双水相体系从发酵液中提取γ-聚谷氨酸(2)
3.4.3 PEG分子量对分配系数及提取率的影响 13
3.4.4 发酵液pH值对分配系数及提取率的影响 14
3.4.5 考察温度对分配系数和提取率的影响 15
3.5响应面设计实验 16
4 结论 21
致谢 22
参考文献 23
1绪论
1.1 γ-PGA的简介[1～3]
γ-PGA是自然界中微生物发酵产生的水溶性多聚氨基酸，其结构为谷氨酸单元通过α-氨基和γ-羧基形成肽键的高分子聚合物，聚合度约在1,000～15,000之间。γ-(D,L)-PGA，γ-(D)-PGA和γ-(L)-PGA等统称为γ-PGA（见图1-1）。γ–PGA在国际化妆品药典上的命名为纳豆胶，在欧盟、日本也称为plant collagen, collagene vegetale, phyto collage。在中国则称为纳豆菌胶或多聚谷氨酸、聚谷氨酸。
图1-1 γ-PGA的分子结构
γ-PGA分子结构中存在大量羧基，因此其具有优良的水溶性、超强的吸附性和生物可降解性，降解产物为无公害的谷氨酸，是一种优良的环保型高分子材料，可作为保水剂、重金属离子吸附剂、絮凝剂、缓释剂以及药物载体等，在化妆品、环境保护、食品、医药、农业、沙漠治理等产业均有很大的商业价值和社会价值。γ-PGA从发现至今仅有几十年的历史，其研究主要还是处于实验室阶段，主要包括对它性质研究，产生菌的改良和基因研究，发酵过程研究和提取提取纯化过程研究，以及衍生物的生产和性质的研究。近几年来，由于人们环境意识的增强和国家可持续发展战略的要求，发展对环境友好材料和开发改善环境问题的产品成为一种产业上的趋势，它也推动了γ-PGA产业化研究和探索的进程。进入本世纪，个别国际知名公司开始进行γ-PGA的生产和应用的研究，国内部分大学和研究所也积极开展了相关的研究，国内更有数家企业开始计划γ-PGA的大规模生产。由于这些产业化研究的跟进，使得γ-PGA成为现阶段最受人关注的生物制品之一。
1.2 γ-PGA的性质
1.2.1 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PEG6000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。
1.2.2 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。
1.2.3 γ-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。