【摘要】：γ-聚谷氨酸(poly-γ-glutamic acid,γ-PGA)是一種由微生物發(fā)酵生產(chǎn)得到的水溶性高聚物,具有優(yōu)良的吸水,保水性、生物相容性和可降解性。作為一種新型高分子材料,,γ-PGA及其衍生物在食品、藥品、環(huán)保等方面具有廣闊的開發(fā)與應(yīng)用前景。然而,目前居高不下的市售價格制約和阻礙了γ-PGA及其產(chǎn)品的深入開發(fā)與應(yīng)用。導(dǎo)致這樣狀況的主要原因是微生物發(fā)酵制備γ-PGA的產(chǎn)率較低及其分離成本過高。為此,本文通過對比研究固/液態(tài)不同發(fā)酵方式,系統(tǒng)揭示固/液態(tài)發(fā)酵方式對γ-PGA生產(chǎn)的影響。在此基礎(chǔ)上,通過對發(fā)酵條件和分離、純化工藝的優(yōu)化改進,提升γ-PGA的生產(chǎn)與分離效率,降低y-PGA的生產(chǎn)成本,推動γ-PGA及其產(chǎn)品的開發(fā)與應(yīng)用。具體結(jié)果如下:(1)液態(tài)發(fā)酵研究:獨立因素研究顯示蔗糖和胰蛋白胨分別為最佳碳、氮源,底物L(fēng)-谷氨酸對y-PGA的合成影響顯著。進一步應(yīng)用響應(yīng)面設(shè)計優(yōu)化,獲最佳培養(yǎng)基組成(蔗糖28.87 g/L、胰蛋白胨17.56 g/L和L-谷氨酸為15.26 g/L);對發(fā)酵條件進行優(yōu)化,得最適發(fā)酵條件為:接種量7.5%,裝液量20%,pH 7,發(fā)酵溫度37℃。在發(fā)酵36 h時γ-PGA的產(chǎn)量最大,可達17.42 g/L,是優(yōu)化前產(chǎn)量的4.98倍。(2)固態(tài)發(fā)酵研究:主要研究固態(tài)基質(zhì)類型、營養(yǎng)基質(zhì)破碎程度、固態(tài)基質(zhì)/營養(yǎng)基質(zhì)、接種量和相關(guān)發(fā)酵條件等因素對γ-PGA生產(chǎn)的獨立效應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)珍珠巖為最佳固體基質(zhì),碾碎(八分之一)的大豆與珍珠巖最佳混勻比例為1:1,每100 g固態(tài)基質(zhì)初始加水量為6 mL,在初始pH值為7培養(yǎng)基中,接種量8%,37℃發(fā)酵36h后,γ-PGA最大產(chǎn)量為79.12 g/Kg,是優(yōu)化前產(chǎn)量的1.86倍。(3)NK對γ-PGA生產(chǎn)影響的研究:在分析納豆激酶(NK)與y-PGA的生產(chǎn)進程曲線時發(fā)現(xiàn),γ-PGA的生產(chǎn)高峰期遲于NK;進一步對比分析液態(tài)發(fā)酵和固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)的γ-PGA的分子量情況,結(jié)果顯示液體發(fā)酵生產(chǎn)的γ-PGA分子量比固態(tài)發(fā)酵的要大,且分布相對集中。因此,初步推斷NK可能影響γ-PGA的生產(chǎn)�；谝簯B(tài)發(fā)酵方式,通過添加外源NK,探究NK對y-PGA生產(chǎn)的影響。結(jié)果表明NK可能通過底物競爭和降解γ-PGA的方式抑制γ-PGA的生產(chǎn)。(4)y-PGA分離、純化的研究:利用乙醇提取獲得y-PGA粗品,再經(jīng)丙酮、透析和苯酚處理,優(yōu)化γ-PGA的分離、純化工藝。結(jié)果表明,加入3倍體積的丙酮能夠有效提高y-PGA提取率與純度;透析處理能夠去除小分子蛋白與雜質(zhì);苯酚處理后進一步提高y-PGA純度。利用茚三酮比色法檢測,純化后的γ-PGA純度較高,達到89.12%。紙層析檢測結(jié)果表明純化后的γ-PGA主要由單一的谷氨酸組成,不含有其他游離氨基酸。SDS-PAGE凝膠電泳顯示,γ-PGA分子量在690-700 kD之間,聚合度較為集中。論文研究結(jié)果為微生物發(fā)酵生產(chǎn)γ-PGA及其分離純化的研究提供參考依據(jù),一定程度上降低了γ-PGA的生產(chǎn)成本,推動了γ-PGA的應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：安徽工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ920.6;TQ317
【圖文】：

