对于环境保护和农产品的质量安全具有重要意义。

综上所述，聚谷氨酸在农业中具有广泛的应用及重要的作用。

它能够促进植物的生长和发育，增强植物的抗逆能力，改善土壤环境，增强农作物的抗病虫害能力。

随着对于农产品质量和产量要求的不断提高，聚谷氨酸的应用前景将会更加广阔。

但是需要注意的是，应用聚谷氨酸需要在正确的时间和浓度下进行，以及根据不同的作物和环境条件进行适当的调整和精确的施用，以充分发挥其作用。

聚谷氨酸除了当营养物质使用，对作物还有什么附加功能呢？了解下在作物生长过程中，肥料是不可缺少的一部分，肥料除了常见的大中微量元素肥，还有近几年火起来的功能性肥料，包括氨基酸、腐殖酸和海藻酸等，这些功能性肥料为作物非刚需肥料，但是对作物有着不可忽视的作用，如促进作物根系的生长、提高作物抗逆能力和提高肥料利用率等功能，总之一句话就是作物用了这些功能性肥料会长得更好。

当然，在功能性肥料当中除了氨基酸、腐殖酸和海藻酸之外，还有一种同样具有优异功能的肥料，那就是聚谷氨酸，其功能比氨基酸、腐殖酸和海藻酸还强大，除了可以直接当营养物质使用之外，还对作物具有多种附加功能，那么今天笔记就给大家介绍一下这个神奇的聚谷氨酸。

一、什么是聚谷氨酸呢？聚谷氨酸简单讲，就是由无数个谷氨酸连接起来聚集在一起的一种功能性肥料，既能直接当营养物质又能当做肥料增效剂使用，可以对肥料具有改性增效、对作物具有生物调节等功能。

它属于第三代氨基酸，与前两代氨基酸（普通氨基酸、聚天冬氨酸）相比，是通过生物技术发酵而成，拥有300万个分子量，对作物的增产率由原来的3-5%提升到了10-25%左右，效果是非常的显著。

聚谷氨酸在喷雾到作物上之后具有三个阶段的形态：1、聚谷氨酸在大分子阶段的时候，通过肥水一体，减少土壤里面水肥的流失，提高作物的抗干旱能力，同时螯合土壤里面存留的微量元素，加入的菌剂丰富了土壤里面微生物种群，改善了土壤微生物的结构。

2、经过一段时间，聚谷氨酸会从大分子型自然降解到多肽、小肽型，在这个形态下的聚谷氨酸，在作物体内会刺激、上调植物抗逆的相关基因，提高抗逆能力及部分抗病效果，大幅提高植物光合作用效率，让作物积累更多的光合养分。

3、又经过一段时间的自然降解，聚谷氨酸从多肽、小肽型变到单体型即氨基酸，作为营养物质直接供给作物吸收、生长。

二、聚谷氨酸对作物具有哪些附加功能呢？1、提高作物'抗旱'能力前面也提到了，聚谷氨酸在喷雾到作物之后，在第一阶段即大分子阶段的时候，通过肥水一体的形式包围水分，从而减少土壤里面水肥的流失，提高作物的抗干旱能力，效果可从以下试验看出：试验处理：取6盆长势差不多的盆栽水稻作为试验对象，并分为2组，一组浇相同量的水，然后叶面喷雾500倍的聚谷氨酸水溶肥液；另外一组浇同量的水，但是叶面喷雾清水，置于26-30℃的常温下，于10天后观察它们的生长情况。