γ聚谷氨酸的发酵生产及分离提纯工艺的研究

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1、图书分类号：TB324U.D.C.:06-332理学硕士学位论文γ-聚谷氨酸的发酵生产及分离提纯工艺研究硕士研究生：孙雯雯导师：杨蕾教授申请学位：理学硕士学科：高分子化学与物理所在单位：理学院答辩日期：2010年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TB324U.D.C.:06-332DissertationfortheMasterDegreeinScienceSTUDYONFERMENTATIONPRODUCTIONANDSEPARATIONANDPURIFICATIONOFγ-POLY(GLUTAMIC

2、ACID)Candidate：SunWenwenSupervisor：Prof.YangLeiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：ChemistryandPhysicsofPolymersAffiliation：CollegeofScienceDateofDefence：June,2010Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要γ-聚谷氨酸(简称γ-PGA)是一

3、种生物高分子材料。由于其具有水溶性好、可生物降解、可食用以及对人类和环境无毒等优点，因此在环境、医药、食品和化妆品等领域具有广泛的应用前景。目前，研究者对于γ-聚谷氨酸的生产制备十分关注。本文以食品为原材料，分离、筛选出一种高产γ-聚谷氨酸菌株，并以提高γ-聚谷氨酸产量及纯度为目的，对γ-聚谷氨酸的分离提取工艺进行了深入研究。-1首先，经过初筛和复筛得到了最佳的生产γ-聚谷氨酸菌株为白-10-3-1，且其经发酵的实验结果表明，发酵培养基的成分对各种菌株发酵产生γ-聚谷氨酸的能力具有不同程度的影响。利用单因素优化法确定了发酵培养基的最

4、佳配方：以比例为1%C+9%G的柠檬酸和甘油作为培养基的碳源，L-谷氨酸浓度为2+20g/L，Mn添加量为30mg/L，其它成分及含量同发酵培养基，在此条件下，-1-1白-10-3-1菌的发酵液粘度最高，可达576mPa·s。此外，由菌株白-10-3-1经液态发酵、分离可获得棕色块状产物6.914g，其发酵液中干物质的含量可达19.2g/L，分子量约为46万。但产品外观颜色较深且成硬块状，可能是由于杂-1质过多所致。对菌株白-10-3-1的发酵产物进行紫外光谱、红外光谱及核磁共振谱表征，结果表明该产物具有γ-聚谷氨酸结构，但与标准的

5、γ-聚谷氨酸的核1-1磁共振H谱相比，有两处明显的杂质吸收峰，说明白-10-3-1菌的发酵产物中还存在一定的杂质。其次，针对γ-聚谷氨酸下游提取中存在的问题，本研究分别采用了超滤法-1和凝胶色谱法对白-10-3-1菌发酵液进行分离。在超滤法分离过程中，室温条件下将发酵液pH调至3，发现当浓缩比为5、压差为0.2MPa时，发酵液能保持较高的渗透通量和较低的粘度，淡液流速可基本达到最大，即渗透通量为-2-149.7L·m·h。与传统透析法相比，超滤分离得到的产物干物质含量较高，可达24.5g/L，这可以使后续处理中的乙醇用量节约90%，

6、且分离后的产物具有一定韧性，说明产物中γ-聚谷氨酸含量有所增加。但同时产物的颜色较深，且无法用核磁共振谱进行表征，说明产物中还含有一定的杂质，需进一步提纯。在凝-1胶过滤色谱法分离过程中，采用去离子水作为流动相对白-10-3-1菌发酵液进行洗脱，发现凝胶为细粒、洗脱流速为1mL/min、进样量为4mL时，γ-聚谷氨酸具有良好的分离效果，保留时间仅为19min，最大吸收值对应γ-聚谷氨酸哈尔滨工业大学理学硕士学位论文的含量高达5.7g/L。与传统透析法和超滤浓缩法相比，该分离法产量较高，产物颜色较淡，呈乳白色，具有良好的韧性，且其核磁

7、共振谱图中没有出现杂质峰，说明凝胶分离产物中γ-聚谷氨酸纯度较高，即此方法较优。关键词：γ-聚谷氨酸；发酵；超滤分离；凝胶分离-II-哈尔滨工业大学理学硕士学位论文AbstractAsakindofbiologicalmacromolecules,γ-Poly(glutamicacid)（γ-PGA)iswatersoluble,biodegradable,edibleandnon-toxictowardhumansandtheenvironment.Therefore,γ-Poly(glutamicacid)anditsderiv

8、ativeshavebeenofinterestinabroadrangeofindustrialfieldssuchasenvironment,medicine,foodandcosmetics.TheProductionofγ-P