高聚合粘度γ-多聚谷氨酸产生菌的诱变筛选及其水凝胶的制备和研究

摘要

γ-多聚谷氨酸（γ-PGA)是由微生物合成并分泌到细胞外的一种水溶性高分子氨基酸均聚物，是某些微生物荚膜的主要组成部分。γ-多聚谷氨酸这种阴离子物质是由L-谷氨酸和D-谷氨酸单体之间通过α-氨基和γ-羧基形成肽键之后生成的同聚酰胺，是对人体和环境无毒害的可完全降解的一种具生物相容性的新型天然高分子，可广泛用于医药制造，食品加工，重金属吸附，蔬菜、水果、海产品防冻、保鲜，化妆品工业，烟草、皮革制造工业和植物种子保护等许多领域，是一种有极大开发价值和前景的多功能新型生物制品。 γ-PGA具有极佳的成膜性、成纤性、阻氧性、可塑性、粘结性、保湿性和可生物降解等许多独特的理化和生物学特性，其因而具有增稠、乳化、凝胶、成膜、保湿和粘接等功能特性，而且可广泛用于医药制造，食品加工，重金属吸附，蔬菜、水果、海产品防冻、保鲜，化妆品工业，烟草、皮革制造工业和植物种子保护等许多领域，是一种有极大开发价值和前景的多功能新型生物制品，可以预见γ-PGA将在工农业及生物医学和材料等领域将会得到日益广泛的应用。在注重环保，强调可持续发展的今天，这种生物合成的可降解型功能材料正日益受到人们的青睐，极具开发价值和广阔的应用前景。 由于γ-PGA的化学结构独特，很难通过化学方法合成，因此目前获取γ-PGA的最有效的途径是通过微生物发酵。然而目前国内外研究结果表明，一般的γ-PGA产生菌的产量都较低，因此要达到较好的利用价值, 通常需要对产生菌进行高产突变株的诱变选育。本实验室前期已针对筛选γ-PGA的高产突变株进行了一系列诱变选育工作，已将γ-PGA产量由原始菌的4.582g/L提高到了20g/L左右。但在产量提高的同时，γ-PGA的聚合度并没有相应提高，而γ-PGA的聚合度在很大程度上影响着它的实际应用，聚合度低不利于其自身交联形成凝胶，因此本论文以γ-PGA的高产突变株作为出发菌株，进行了再次诱变，采用“复杂系统定向调控技术”对诱变条件进行设计，同时增加了对其发酵液粘度的测定作为评价γ-PGA聚合度的指标，从而在增加其γ-PGA产量的同时能够得到聚合度更高的γ-PGA。 同时本论文还研究了γ-PGA酯化改性的反应最佳条件以及酯化后γ-PGA制备γ-PGA水凝胶的最佳方法及条件，同时考察了不同制备条件下制备出的γ-PGA水凝胶的吸水率等，结果证明用经分离纯化得到的γ-PGA固体0.5g，在NMP(N-甲基吡咯烷酮)作为溶剂，油浴60℃及磁力搅拌条件下，添加碳酸氢钠、125μl溴代正丁烷及35μl稀丙基溴，酯化反应19h可得到酯化γ-PGA。该酯化γ-PGA样品0.1g加3ml四氢呋喃及20μL的HEMA(甲基丙烯酸羟乙酯)，以及6mg的AIBN(偶氮二异丁腈)，80℃油浴搅拌通N<,2>排O<,2>条件下，搅拌2h后，即能得到γ-PGA水凝胶(Z-2)。经检测，该水凝胶的吸水率能够达到其自身重量的44倍。

目录

声明

摘要

前言

第一章 高聚合粘度γ-多聚谷氨酸高产生菌的复合诱变筛选

1.1材料和方法

1.2结果与讨论

第二章γ-多聚谷氨酸水凝胶的制备研究

2.1材料与方法

2.2结果与讨论

2.3本章小结

参考文献

文献综述 微生物源的生物可降解水凝胶的研究进展

第一章生物降解的定义及生物可降解水凝胶的分类

1.1生物降解的定义

1.2生物可降解水凝胶的分类

第二章微生物源的生物可降解水凝胶

2.1黄原胶

2.2葡聚糖

2.3聚赖氨酸

第三章结语

参考文献

在读期间科研成果

研究生在读期间获奖情况

致谢