γ-聚谷氨酸阻垢性能的研究

通过枯草芽孢杆菌发酵得到γ-聚谷氨酸(γ-PGA),并采用静态阻垢法评价γ-PGA的阻垢性能.研究了温度、pH值、Ca~(2+)浓度、γ-PGA分子量以及γ-PGA浓度对于该阻垢性能的影响,并对其阻垢产物进行结构表征以及对阻垢原理进行初步分析.研究结果表明,γ-PGA大分子和小分子均具有较强的阻垢作用,而小分子具有比大分子更加优良的阻垢特性.在阻CaSO_4垢和阻CaCO_3垢实验中,达到100%阻垢率时,小分子γ-PGA的最低浓度分别为4 mg/L和2 mg/L,而在相同条件下大分子γ-PGA的最低浓度均为20 mg/L.     

γ-聚谷氨酸锰的制备及其性质研究

 用γ-聚谷氨酸(γ-PGA)作为载体,鏊合金属离子锰,制备成一种新型的自由基清除剂.通过微生物发酵得到γ-PGA,将γ-PGA与MnSO₄按不同物质的量比反应,用ICP测定结合率,并对产物进行结构表征.用SOD试剂盒检测其体外抗氧化活性.结果发现γ-PGA经121℃高压、酸降解后得到分子质量为15000u左右的小分子γ-PGA.当COO^-与Mn²⁺物质的质比为1:2时,结合率可高达91%.经检测γ-PGA-Mn具有缓释能力,其SOD活性为2513.78U/mL.通过本研究得到的聚合物具有良好的抗氧化作用及缓释作用.     

超声波在γ-聚谷氨酸发酵工艺中的应用

考察了枯草杆菌液体发酵过程中施加超声波刺激对γ-聚谷氨酸合成的影响,并对超声波辅助水提法提取固体基质中γ-聚谷氨酸的效果进行了研究。结果表明,超声波在适当条件下刺激枯草杆菌,对其液体发酵合成γ-聚谷氨酸有明显促进作用。当枯草杆菌培养12 h后,在37℃、50W超声功率下连续辐照1 h,γ-聚谷氨酸产量提高了24.76%。超声波辅助提取γ-聚谷氨酸的提取率比常规工艺提高30%以上。优化的超声提取工艺条件为:超声波功率40 W,温度为70℃下浸提30 min。     

γ-聚谷氨酸对蒙脱土的插层研究

以γ-聚谷氨酸(γ-PGA)和蒙脱土(MMT)为原料,采用溶液插层法制备γ-PGA/MMT复合材料.研究了γ-PGA分子量、插层时间和插层温度对插层效果的影响,并探讨了γ-PGA在MMT中的形态.实验结果显示,不同分子量的γ-PGA,均能对MMT实现插层;MMT的层间距随着插层时间的延长逐渐增大,在8 h后达到最大,随后略有下降;MMT的层间距随着插层温度的升高逐渐增大,在60℃时达到最大值,温度继续升高则有所下降;γ-PGA分子在MMT的片层间为α-螺旋构象,且呈单分子层排列.     

γ-聚谷氨酸合成酶系PgsBCA结构的生物信息学分析

利用ProtParam、TopPred、PredictProtein、PSORT-B Prediction、SWISS-MODEL等软件分别分析蛋白质的理化性质、跨膜区、二级结构、亚细胞定位、三维结构.结果显示:PgsB是亲水不稳定蛋白,通过豆蔻酰锚钩锚定于质膜上,催化作用需与ATP结合提供能量;PgsC是疏水稳定蛋白,通过4个跨膜区和多个豆蔻酰锚钩定位于质膜,具有酰胺化位点;PgsA是亲水稳定蛋白,通过N端一个跨膜区和豆蔻酰锚钩结合于质膜,具有多种磷酸化位点.说明γ-聚谷氨酸(Polyγ-glutamic acid,γ-PGA)合成酶系3个组分蛋白形成复合物定位于质膜上,其中PgsB在胞内催化γ-PGA合成,PgsC固定于质膜,连接PgsB和PgsA组分,PgsA在胞外负责γ-PGA的运输.通过对γ-PGA合成酶系各组分蛋白结构的分析,为日后在谷氨酸高产菌株中的表达奠定了基础.     

γ-聚谷氨酸的絮凝活性研究

利用枯草芽孢杆菌通过发酵生产得到γ-聚谷氨酸,再经过提取纯化得到纯品.γ-聚谷氨酸作为一种新型的微生物絮凝剂,具有用量少、无污染等优点.通过研究表明,最佳絮凝介质为1g/L的高岭土溶液,γ-聚谷氨酸的浓度为0.2 g/L时絮凝活性最好,最佳絮凝条件为自然pH值和室温,最佳的助凝离子是Cu2+,当Cu2+的浓度为0.2 mol/L时助凝效果最好,此外γ-PGA比聚丙烯酰胺具有更好的絮凝活性,对花园土的絮凝率能达到32.1%.     

