聚谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)

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1、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)不同分子量聚谷氨酸制備條件研究學(xué)院（系）年級(jí)專(zhuān)業(yè)：學(xué)號(hào)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：教師職稱(chēng)：2013-2014春季學(xué)期生物工程專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)結(jié)題論文不同分子量聚谷氨酸制備條件研究學(xué)院（系）：年級(jí)專(zhuān)業(yè)：學(xué)號(hào)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：教師職稱(chēng)：摘要.γ-PGA是一種有極大開(kāi)發(fā)價(jià)值和前景的多功能性生物制品，近年來(lái)被作為增稠劑，保濕劑，藥物載體等而一直被廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。它是一種水溶性和可生物降解的新型生物高分子材料，可通過(guò)微生物合成。在生產(chǎn)低聚谷氨酸工藝當(dāng)中，利用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)聚谷氨酸具有很好的前景，但在利用微生物發(fā)酵法制備產(chǎn)物時(shí)，生產(chǎn)的聚

2、谷氨酸具有較大的分子量，需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的降解處理。本設(shè)計(jì)擬對(duì)微生物發(fā)酵生產(chǎn)的高分子量的聚谷氨酸進(jìn)行降解，并優(yōu)化其降解條件，從而得到不同分子量的低聚谷氨酸分子，并利用瓊脂糖凝膠電泳和高效液相凝膠色譜檢測(cè)其降解后的分子量，從而確定最佳降解條件。本設(shè)計(jì)主要分為三個(gè)部分對(duì)不同分子量的γ-PGA的制備情況進(jìn)行了研究。第一部分是通過(guò)微生物發(fā)酵，提取得到80-100萬(wàn)分子量的大分子聚谷氨酸產(chǎn)物的設(shè)計(jì)；第二部分根據(jù)聚谷氨酸分子特性，設(shè)計(jì)篩選可降解大分子聚谷氨酸的方法，并優(yōu)化降解條件，得到不同分子量的低聚谷氨酸分子，并找到合適的方法進(jìn)行分離純化；第三部分

3、是在前兩部分的基礎(chǔ)上，通過(guò)建立瓊脂糖凝膠電泳和液相凝膠色譜檢測(cè)不同分子量低聚谷氨酸的方法，從而設(shè)計(jì)出最佳的制備條件。關(guān)鍵詞：生物發(fā)酵法、聚谷氨酸、降解條件、檢測(cè)方法目錄第一部分文獻(xiàn)綜述31.1γ-聚谷氨酸簡(jiǎn)介31.2聚谷氨酸結(jié)構(gòu)31.3-聚谷氨酸性質(zhì)：41.3.1吸水特性41.3.2生物可降解性51.3.3γ-PGA的水解特性52.γ-PGA的應(yīng)用前景52.1γ-PGA的應(yīng)用52.1.1聚γ-PGA是一種微生物絮凝劑62.1.2γ-PGA作為一種新型的高分子吸水性材料62.1.3γ-PGA作為新型的藥物載體63.γ-PGA合成方法73.1化

4、學(xué)法合成73.1.1傳統(tǒng)的肽合成法73.1.2二聚體縮聚法73.2提取法合成83.3微生物生物合成法83.3.1代謝途徑84.研究進(jìn)展85.總結(jié)——本設(shè)計(jì)的前景分析以及研究意義95.1前景分析95.2研究意義10第二部分課程設(shè)計(jì)部分111.材料121.1實(shí)驗(yàn)原料和試劑121.2實(shí)驗(yàn)器材122.方法132.1微生物培養(yǎng)方法132.1.1平板培養(yǎng)132.1.2種子培養(yǎng)132.1.3搖瓶發(fā)酵132.2γ-PGA的純化方法132.2.1菌體的分離132.2.2乙醇沉淀132.2.3丙酮分級(jí)沉淀132.2.4透析袋透析除鹽132.2.5硅膠薄層層析1

5、42.3生理指標(biāo)的測(cè)定方法142.3.1生物量測(cè)定142.3.2細(xì)胞數(shù)測(cè)定142.3.3分子量分析142.3.4粘度的測(cè)定152.3.5pH穩(wěn)定性的測(cè)定152.4碳源試驗(yàn)152.5氮源試驗(yàn)152.6前體物質(zhì)L-谷氨酸試驗(yàn)162.7碳源、氨源、前體物質(zhì)正交試驗(yàn)162.8無(wú)機(jī)離子正交試驗(yàn)163.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)163.1培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分對(duì)聚谷氨酸分子量影響的設(shè)計(jì)163.1.1培養(yǎng)基中不同碳源對(duì)聚谷氨酸分子量影響的設(shè)計(jì)163.1.2培養(yǎng)基中不同氮源對(duì)聚谷氨酸分子量影響的設(shè)計(jì)173.1.3培養(yǎng)基中前體谷氨酸對(duì)聚谷氨酸分子量影響的設(shè)計(jì)173.2培養(yǎng)基中碳源、氨

6、源、前體物質(zhì)正交試驗(yàn)的設(shè)計(jì)173.3不同pH對(duì)不同分子量聚谷氨酸影響的設(shè)計(jì)分析174.設(shè)計(jì)分析174.1培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分對(duì)聚谷氨酸分子量影響的設(shè)計(jì)174.1.1碳源對(duì)產(chǎn)物Γ-PGA分子量合成的影響的設(shè)計(jì)分析174.1.2培養(yǎng)基中不同氮源對(duì)聚谷氨酸分子量影響的設(shè)計(jì)分析184.1.3培養(yǎng)基中前體谷氨酸對(duì)聚谷氨酸分子量影響的設(shè)計(jì)184.2培養(yǎng)基中碳源、氨源、前體物質(zhì)正交試驗(yàn)的設(shè)計(jì)184.3不同pH對(duì)不同分子量聚谷氨酸影響的設(shè)計(jì)分析185總結(jié)體會(huì)19參考文獻(xiàn)21第一部分文獻(xiàn)綜述1.概況背景1.1γ-聚谷氨酸簡(jiǎn)介γ-聚谷氨酸(γ-PGA)是一種由微生物

7、生物合成的聚谷氨酸，它由D-谷氨酸單體或L-谷氨酸單體以羧基和氨基相縮合而成[1]。在生物體內(nèi)γ-PGA生物相容性良好，可以降解為谷氨酸而直接被生物體吸收，對(duì)于用作生物醫(yī)用材料有明顯優(yōu)點(diǎn)。另外，主鏈上有大量游離羧基存在，使γ-PGA具有水溶性聚羧酸的性質(zhì)，如強(qiáng)吸水和保濕性能，可用于化妝品、食品、分散劑、螯合劑、建筑涂料、防塵等領(lǐng)域[2-3]。這些活性位點(diǎn)為材料的功能化提供了條件。由于其良好的環(huán)境友好性，在注重環(huán)保強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的今天，這種來(lái)自生物的可降解型功能材料受到人們的青睞。1.2聚谷氨酸結(jié)構(gòu)對(duì)γ-PGA的氨基酸組分分析表明，該物質(zhì)只有

8、谷氮酸一種氨基酸組成，其純化樣品在216nm處有吸收峰，與典型蛋白質(zhì)吸收峰不同。γ-PGA經(jīng)硅膠層析后，用不同官能團(tuán)顯色劑處理，α—萘酚、間苯二酚、甲基苯二酚反應(yīng)呈陰性，雙縮脲反