γ-聚谷氨酸的特性、生产及应用.pdfVIP

γ-聚谷氨酸的特性、生产及应用--第1页

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(g1utamicacid)，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。1γ-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。1.2生物可降解性生物可降解性是

γ-PGA的特性之一。所有γ-PGA产生菌株都可以以γ-PGA作为营养源进行生长。在

B.1ichenrmis9945a的培养液中存在一种与γ-PGA降解有关的解聚酶。其它自然菌株也具有

降解γ-PGA的能力。以γ-PGA作为唯一碳源和氮源对可降解γ-PGA的菌株进行筛选，结果

筛选出至少12株可降解γ-PGA的菌株。由此可知，发酵生产γ-PGA的培养时间对产量有较

大的影响，时间过长会导致γ-PGA分子被酶解而损失。1.3γ-PGA的水解特性γ-PGA的水

溶液在10mL、浓度为6mol/L的HCl中，抽真空封口，105℃的烘箱的条件下可以水解为谷

氨酸，吕莹等的研究表明，水解17h、25h、48h的结果一致。此特性可用于γ-PGA纯度的

测定。2微生物发酵法生产广PGAγ-PGA生物合成的研究主要集中在芽孢杆菌属的细菌

B.anthracis和B.anthracisAT℃9945a、且lichen扣rmisAT℃9945(以前叫B.subtilisAT℃9945)等

菌株上。根据细胞生长的营养要求是否需要L-谷氨酸，可以把γ-PGA产生菌分为两大类：

一类是L-Glu依赖型，这类菌种主要有B.anthracis、且subtilisMR-141、且

lichen!formisAT℃9945、且lichenrmisAT℃9945a、且subtilisIF03335、且subtilisF-2-01和Madla

和Prasertsan等从温泉中筛选出的B.thrmotolerantWD90.KTl2.KF.41等；一类是