γ-聚谷氨酸高产菌株的选育及发酵条件优化

以聚谷氨酸(γ-PGA)产生菌Bacillus subtilisHD-23为出发菌株,采用紫外线-硫酸二乙酯-亚硝基胍三因素的多组复合诱变,获得菌株Bacillus subtilisHD-F9,γ-PGA产率达到10.72 g/L,提高了56.3%,且传代稳定.对菌株Bacillus subtilisHD-F9的发酵培养基配比进行正交设计优化,并对其摇瓶培养条件进行优化,得到最佳发酵条件为:葡萄糖50 g/L,酵母膏8 g/L,谷氨酸钠40 g/L,250 mL三角瓶装液40 mL,初始pH 7.5,37℃,200 r/min,振荡培养48 h,γ-PGA产量可达14.88 g/L,提高38.8%.     

聚乙二醇-聚乳酸-聚谷氨酸苄酯共聚物的合成

利用乳酸和γ-谷氨酸苄酯分别合成了乳酸氧酸酐(LacOCA)和谷氨酸苄酯氮酸酐(BLG-NCA),然后在室温下用二甲氨基吡啶(DMAP)催化LacOCA、BLG-NCA和聚乙二醇单甲醚(MPEG)开环聚合,合成聚乙二醇-聚乳酸-聚谷氨酸苄酯的三元共聚物,用核磁、GPC等方法对共聚物进行了表征.该聚合物综合了聚醚、聚酯、聚氨基酸的性能,改善了聚氨基酸的溶解性.为聚酯-聚醚-聚氨基酸共聚物的合成提供一种新思路.     

响应面法优化Bacillus subtilis HD-F9产γ-聚谷氨酸发酵培养基

采用响应面法对Bacillus subtilis HD-F9发酵产γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的培养基成分进行优化.首先通过Plackett-Burman设计对培养基中影响产量的7个因素进行评价,筛选出具有显著效应的影响因素葡萄糖、酵母膏和谷氨酸钠.然后进行最陡爬坡实验逼近最大产γ-PGA区域,最后通过Box-Behnken设计及响应面分析确定了葡萄糖、酵母膏和谷氨酸钠的最佳浓度分别为60.03 g/L、8.1 g/L、41.7 g/L.优化后,γ-PGA的产量达到14.56 g/L,比优化前的9.5 g/L提高了53.26%.     

芦苇水解液发酵生产γ-聚谷氨酸工艺优化

为了降低γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的生产成本，实现芦苇等可再生资源的高值化利用，探索建立以芦苇水解液为碳源制备γ-PGA的新型发酵过程控制策略的可行性。首先，研究纤维素酶用量和底物浓度对芦苇水解的影响；其次，采用分段式培养及溶氧反馈补料调控策略，对芦苇水解液发酵生产γ-PGA进行工艺优化。结果表明，芦苇经预处理后在10 FPU/g(底物)酶用量和10%底物添加量的条件下水解，总糖质量浓度可达(76.64±1.74)g/L;以分段式溶氧反馈-分批补料发酵培养方式，利用芦苇水解液生产γ-PGA,最终产量可达(46.72±1.18)g/L,生产效率较分批发酵提高了46.06%。因此，将芦苇水解液用于γ-PGA的分批补料发酵具有产业化可行性，有助于降低商业化生产的原料成本。     

γ-聚谷氨酸降解影响因素及其生物降解性能的研究

为开发制备低相对分子质量γ-聚谷氨酸的最佳方法，在不同温度、pH值条件下水解γ-聚谷氨酸，利用凝肢色谱法测定不同水解时间的相对分子质量，实验表明：高温和偏酸或偏碱环境均有利于γ-聚谷氨酸的降解，最优的降解条件为低pH的酸性环境下高温加热；采用TOC法研究γ-聚谷氨酸的生物降解性能，其10d降解率在30％以上，28 d降解率在70％以上，参照OECD 301标准，属于易生物降解高分子聚合物。     

生物合成聚γ-谷氨酸(钠盐型)稀溶液的粘度特性

为了确定特定条件下生物合成聚γ-谷氨酸(γ-PGA)稀溶液的Mark-Houwink方程参数，从而在关系适用范围内能够通过比较简单的特征粘数测量对γ-PGA的相对分子质量进行快捷而可靠的估算，用毛细管粘度计法对钠盐型γ-PGA稀溶液的粘度特性进行了系统考察。结果发现钠盐型γ-PGA是一种典型的聚电解质，在一定浓度范围内显示了比浓粘度独特的浓度依赖性：不服从Huggins方程。中等离子强度的外加小分子强电解质会减小γ-PGA稀溶液的特性粘数[η]，并使之呈现出正常的粘度行为，且[η]与溶液中离子强度的-l／2次幂成较好的线性关系。[η]具有一定的时间依赖性。     

利用Bacillus licheniformis NK-03合成聚谷氨酸及其合成酶基因pgsBCA的克隆

分离到一株能合成γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的细菌,通过16S rRNA序列同源性分析、计算机微生物分类鉴定系统BIOLOG-System 4.20等方法,确立该菌株为地衣芽孢杆菌,命名为Bacillus licheniformis NK-03.该菌合成的γ-PGA所含的L-谷氨酸单体可高达98%,且重均分子量(Mw)为1360000.另外,利用pXMJ19质粒将B.licheniformis NK-03的γ-PGA合成酶基因pgsBCA克隆到了Escherichia coli JM109中,使其成功表达合成了重均分子量为42 433的γ-PGA.同时,通过比较B.licheniformis NK-03与已报道菌株pgsBCA基因编码氨基酸序列的同源性,发现基因簇中pgsC基因编码的氨基酸序列最为保守.     

