混菌发酵生产γ-聚谷氨酸的工艺条件优化

采用谷氨酸棒杆菌S9114和枯草芽胞杆菌NTG-4在10 L自控发酵罐上进行混菌发酵,探索混菌发酵生产γ-聚谷氨酸的可行性并进行工艺优化。结果表明:温度、接种量、pH及溶氧对聚谷氨酸发酵有较大影响,发酵前期维持32℃,6 h提温至37℃变温控制,谷氨酸棒杆菌和枯草芽胞杆菌接种量分别为5%和0.5%,pH 7.0,溶氧20%最有利于γ-聚谷氨酸发酵,在此条件下发酵32 hγ-聚谷氨酸最高产量为38.3 g/L。     

γ-聚谷氨酸水凝胶研究与应用进展

主要介绍了一种集吸水性能、保水性能、环境友好性于一身的高分子材料γ-聚谷氨酸水凝胶的研究现状及发展前景,分别从γ-聚谷氨酸水凝胶、γ-聚谷氨酸与其他物质复合水凝胶的合成以及γ-聚谷氨酸类水凝胶的应用三方面进行了综述。     

新型绿色阻垢剂γ-聚谷氨酸的阻垢性能

以实验室自制的低相对分子质量γ-聚谷氨酸(LMPGA)为研究对象,系统研究其阻碳酸钙垢、硫酸钙垢性能及其相关影响因素。结果表明:LMPGA的平均相对分子质量在5.0×103和7.0×103时,具有相近的阻碳酸钙垢性能,且在药剂投加质量浓度达到20 mg/L时,阻垢率可达88%左右;随着Ca2+浓度、pH值、恒温温度及恒温时间的增加,其阻碳酸钙垢性能发生下降;LMPGA是一种优良的硫酸钙阻垢剂,在药剂投加质量浓度达10 mg/L时,其硫酸钙阻垢率可达90%以上。     

氮源对聚γ-谷氨酸合成与分泌的影响

研究了无机与有机氮源对聚γ-谷氨酸合成与分泌的影响。分别在基础培养基及进入生物合成期的发酵液中添加氯化铵、硝酸钠和各种氨基酸,基础培养基中添加氯化铵质量浓度为1 g.L-1时,合成量提高了22.7%,同时,氯化铵对聚γ-谷氨酸组分也有一定影响。在培养至24 h添加8 g.L-1硝酸钠,合成量提高54.6%,而在基础培养基中分泌率提高了32.7%。在生物合成期添加8 g.L-1谷氨酸,合成量提高了64.2%。同时在静息细胞培养基中进行了验证实验。     

不同分子量γ-聚谷氨酸的生物合成

【背景】不同分子量的γ-聚谷氨酸在农业、化妆品和医药领域具有重要的应用价值,开发不同分子量γ-聚谷氨酸的生物合成工艺已成为研究热点。【目的】在γ-聚谷氨酸生产菌株枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) KH2中实现不同分子量γ-聚谷氨酸的合成。【方法】分别克隆表达不同来源的水解酶,包括B.subtilis来源的γ-聚谷氨酸水解酶PgdS和YwtE,以及地衣芽孢杆菌来源的SGH。研究不同来源水解酶对B. subtilis KH2产γ-聚谷氨酸分子量的影响。通过改变水解酶处理条件获得不同分子量γ-聚谷氨酸的生物合成工艺。【结果】PgdS、YwtE和SGH均可降低γ-聚谷氨酸的分子量,其中PgdS水解效果最好,可以将γ-聚谷氨酸分子量由原来的1 600 kDa降低为180 kDa。通过优化PgdS的添加量与添加时间,在B. subtilis KH2中获得了分子量为210–600 kDa的γ-聚谷氨酸。【结论】利用水解酶处理,可以在B. subtilis KH2中实现不同分子量γ-聚谷氨酸的生物合成。该方法反应条件温和、分子量可控区间宽,具有良好的应用前景。     

