聚谷氨酸发酵生产

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1、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

2、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

3、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31.1γ-聚谷氨酸简介31.2聚谷氨酸结构31.3-聚谷氨酸性质：41.3.1吸水特性41.3.2生物可降解性51.3.3γ-PGA的水解特性52.γ-PGA的应用前景52.1γ-PGA的应用52.1.1聚γ-PGA是一种微生物絮凝剂62.1.2γ-PGA作为一种新型的高分子吸水性材料62.1.3γ-PGA作为新型的药物载体63.γ-PGA合成方法73.1化

4、学法合成73.1.1传统的肽合成法73.1.2二聚体缩聚法73.2提取法合成83.3微生物生物合成法83.3.1代谢途径84.研究进展85.总结——本设计的前景分析以及研究意义95.1前景分析95.2研究意义10第二部分课程设计部分111.材料121.1实验原料和试剂121.2实验器材122.方法132.1微生物培养方法132.1.1平板培养132.1.2种子培养132.1.3摇瓶发酵132.2γ-PGA的纯化方法132.2.1菌体的分离132.2.2乙醇沉淀132.2.3丙酮分级沉淀132.2.4透析袋透析除盐132.2.5硅胶薄层层析1

5、42.3生理指标的测定方法142.3.1生物量测定142.3.2细胞数测定142.3.3分子量分析142.3.4粘度的测定152.3.5pH稳定性的测定152.4碳源试验152.5氮源试验152.6前体物质L-谷氨酸试验162.7碳源、氨源、前体物质正交试验162.8无机离子正交试验163.实验设计163.1培养基营养成分对聚谷氨酸分子量影响的设计163.1.1培养基中不同碳源对聚谷氨酸分子量影响的设计163.1.2培养基中不同氮源对聚谷氨酸分子量影响的设计173.1.3培养基中前体谷氨酸对聚谷氨酸分子量影响的设计173.2培养基中碳源、氨

6、源、前体物质正交试验的设计173.3不同pH对不同分子量聚谷氨酸影响的设计分析174.设计分析174.1培养基营养成分对聚谷氨酸分子量影响的设计174.1.1碳源对产物Γ-PGA分子量合成的影响的设计分析174.1.2培养基中不同氮源对聚谷氨酸分子量影响的设计分析184.1.3培养基中前体谷氨酸对聚谷氨酸分子量影响的设计184.2培养基中碳源、氨源、前体物质正交试验的设计184.3不同pH对不同分子量聚谷氨酸影响的设计分析185总结体会19参考文献21第一部分文献综述1.概况背景1.1γ-聚谷氨酸简介γ-聚谷氨酸(γ-PGA)是一种由微生物

7、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

8、谷氮酸一种氨基酸组成，其纯化样品在216nm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