聚谷氨酸的工艺
江南大学科技成果——γ-聚谷氨酸的工业化生产技术
江南大学科技成果——γ-聚谷氨酸的工业化生产技术
项目简介
γ-聚谷氨酸（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，主要由D-谷氨酸和L-谷氨酸通过酰胺键聚合而成。
作为一种高分子聚合物，γ-聚谷氨酸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。
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，因此极具开发价值。
微生物絮凝剂是继无机絮凝剂和有机絮凝剂之后出现的一种新型的、可自然降解的水处理剂，具有高效、无毒、无二次污染的特点。
微生物絮凝剂是一类由微生物产生并分泌到细胞外具有絮凝活性的代谢产物，一般由多糖、蛋白质、DNA、纤维素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物质构成，分子中含有多种官能团，能使水中胶体悬浮物相互凝聚、沉淀。
在传统的絮凝剂中，无机絮凝剂投加量大，效果不佳，还会把大量金属离子带入最终产物中，对环境造成危害；有机合成高分子絮凝剂生物难降解，残留单体有毒，会对环境造成二次污染。
而微生物絮凝剂最突出的特点是具有生物降解性，而且高效、无毒、易降解、无二次污染且用途广泛，是环境友好型絮凝剂，因而引起世界各国学者的广泛关注和研究。
创新要点本项目技术所用菌株为非谷氨酸依赖型，具有生产工艺先进、操作方便、无污染、投资少，建设周期短、能源消耗低及成
本低等优点。
效益分析年产50吨γ-聚谷氨酸，总投资为500万元。
授权专利一种甲基营养芽孢杆菌及其发酵生产伽玛聚谷氨酸的方法，201110189421.X。
新型药物载体聚谷氨酸的合成及其应用
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。
聚谷氨酸
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℃）。
采用 SDS-PAGE变性电泳检测到 B53产生的聚谷氨酸的分 子质量 570～669 ku,呈多分子质量分子聚集体形式 ,并非由 单一分子质量组成(图 3)
04
PART FOUR
菌种鉴定
菌体形态，16SrDNA序列的测定及系 统发育树的建立
主要从以下几个方面 ① 菌落：颜色，形状，表面是否光 滑，边缘是否平整； ② 菌体：大小，有无鞭毛芽孢荚膜 等结构； ③ 革兰氏染色
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
16SrDNA序列的测定和系统发育树的建立 细菌菌株基因组 DNA 的提取：用 基因组 DNA 提 纯试剂盒提取 16S rRNA 基因 序列的 PCR 反 应 16S rRNA 基因 序列测定 同源性分析，系 统发育树的建立
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。
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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。