γ-聚谷氨酸生产的影响因素及其应用

γ-聚谷氨酸是一种新型生物高分子材料,以其强吸水性、可生物降解性、可食用性和对人类和环境无毒性等特点广泛的应用于医药、食品、农业、水处理、日用及化妆品的生产等领域。介绍了影响叫一聚谷氨酸生产的因素及其应用。     

聚乙二醇-聚谷氨酸苄酯两亲嵌段共聚物的细胞毒性评价

目的对聚乙二醇-聚谷氨酸苄酯两亲嵌段共聚物的细胞毒性进行考察。方法采用四噻唑蓝比包法、聚乙二醇-聚谷氨酸苄酯对体外HeLa细胞的毒性进行研究,并与增溶剂聚氧乙烯蓖麻油进行比较。结果聚乙二醇-聚谷氨酸苄酯对HeLa细胞的毒性远低于聚氧乙烯蓖麻油,仅在400μg·mL^-1浓度对HeLa细胞的细胞相对增殖百分率为62．8％,表现为轻度细胞毒性。结论与增溶剂聚氧乙烯蓖麻油栩比,聚乙二醇-聚谷氨酸苄酯嵌段共聚物细胞毒性极低．在医学研究上有较为广阔临床应用前景。     

饮酒与γ-谷氨酸转肽酶关系的研究

研究了饮酒与血清γ-谷氨酸转肽酶(γ- GT)的关系,采用酶反应速率法,对1781例健康矿工进行了血清γ- GT 检测,并对不同饮酒状态与γ-GT 进行比较和分析.     

γ-聚谷氨酸高产菌株的选育和发酵培养基的初步优化

以实验室保藏的一株枯草芽孢杆菌为出发菌株,采用紫外、亚硝基胍以及60Coγ射线对其进行复合诱变,获得一株γ-聚谷氨酸高产突变株,在基础培养基中产量是出发菌株的3.11倍,并且突变株经过传代10次,发酵能力稳定;通过正交试验对突变株的发酵培养基进行了初步优化,突变株在一组培养基上的γ-聚谷氨酸产量可达到33.81g/L,是优化前的1.11倍。该突变株的摇瓶发酵产量较高,值得深入开发研究。     

固定化谷氨酸脱羧酶转化γ-氨基丁酸的研究

研究卡拉胶制备固定化谷氨酸脱羧酶及转化γ-氨基丁酸(GABA)的最适条件.以本实验室研发的诱导剂对构建的表达谷氨酸脱羧酶(GAD)的基因工程菌进行诱导,并利用卡拉胶对获得的粗酶液进行包埋制备固定化酶,对影响GAD固定化效果和GABA产量的因素进行研究.最佳固定化条件为卡拉胶浓度1.5%,氯化钾浓度3%,硬化时间2 h;转化GABA的最适条件为反应最适pH为3.8～4.3,最适温度为37℃～43℃,将制得的固定化谷氨酸脱羧酶(IGAD)重复使用7次后,催化活力仍保持在最初值的75%;IGAD在最适底物浓度60 mmol/L下反应时间2 h后谷氨酸转化率达99%,利用IGAD进行连续催化反应,最终GABA摩尔转化率为70.98%,晶体得率为91.90%,晶体纯度94.73%.该法具有较好的操作稳定性和较高的底物转化率,为连续化制备γ-氨基丁酸提供参考.     

L-谷氨酸-γ-乙基酯的微波合成方法研究及分析

对L-谷氨酸-γ-乙基酯的微波合成方法进行研究,采用HPLC法进行分析测定.实验表明,不同的微波辐射时间、温度及催化剂用量对合成反应的影响较大.经试验得到最佳的反应条件:微波辐射温度45℃,微波辐射时间为30 min,催化剂用量为1.1 mL,其产率可达80%以上.实验结果说明,微波技术可用于L-谷氨酸-γ-乙基酯的合成,方法操作简便、反应时间短、产率高,具有一定的实用价值.     

聚丙烯亚胺-聚谷氨酸苄酯多臂接枝聚合物的制备及其结构表征

以第二代聚丙烯亚胺树状大分子(PPI)末端的氨基为引发剂,与L-谷氨酸苄酯的N-酸酐(BLG-NCA)进行开环聚合合成了多臂聚丙烯亚胺-聚谷氨酸苄酯聚合物,分别用IR、1H NMR、13C NMR和GPC对聚合物结构进行表征。结果表明,PPI端氨基能够作为引发剂参与反应引发BLG-NCA开环聚合,并证实成功合成了多臂聚丙烯亚胺-聚谷氨酸苄酯聚合物。该聚合物有望成为新型的非病毒基因载体材料。