γ-聚谷氨酸生产菌的选育及培养条件研究

从土壤中筛选分离到1株γ聚谷氨酸的生产菌株yt102,初步鉴定为枯草芽孢杆菌;以此为出发菌株采用紫外线(UV)、亚硝基胍(NTG)进行复合诱变,获得1株γ聚谷氨酸高产突变株,突变株连续传代10次,发酵性能稳定;通过单因素和正交试验确定培养基的最佳组成,在最优条件下,γ聚谷氨酸的平均产量可达28.5 g/L。     

肥料增效剂γ-聚谷氨酸对小青菜产量和品质的影响

研究了γ-聚谷氨酸(γ-PGA)肥料增效剂对盆栽小青菜产量和品质的影响.结果表明:正常施肥条件下,施用50 mg/kg的γ-PGA可以显著提高小青菜叶绿素、地下部鲜质量,使小青菜地上部鲜质量最大增产幅度达8.8％,与对照相比差异显著;同时还可以明显提高土壤铵态氮的含量,氮肥利用率增加10.6％.施用100 mg/kg的γ-PGA与对照相比,可降低小青菜中的硝酸盐含量44.8％,维生素C(Vc)含量提高18.1％,小青菜品质达到最好;当减施15％质量的氮肥时,20 mg/kg的γ-PGA可提高氮肥利用率10.2％～11.6％,说明在肥料缺乏时γ-PGA对小青菜产量、品质的改善效果显著.     

聚γ-谷氨酸高产菌的选育与培养基优化

利用合成培养基为筛选培养基,以枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)B6-1为出发菌株,经过三轮紫外线诱变和一轮硫酸二乙酯诱变得到了聚γ-谷氨酸高产突变株枯草芽孢杆菌W003,摇瓶液体发酵的聚γ-谷氨酸产量由出发菌株的10.9 g/L提高到20.5 g/L.单因素实验结果表明,该菌产聚γ-谷氨酸的合适碳源为葡萄糖,氮源为硫酸铵.通过正交实验得到了优化的培养基配方,经36h液体发酵,聚γ-谷氨酸产量可达到45.3 g/L.     

添加物对枯草芽胞杆菌γ-聚谷氨酸合成代谢的影响

在枯草芽孢杆菌HCUL-B115代谢网络和发酵特性研究的基础上,通过添加适量的氨基酸、有机酸和维生素对聚γ谷氨酸(γPGA)发酵进行合成代谢进行研究。结果发现,大部分添加物对聚γ谷氨酸的积累都有一定的影响,特别是L谷氨酸、L苯丙氨酸、L精氨酸、L天冬氨酸、L缬氨酸、延胡索酸、草酸、丙二酸、烟酸、维生素B6和抗坏血酸等添加物对菌株HCUL-B115合成聚γ谷氨酸有明显促进作用,添加后产率比不添加任何物质提高20%左右。从代谢层面上分析,这些添加物除了促进菌体自身生长之外,同时防止了菌体对各添加物的过量合成,强化了菌株HCUL-B115合成聚γ谷氨酸的代谢途径。     

