γ-聚谷氨酸發(fā)酵及提取工藝研究.pdf

1、γ-聚谷氨酸(Poly-γ-glutamic acid；γ-PGA)是以L-、D-型谷氨酸為單體通過γ-酰胺鍵聚合而成的一種均聚氨基酸聚合物,可以通過微生物發(fā)酵生產(chǎn)獲得。由于其具有良好的生物相容性、生物降解性、水溶性、無毒害無污染等優(yōu)點,可作為生物絮凝劑、重金屬吸收劑、保水劑、高吸水性樹脂、食品添加劑、藥物載體、藥物緩釋劑等廣泛應(yīng)用于環(huán)境、食品、化妝品、醫(yī)藥領(lǐng)域中,具有廣闊的應(yīng)用前景。本課題對γ-PGA產(chǎn)生菌的發(fā)酵條件優(yōu)化、γ-PGA提

2、取純化和結(jié)構(gòu)表征以及γ-PGA的初步應(yīng)用進行了研究。主要研究結(jié)果如下:
　　 通過對培養(yǎng)基組分進行單因素實驗和響應(yīng)面實驗分析,確定了菌株L536的最佳發(fā)酵培養(yǎng)基組成為(g/L):氯化鈉15、豆粕53、檸檬酸鈉16、谷氨酸鈉40、氯化銨4.6、磷酸氫二鉀0.625、硫酸鎂1.25、硫酸錳0.35、氯化鈣0.2。通過對接種量、發(fā)酵溫度、初始pH值、溶氧量等培養(yǎng)條件的考察,獲得了菌株L536的較優(yōu)培養(yǎng)條件:接種量3％(V/V),發(fā)酵溫

3、度37℃,初始pH值pH7.0,搖瓶裝液量35mL/250mL三角瓶,搖床轉(zhuǎn)速200r/min,發(fā)酵時間48h左右。菌株L536在最佳培養(yǎng)基和較優(yōu)培養(yǎng)條件下培養(yǎng),發(fā)酵液的γ-PGA產(chǎn)量可達25.81g/L,比優(yōu)化前提高了約1.5倍。
　　 對γ-PGA不同的水解方法進行比較,確定采用鹽酸水解法,其最適水解時間為24h。研究乙醇法提取γ-PGA,確定乙醇的最適添加量為2倍體積,考察pH值對發(fā)酵液的粘度和γ-PGA提取的影響,最終確

4、定γ-PGA的最佳提取路線。
　　 純化樣品經(jīng)氨基酸分析儀分析純度可達88.6％。純化的γ-PGA樣品經(jīng)紙層析、紫外掃描和紅外光譜掃描等方法進行初步分析,結(jié)果表明:γ-PGA樣品是由谷氨酸單體聚合而成且其在215nm處吸收值達到最大,在260nm～280nm處沒有明顯的吸收峰,表明其沒有典型的肽鍵結(jié)構(gòu)。對照日本明治制藥株式會社的γ-PGA標準品紅外圖譜,γ-PGA樣品與標準品的特征吸收峰基本吻合,經(jīng)圖譜解析可以初步確定純化樣品為

5、γ-聚谷氨酸。
　　 以高嶺土懸濁液為絮凝介質(zhì),研究了菌株L536產(chǎn)γ-PGA的絮凝特性。結(jié)果表明:在中性pH范圍內(nèi)、投加量為1.2g/L時,對高嶺土的絮凝率達最大。Fe2+、Ca2+、Cu2+、Fe3+、Al3+均能不同程度地提高γ-PGA對高嶺土的絮凝活性。其中,Ca2+的助凝效果最為顯著,其最佳助凝濃度為0.09mol/L。另外,菌株L536產(chǎn)γ-PGA對于活性炭、Ca(OH)2也表現(xiàn)出較強的絮凝活性。另外,γ-PGA對于