Ｆｉｇ．２－１邋ｙ－ＰＧＡ邋ｓｔａｎｄａｒｄ邋ｃｕｒｖｅ逡逑以不同濃度的Ｙ－ＰＧＡ純品為標(biāo)準(zhǔn)液，通過測定ＯＤ２１６ｎｍ的吸光度值來確定逡逑丫－ＰＧＡ的濃度。圖２－１為紫外分光光度計測定ｙ－ＰＧＡ標(biāo)準(zhǔn)品（濃度１０－２００邋ｎｇ／ｍＬ）逡逑的標(biāo)準(zhǔn)曲線。由圖可知，其Ｒ２為９９．９％，模型有統(tǒng)計學(xué)意義。逡逑２．３．２液態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)組分的優(yōu)化逡逑２．３．２．１碳源種類的影響逡逑６邋１邐逡逑５．邐．逡逑Ｐ逡逑Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ逡逑－ｆ邐Ｉ邐Ｉ邐ｉ邐Ｉ逡逑／／／／邐Ｖ／／／邐／／／／邐／／／ｊ逡逑＾邐柋邐悐邐＾＾逡逑0邋邋ｖ／＾Ａ邐Ｖ／＾Ａ邐＼／／／＼邐Ｙ／＾／２邐＿逡逑葡萄精邐苣格邐麥芽楂邐甘油邐檸榷酸逡逑碳源種類逡逑圖２－２碳源對ｙ－ＰＧＡ生產(chǎn)的影響逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－２邋Ｅｆｆｅｃｔ邋ｏｆ邋ｃａｒｂｏｎ邋ｓｏｕｒｃｅ邋ｏｎ邋ｙ－ＰＧＡ邋ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ逡逑２４逡逑

邐２５邋５０邐７５邋１００邋１２５邋１５０邋１７５邋２００逡逑ｙ－ＰＧＡ邋（ｕｇ邋ａｉＬ）逡逑圖２－ｌｙ＿ＰＧＡ標(biāo)準(zhǔn)曲線逡逑Ｆｉｇ．２－１邋ｙ－ＰＧＡ邋ｓｔａｎｄａｒｄ邋ｃｕｒｖｅ逡逑以不同濃度的Ｙ－ＰＧＡ純品為標(biāo)準(zhǔn)液，通過測定ＯＤ２１６ｎｍ的吸光度值來確定逡逑丫－ＰＧＡ的濃度。圖２－１為紫外分光光度計測定ｙ－ＰＧＡ標(biāo)準(zhǔn)品（濃度１０－２００邋ｎｇ／ｍＬ）逡逑的標(biāo)準(zhǔn)曲線。由圖可知，其Ｒ２為９９．９％，模型有統(tǒng)計學(xué)意義。逡逑２．３．２液態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)組分的優(yōu)化逡逑２．３．２．１碳源種類的影響逡逑６邋１邐逡逑５．邐．逡逑Ｐ逡逑Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ逡逑－ｆ邐Ｉ邐Ｉ邐ｉ邐Ｉ逡逑／／／／邐Ｖ／／／邐／／／／邐／／／ｊ逡逑＾邐柋邐悐邐＾＾逡逑0邋邋ｖ／＾Ａ邐Ｖ／＾Ａ邐＼／／／＼邐Ｙ／＾／２邐＿逡逑葡萄精邐苣格邐麥芽楂邐甘油邐檸榷酸逡逑碳源種類逡逑圖２－２碳源對ｙ－ＰＧＡ生產(chǎn)的影響逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－２邋Ｅｆｆｅｃｔ邋ｏｆ邋ｃａｒｂｏｎ邋ｓｏｕｒｃｅ邋ｏｎ邋ｙ－ＰＧＡ邋ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ逡逑２４逡逑