谷氨酸棒杆菌一步法发酵糖质原料生产γ-聚谷氨酸

γ-聚谷氨酸在食品、化妆品、生物医药等领域具有广泛的应用,目前主要的生产菌株是谷氨酸依赖型菌株,在生产过程中需要添加谷氨酸作为前体,因而生产γ-聚谷氨酸的成本较高。文中主要研究从糖质原料一步法发酵合成γ-聚谷氨酸的生产工艺。首先,从产γ-聚谷氨酸的菌株枯草芽孢杆菌中克隆γ-聚谷氨酸合成酶的基因簇pgs BCA,在谷氨酸棒杆菌模式菌株ATCC13032中进行诱导型和组成型表达,结果显示,仅诱导型表达菌株可以积累γ-聚谷氨酸,产量为1.43 g/L。进一步对诱导条件进行优化,确定诱导时间为2 h,IPTG浓度为0.8 mmol/L,γ-聚谷氨酸产量为1.98g/L。在此基础上,在一株高产谷氨酸的谷氨酸棒杆菌F343中外源表达pgs BCA,对重组菌进行发酵,结果表明,在摇瓶发酵中γ-聚谷氨酸产量达到10.23g/L,在5L发酵罐中产量达到20.08g/L;继而对γ-聚谷氨酸进行分子量测定,结果显示,产自F343重组菌的γ-聚谷氨酸的重均分子量比产自枯草芽孢杆菌的提高34.77%。文中构建了一步法发酵糖质原料生产γ-聚谷氨酸的新途径,同时为开发其潜在应用奠定了基础。     

γ-聚谷氨酸/壳聚糖多孔复合支架材料的制备、表征及性能的研究

为提高骨组织工程支架材料的力学性能,改善其生物活性,修饰改性天然高分子,本文采用接枝共聚/冷冻干燥法制备多孔γ-聚谷氨酸/壳聚糖复合材料,通过红外吸收光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、吸水性试验以及降解性试验等对材料进行了材料结构表征和性能评价,为其新型组织工程材料提供科学依据.结果显示:该复合材料具有多孔结构,孔径约100.29 ±40.46 μm,空隙率83.45％;该复合材料的平均吸水性为465％±38％,500 rpm离心3min后保水性能达到329％±33％;该复合材料具有良好的降解性,比壳聚糖有更好的降解性,12周降解百分率为12.96％.该共聚复合材料能有效地克服γ-聚谷氨酸和壳聚糖各自的缺点,是一种很有潜力的组织工程支架材料.     

联动过程控制技术提高10L发酵罐γ-聚谷氨酸产量

聚谷氨酸,是由微生物发酵产生的水溶性多聚氨基酸,分子量多分布在100～10 000 kD,因其具有水溶性和吸附性好,以及易降解等特点,多用于农业、环保、医药等领域。本研究以实验室自行筛选的一株产γ-聚谷氨酸的地衣芽孢杆菌为出发菌株,在10 L发酵罐上对接种量、转速、风量、pH、发酵时间等发酵条件进行优化研究,旨在提高γ-聚谷氨酸产量。实验结果表明,当设定初始发酵条件为接种量10%,初始转速220 r/min,通风量8 L/min,pH值7.4,发酵过程中对转速、发酵液pH、风量进行联动控制调整,在发酵20 h后上调转速到250 r/min,DO低于20%风量提高到10 L/min,发酵液pH值由7.4降低至6.0左右时,对流加浓度为20%的氨水进行pH调整控制,维持pH值在7.0,65 h后发酵结束,可明显提高γ-聚谷氨酸产量,由未优化控制条件前的8.9 g/L提高到21.6 g/L。因此,通过对转速、pH、通风量的协同联动调整,γ-聚谷氨酸的产量有了较大幅度提升,将为后期的扩大化生产奠定基础。     

枯草芽孢杆菌B53产聚γ-谷氨酸的絮凝特性

枯草芽孢杆菌B53产聚γ-谷氨酸(γ-PGA)对高岭土、Ca(OH)2、Mg(OH)2表现出较强的絮凝活性,采用0.6 g/L的γ-PGA溶液对高岭土的絮凝活性可达到90%以上。K 、Fe2 、Mg2 及Ca2 具有明显的促絮凝作用,而Al3 、Fe3 则起削弱作用。CaCl2浓度超过2 g/L及介质溶液维持pH值中性都有利于γ-PGA提高絮凝活性。     

