摘要
γ-聚谷氨酸(polyγ-glutamic acid，γ-PGA)是一种可由微生物发酵直接获得的生物大分子。其以生物相容性、降解性、粘附性著称，可应用于医药、农业、环保等多个领域。目前影响γ-聚谷氨酸推广的主要原因在于其成本过高，本研究拟通过改变生产工艺降低γ-聚谷氨酸的原料成本，同时不影响其现有工艺流程。 研究了谷氨酸-聚谷氨酸耦合发酵工艺，采用预处理后的谷氨酸发酵液取代谷氨酸纯品粉末进行发酵。采用离心、紫外和高温处理后，-聚谷氨酸的产量分别下降了7％、17％和23％;生产γ-聚谷氨酸所需要的原料成本分别下降了14％、4％和上升了5％。 为进一步降低成本，采用柠檬酸部分取代谷氨酸进行发酵。谷氨酰胺加入量小于0.1 gL-1时，采用柠檬酸替代50％和25％的谷氨酸，聚谷氨酸的产量分别下降了14％和0％;生产1t聚谷氨酸所需要的原料成本分别下降了9％和11％。 研究了环境胁迫工艺对γ-聚谷氨酸合成的促进作用。在提高渗透压、提高温度、提高pH的条件下，γ-聚谷氨酸的产量分别上升了6.5％、10.3％和6.4％。可以部分弥补因耦合发酵或柠檬酸取代导致的产量下降。同时，环境胁迫工艺不会大量增加额外成本。 研究了环境胁迫工艺生产γ-聚谷氨酸的工艺放大过程，并探索了喷雾干燥条件对γ-聚谷氨酸粉末产量及含量的影响。在1000L发酵罐水平上进行的发酵实验中，γ-聚谷氨酸的产量为52gL-1，时空产率和谷氨酸转化率分别为0.72gL-1h-1和78％。采用离心式喷雾干燥塔干燥，产品产率可达95％以上，产品中γ-聚谷氨酸可达20％以上。
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