他結(jié)構(gòu)成分，而且為菌體增殖與目的產(chǎn)物代謝合成提供必需的能源。不同生產(chǎn)菌逡逑株對碳源的需求不同，碳源的種類與濃度對Ｙ－ＰＧＡ的形成也有不同的影響，選逡逑擇合適的碳源與濃度十分重要。如圖２－２顯示，相比于其他碳源，蔗糖為最佳碳逡逑源，其次為麥芽糖和葡萄糖，效果最差的為甘油。最終，選擇蔗糖作為發(fā)酵培養(yǎng)逡逑基的最佳碳源，用于后續(xù)的研宄、生產(chǎn)。逡逑２Ｊ．２．２氮源種類的影響逡逑－Ｉ逡逑�。担哄澹澹咤义希蛇姡蛇姡蛇姡蛇姡慑义希保保逻姡边姡边姡瓦姡卞义献У鞍纂诉娕Ｈ怦氵姡螅槟格氵姡砘@邐尿素逡逑圖２－３氮源對ｙ－ＰＧＡ生產(chǎn)的影響逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－３邋Ｅｆｆｅｃｔ邋ｏｆ邋ｎｉｔｒｏｇｅｎ邋ｓｏｕｒｃｅ邋ｏｎ邋ｙ－ＰＧＡ邋ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ逡逑氮是構(gòu)成微生物細胞蛋白質(zhì)和核酸的主要元素，在發(fā)酵過程中，調(diào)節(jié)氮源的逡逑種類與濃度對菌體生長和產(chǎn)物合成有著至關(guān)重要的作用。培養(yǎng)基中常見氮源可分逡逑為有機氮源與無機氮源，如圖２－３所示，在ｙ－ＰＧＡ發(fā)酵生產(chǎn)過程中，有機氮源逡逑的利用率比無機氮源的利用率更高，主要原因在于，相較于無機氮源，有機氮源逡逑成分復(fù)雜。有機氮源含有豐富的蛋白質(zhì)、氨基酸、多肽類等物質(zhì)，為Ｙ－ＰＧＡ發(fā)逡逑酵生產(chǎn)提供全面營養(yǎng)和充足能源。在有機氮源中

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 彭偉;鄧桂湖;;聚谷氨酸——新型生物刺激劑在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用[J];磷肥與復(fù)肥;2017年03期

2 張亞平;楊慶鋒;杜迎輝;;γ-聚谷氨酸在番茄上的應(yīng)用效果研究[J];中國果菜;2015年12期

3 楊慶鋒;杜迎輝;張亞平;;聚谷氨酸在辣椒上的應(yīng)用效果研究[J];吉林農(nóng)業(yè);2015年06期

4 吳曉珊;倪峰;;γ-聚谷氨酸衍生物合成研究進展[J];海峽藥學(xué);2015年04期

5 張文;張樹清;王學(xué)江;;γ-聚谷氨酸的微生物合成及其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用[J];中國農(nóng)學(xué)通報;2014年06期

6 王萌;許孝瑞;;γ-聚谷氨酸在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中的研究進展[J];黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué);2014年10期

7 任淑華;;聚谷氨酸保水劑對玉米的影響[J];現(xiàn)代農(nóng)業(yè);2013年06期

8 高春媛;惠明;杜小波;王正元;;γ-聚谷氨酸水凝膠制備方法和應(yīng)用研究進展[J];河南科技學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年03期

9 孫曄;鞠蕾;陳君娜;馬霞;;細菌纖維素/γ-聚谷氨酸復(fù)合膜的物理性能研究[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2012年26期

10 彭英云;張濤;繆銘;沐萬孟;江波;;γ-聚谷氨酸的合成、性質(zhì)和應(yīng)用[J];食品與發(fā)酵工業(yè);2012年06期

相關(guān)會議論文 前10條

1 鄭超;高f

本文編號：2768564