γ-聚谷氨酸发酵培养基的Plackett-Burman法优化

以一株γ-聚谷氨酸高产菌——地衣芽孢杆菌GIM-P10为试验菌株,采用逐因子实验法确定γ-聚谷氨酸合成考察因素的参考范围,再采用Plackett-Burman设计法进行培养基的优化,10个实验因子中筛选到四个显著影响因子:柠檬酸、谷氨酸、K2HPO4和MgSO4·7H2O。另外,综合评价实验结果,表明γ-聚谷氨酸的产量与多糖含量呈负向关系,与细胞干重呈正向关系。利用Plackett-Burman设计法发酵产γ-聚谷氨酸可高达21.27g/L,为基础培养基的2倍以上。     

γ-多聚谷氨酸的性质、发酵生产及其应用

系统地介绍了γ 多聚谷氨酸这种水溶性生物可降解的阴离子物质的基本性质、发酵生产方法及其在工业上的潜在应用 ,揭示了这种新型高分子氨基酸聚合物具有极其广泛的经济效益和开发价值。     

以聚γ-谷氨酸为材质研制微胶囊的工艺

微胶囊制剂能够利用壁材将囊芯物质包裹起来,减少外界环境的不良因素对其造成的影响,但存在产品残效期和速效性的矛盾、成本过高等问题。聚γ-谷氨酸具有成膜性,可生物降解。本文通过自制的枯草芽胞杆菌聚γ-谷氨酸,对开发聚γ-谷氨酸微胶囊的工艺展开研究。对壁材浓度、搅拌转速、反应温度、聚γ-谷氨酸∶明胶质量比、菌悬液体积和甲醛的用量进行优化,建立了聚γ-谷氨酸微胶囊制备工艺,微胶囊对枯草芽胞杆菌的包埋率达到94.2%。同时考察了微胶囊制剂对热、紫外线和极端pH的抗逆性,结果表明聚γ-谷氨酸-明胶微胶囊能赋予微生物细胞更强的抗紫外能力和耐热性。在极端pH条件下热处理,聚γ-谷氨酸-明胶微胶囊剂中枯草芽胞杆菌的存活率也显著提高。     

一种检测新型生物高分子材科聚γ-谷氨酸的新方法

通过聚γ-谷氨酸(γ-PGA)与氯化十六烷基吡啶(CPC)的乙酸钠水溶液反应形成混悬液,采用分光度计于波长680nm处比浊,研究γ-PGA浓度与吸收度之问的线性关系,并研究本方法测定γ-PGA的稳定性、重现性和回收率.在一定pH值和离子强度下,γ-PGA在12.5～50μg/ml范围内与CPC的乙酸钠水溶液生成的混悬液在波长680nm处的吸收度与其浓度呈线性关系,R2=0.9939.本方法在2h内吸收度保持稳定(RSD=O.154%,n=10),CPC法测定浓度为5,10和40μg/ml时的平均回收率分别为86%,77%和99.75%,RSD分别为0.14%,0.23%和0.025%应用比浊法测定γ-PGA的含量方便、简洁、重现性好,可用于γ-PGA浓度的检测.     

聚谷氨酸-明胶生物胶生物学评价

考察了聚谷氨酸-明胶生物胶的生物性能。从细胞毒性、急性毒性、皮肤刺激、溶血、热源、皮肤致敏等试验对其进行生物学检测。结果发现：聚谷氨酸-明胶生物胶的细胞毒性、急性毒性、皮肤刺激、溶血、热源、皮肤致敏试验均为阴性。这些结果表明聚谷氨酸-明胶生物胶具有良好的生物性能。     

不同D/L单体比γ-聚谷氨酸的合成与调控

γ-聚谷氨酸(γ-PGA)是由L-谷氨酸和/或D-谷氨酸聚合而成的一种聚氨基酸,广泛应用于化妆品、医药等领域.高聚物单体的立体构型会影响产品性质和应用,因此调控γ-PGA中D-谷氨酸/L-谷氨酸单体比(D/L单体比)具有重要意义.前期以谷氨酸棒杆菌为底盘,表达来自于地衣芽孢杆菌的γ-PGA合成酶,合成以L-Glu(97...