聚谷氨酸的生物合成及应用

《聚谷氨酸的生物合成及应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、题目聚谷氨酸的生物合成及应用姓名学号曹明乐3120104732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Y-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：Y-聚谷氨睃；徵生物合成；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H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，人们开展了各种研宄工作，制成了各种可降解材料，聚合鉍基酸系列产品的开发也由此崭露头角。近年来口本从一种常用食品--

2、--纳豆的黏液屮提収出的丫-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。由于丫-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y-聚谷鉍酸的深入研宄，丫-聚谷鉍酸作为一种高分子生物制品，愈來愈显现出广阔的研究及应用前景。1聚谷氨酸的生物合成1.1分子结构阁1.1y-PGA的分子结构1.2制备方法丫-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

3、便，容易控制和操作，并且y-聚谷鉍酸的产率高，适于工业大规模生产。因此本文主要介绍微生物发酵法。1.2.1y-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川，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。目前应用于丫-聚谷氨酸生产的菌种主要是枯草芽孢杆飽、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屮获得《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y射线对其进行复合诱变获得一株丫-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。常规的

4、微生物发酵方法有液体发酵法和固体发酵法，在生产y-聚谷氨酸时常用的是液体发酵培养。H前丫-聚谷氨酸常用的发酵生产培养基是E-培养基，国内很多研究单位对埼养基的优化进行了研究，比如利用纳豆芽孢杆菌接种到处理过的大豆屮，然后保湿广2昼夜后用生理盐水提取纳豆芽孢杆菌分泌在大豆表面的Y-聚谷氨酸，依次经过超滤、乙醇沉淀得到产品，同时也可以得到纳豆激酶和维生素K2副产品。为了降低生产成本，也可以以大豆加工的副产物豆粕为主要培养基，并加入4倍水及2%葡萄糖。在利用枯草芽孢杆飽NX-2发酵生产丫-聚谷氨酸时，向培养基中添加甘油、吐温-80和二甲亚砜，不仅能提高产量，

5、同时还能降低丫-聚谷氨酸的相对分子质量。其既可以降低发酵液的粘度也能改变细胞膜的通透性促进菌体吸收营养成分，从而不但促进了菌体的生长还能刺激的y-聚谷氨酸的合成。在工业化生产屮，宜川柠檬酸作碳源，可降低生产成本。其中Mn'+和Mg2+对于提高丫-聚谷氨酸的产率也有很大的影响。1.2.2丫-聚谷氨酸的分离提取通过微生物发酵得到岛黏度的发酵液，可用有机溶剂沉淀法、化学沉淀法和膜分离沉淀法获得丫_聚谷氨酸。有机溶剂沉淀法是在生物制品的制备中应川最为广泛的一种沉淀方法，通常是向含有目标产物的水溶液中加入一定量亲水性的有机溶剂，能显著降低蛋白质等生物大分子的溶解

6、度，使其沉淀析出。提取丫-聚谷氨酸常用的有机溶剂有甲醇、乙醇和W酮。实验室操作的一般流程为：发酵液通过离心弃去菌体沉淀，包含丫-聚谷氨酸的上清液加入一定体积预冷的有机溶剂，放置一段时间后，沉淀物通过离心收集，通过冻干得到粗产品。粗产品溶解在蒸馏水中，用蒸馏水反复透析数小时，透析液经过冷冻干燥得到纯品。化学沉淀法利用的是盐析原理，向待提取液中加入一定量的无机盐或无机盐溶液使目标产物沉淀下来。下图为化学沉淀法流程培养液500ml加入饱和硫酸铜溶液T沉淀水洗后，加入150ml5mol/LHCl洛解后y水洗后，200ml蒸馏水溶解上清液卜S水洗后，蒸馏水溶解

7、，冷冻干燥Y-PGA产品阁1.2硫酸锏沉淀法膜分离法得到丫-聚谷氨酸的流程为：先将发酵液调节pH小于2，由于细胞表面的负电荷被中和了，所以很容易聚集沉淀，而聚谷氨酸则很难附着在细胞外面，所以在低的离心速度下就能将细胞分开。然后将含聚谷氨酸的上层液体调节PH值至中性或者弱酸性（5~7），然后利用不同截留分子量的半透膜进行过滤而得到y-聚谷氨酸纯品。该方法几乎不用或者用很少量的有机溶剂，可以得到相对分子质量不同的丫-聚谷鉍酸，还可以减少半透膜的消耗、减少水的川量、缩短操作时间、具有很高的效率。1.2.3丫-聚谷氨酸的保存分离提取得到的丫-聚谷氨酸需要冷冻干

8、燥，并它是吸湿性极强的高分子材料，需在低温干燥下保存以防吸水降解，人们通过研宄发现在碱性条件下