γ-聚谷氨酸(poly γ-glutamic acid,y-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Y-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,Y-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O.1gL-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Y-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。