γ-聚谷氨酸的發(fā)酵生產(chǎn)及分離提純工藝研究.pdf_第1頁(yè)
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1、γ-聚谷氨酸(簡(jiǎn)稱γ-PGA)是一種生物高分子材料。由于其具有水溶性好、可生物降解、可食用以及對(duì)人類和環(huán)境無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn),因此在環(huán)境、醫(yī)藥、食品和化妝品等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。目前,研究者對(duì)于γ-聚谷氨酸的生產(chǎn)制備十分關(guān)注。本文以食品為原材料,分離、篩選出一種高產(chǎn)γ-聚谷氨酸菌株,并以提高γ-聚谷氨酸產(chǎn)量及純度為目的,對(duì)γ-聚谷氨酸的分離提取工藝進(jìn)行了深入研究。
  首先,經(jīng)過(guò)初篩和復(fù)篩得到了最佳的生產(chǎn)γ-聚谷氨酸菌株為白-10-1

2、-3-1,且其經(jīng)發(fā)酵的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,發(fā)酵培養(yǎng)基的成分對(duì)各種菌株發(fā)酵產(chǎn)生γ-聚谷氨酸的能力具有不同程度的影響。利用單因素優(yōu)化法確定了發(fā)酵培養(yǎng)基的最佳配方:以比例為1%C+9%G的檸檬酸和甘油作為培養(yǎng)基的碳源,L-谷氨酸濃度為20 g/L,Mn2+添加量為30mg/L,其它成分及含量同發(fā)酵培養(yǎng)基,在此條件下,白-10-1-3-1菌的發(fā)酵液粘度最高,可達(dá)576mPa·s。此外,由菌株白-10-1-3-1經(jīng)液態(tài)發(fā)酵、分離可獲得棕色塊狀產(chǎn)物6.9

3、14 g,其發(fā)酵液中干物質(zhì)的含量可達(dá)19.2 g/L,分子量約為46萬(wàn)。但產(chǎn)品外觀顏色較深且成硬塊狀,可能是由于雜質(zhì)過(guò)多所致。對(duì)菌株白-10-1-3-1的發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)行紫外光譜、紅外光譜及核磁共振譜表征,結(jié)果表明該產(chǎn)物具有γ-聚谷氨酸結(jié)構(gòu),但與標(biāo)準(zhǔn)的γ-聚谷氨酸的核磁共振1H譜相比,有兩處明顯的雜質(zhì)吸收峰,說(shuō)明白-10-1-3-1菌的發(fā)酵產(chǎn)物中還存在一定的雜質(zhì)。
  其次,針對(duì)γ-聚谷氨酸下游提取中存在的問(wèn)題,本研究分別采用了超濾法

4、和凝膠色譜法對(duì)白-10-1-3-1菌發(fā)酵液進(jìn)行分離。在超濾法分離過(guò)程中,室溫條件下將發(fā)酵液pH調(diào)至3,發(fā)現(xiàn)當(dāng)濃縮比為5、壓差為0.2MPa時(shí),發(fā)酵液能保持較高的滲透通量和較低的粘度,淡液流速可基本達(dá)到最大,即滲透通量為49.7L·m-2·h-1。與傳統(tǒng)透析法相比,超濾分離得到的產(chǎn)物干物質(zhì)含量較高,可達(dá)24.5g/L,這可以使后續(xù)處理中的乙醇用量節(jié)約90%,且分離后的產(chǎn)物具有一定韌性,說(shuō)明產(chǎn)物中γ-聚谷氨酸含量有所增加。但同時(shí)產(chǎn)物的顏色較

5、深,且無(wú)法用核磁共振譜進(jìn)行表征,說(shuō)明產(chǎn)物中還含有一定的雜質(zhì),需進(jìn)一步提純。在凝膠過(guò)濾色譜法分離過(guò)程中,采用去離子水作為流動(dòng)相對(duì)白-10-1-3-1菌發(fā)酵液進(jìn)行洗脫,發(fā)現(xiàn)凝膠為細(xì)粒、洗脫流速為1mL/min、進(jìn)樣量為4mL時(shí),γ-聚谷氨酸具有良好的分離效果,保留時(shí)間僅為19 min,最大吸收值對(duì)應(yīng)γ-聚谷氨酸的含量高達(dá)5.7g/L。與傳統(tǒng)透析法和超濾濃縮法相比,該分離法產(chǎn)量較高,產(chǎn)物顏色較淡,呈乳白色,具有良好的韌性,且其核磁共振譜圖中沒(méi)

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