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第 10 卷第 4 期过程工程学报
2010 年 8 月 The Chinese Journal of Process Engineering Aug. 2010
全细胞催化合成医用纺织新材料聚γ-谷氨酸
杨革 1,2, 王宁 3, 张超 3
(1. 天津工业大学纺织学院,天津 300160;2. 中国科学院微生物研究所微生物资源前期开发国家重点实验室,北京 100101;
3. 山东曲阜师范大学生命科学学院,山东曲阜 273165)
摘要:在 L 生物反应器中研究了反应条件对固定化地衣芽孢杆菌催化合成聚γ-谷氨酸的影响. 结果表明,添加赖
氨酸与谷氨酰胺都可加强产物的合成,反应体系温度 37℃及 pH 值 、催化剂用量 4%(ω)、通气量 4 L/min 时,搅
拌转速达 300 r/min 即可满足细胞的基础代谢和聚γ-谷氨酸合成对溶解氧的需求. 以溶氧水平作为 L-谷氨酸代谢指标
控制 L-谷氨酸限制性流加,既可维持一定的固定化菌体的基础代谢,又不会发生反应体系中残余谷氨酸及有害代谢
产物阻遏作用,聚γ-谷氨酸转化得率最高可达 %. 全细胞生物催化剂反应 5 次后聚合得率可保持在 81%以上.
关键词:聚γ-谷氨酸;全细胞催化;地衣芽孢杆菌
中图分类号:TQ645 文献标识码:A 文章编号:1009−606X(2010)04−0777−04
1 前言验室保存.
全细胞催化反应体系
聚γ-谷氨酸[Poly(γ-glutamic acid), γ-PGA]是以谷氨
培养基(g/L):葡萄糖 10,L-谷氨酸 40, NaCl ,
酸为主要原料,微生物在不平衡生长条件下分泌到胞外
NH4Cl 4, MgSO4⋅7H2O , FeCl3⋅6H2O , CaCl2 ,
的一种高分子聚合物,具有完全生物降解性和较高的生
MnSO4⋅H2O . 去离子水配制, MPa 灭菌 10 min.
物相容性含适量聚谷氨酸的材料硬度下降,弹性变
. γ- 全细胞生物催化剂的制备
好,具有较好的力学性能和加工性能,其物理性能与聚
取培养至对数期的地衣芽胞杆菌,4000 r/min 离心
丙烯相近,尤其是熔点低,是非常理想的热塑性材料[1−4].
收集菌体,再用 50 mL 蒸馏水制备菌悬液,将 120℃灭
这种新型环保非织造聚γ-谷氨酸纤维布具有强力高、手
菌 20 min 的 4%海藻酸钠溶液 50 mL 与菌悬液以体积比
感柔和、有弹性、吸湿性好、透气性强、不产生刺痒感
1:1 混合,置于磁力搅拌器上混合均匀,将 CaCl2 溶液
等特性,能充分利用棉纤维的优良性能,完全满足医用
置于磁力搅拌器上保持低速运行,用移液枪取海藻酸钠
要求,是一种非常理想的医用纺织新材料[5−11].
和菌悬液的混合溶液逐滴滴入不同浓度的 CaCl2 溶液中
目前聚γ-谷氨酸的合成一般采用微生物固态培养
固定化,将固定化颗粒置于 4℃冰箱中冷藏过夜,并置
和液态发酵法[12−14]. 固态培养生产效率低,提取工艺复
于 %的生理盐水