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γ-聚谷氨酸是谷氨酸单体通过形成γ-酰胺键聚合而成，是微生物产生的一种均聚氨基酸聚合物。γ-聚谷氨酸具有水溶性、生物相容性、可食用性且对人和环境无毒等优点，使得γ-聚谷氨酸及其衍生物在医药、食品、农业和化妆品等领域具有广阔的应用前景。本课题从随机诱变提高菌株产率、产物的分离纯化和结构表征以及分批发酵工艺的研究优化等方面进行了研究。主要研究结果如下：以Bacillus amyloliquefaciens L536菌株为出发菌株，采用紫外线和硫酸二乙酯单独或复合诱变处理，筛选获得一株遗传性状稳定的γ-PGA高产突变株DU-44，γ-聚谷氨酸的产量由20g/L提高到35g/L。通过单因素实验确定了突变株DU-44产γ-PGA的最优C源和N源分别是：柠檬酸钠(20g/L)和豆粕浸提液(80g/L)+(NH4)2SO4(4.6g/L)。鉴于限制γ-PGA发酵的一个很重要的因素是溶氧问题，对摇瓶装液量和转速对γ-PGA发酵产量的影响进行了研究。实验确定了γ-PGA摇瓶发酵的摇床转速为200r/min，摇瓶装液量30mL/250mL三角瓶。突变株DU-44在较优的培养基和培养条件下，γ-PGA的产量达到45g/L，与优化前35g/L相比提高了28.6％。在前期研究基础上，在5L发酵罐上考察了分批发酵过程中Bacillusamyloliquefaciens DU-44的生长特性以及部分因素对γ-PGA产量的影响。结果表明最适培养条件为：pH7.0，培养温度37℃，搅拌转速400rpm，通气量1.0vvm。在此培养条件下，γ-PGA的产量达到40g/L，与培养条件优化前相比较，γ-PGA的产量提高了25%。采用阴离子交换层析法，对γ-PGA进行分离纯化。通过阴离子树脂的静态吸附、动态试验，得出了上样的最佳pH8.0，最佳上样量27.3mg/g树脂，洗脱液为0.7M NaCl溶液，洗脱流速1.0mL/min，洗脱温度20℃。最终γ-PGA的纯度由86.7％提高到96.2％。通过纸层析、紫外扫描、红外光谱扫描以及核磁共振分析等方法对纯化的γ-PGA样品进行结构表征分析，结果表明：γ-PGA是由谷氨酸单体通过α-氨基和γ-羧基形成γ-酰胺键聚合而成且在210nm处有最大光吸收，γ-PGA样品与标准品的红外特征吸收峰基本吻合，经过核磁共振图谱分析，确定该化合物为γ-PGA。