γ-聚谷氨酸(Poly-γ-glutamic acid;γ-PGA)是以L-、D-型谷氨酸为单体通过γ-酰胺键聚合而成的一种均聚氨基酸聚合物,可以通过微生物发酵生产获得。由于其具有良好的生物相容性、生物降解性、水溶性、无毒害无污染等优点,可作为生物絮凝剂、重金属吸收剂、保水剂、高吸水性树脂、食品添加剂、药物载体、药物缓释剂等广泛应用于环境、食品、化妆品、医药领域中,具有广阔的应用前景。本课题对γ-PGA产生菌的发酵条件优化、γ-PGA提取纯化和结构表征以及γ-PGA的初步应用进行了研究。主要研究结果如下:通过对培养基组分进行单因素实验和响应面实验分析,确定了菌株L536的最佳发酵培养基组成为(g/L):氯化钠15、豆粕53、柠檬酸钠16、谷氨酸钠40、氯化铵4.6、磷酸氢二钾0.625、硫酸镁1.25、硫酸锰0.35、氯化钙0.2。通过对接种量、发酵温度、初始pH值、溶氧量等培养条件的考察,获得了菌株L536的较优培养条件:接种量3%(V/V),发酵温度37℃,初始pH值pH7.0,摇瓶装液量35mL/250mL三角瓶,摇床转速200r/min,发酵时间48h左右。菌株L536在最佳培养基和较优培养条件下培养,发酵液的γ-PGA产量可达25.81g/L,比优化前提高了约1.5倍。对γ-PGA不同的水解方法进行比较,确定采用盐酸水解法,其最适水解时间为24h。研究乙醇法提取γ-PGA,确定乙醇的最适添加量为2倍体积,考察pH值对发酵液的粘度和γ-PGA提取的影响,最终确定γ-PGA的最佳提取路线。纯化样品经氨基酸分析仪分析纯度可达88.6%。纯化的γ-PGA样品经纸层析、紫外扫描和红外光谱扫描等方法进行初步分析,结果表明:γ-PGA样品是由谷氨酸单体聚合而成且其在215nm处吸收值达到最大,在260nm~280nm处没有明显的吸收峰,表明其没有典型的肽键结构。对照日本明治制药株式会社的γ-PGA标准品红外图谱,γ-PGA样品与标准品的特征吸收峰基本吻合,经图谱解析可以初步确定纯化样品为γ-聚谷氨酸。以高岭土悬浊液为絮凝介质,研究了菌株L536产γ-PGA的絮凝特性。结果表明:在中性pH范围内、投加量为1.2g/L时,对高岭土的絮凝率达最大。Fe2+、Ca2+、Cu2+、Fe3+、Al3+均能不同程度地提高γ-PGA对高岭土的絮凝活性。其中, Ca2+的助凝效果最为显著,其最佳助凝浓度为0.09mol/L。另外,菌株L536产γ-PGA对于活性炭、Ca(OH)2也表现出较强的絮凝活性。另外,γ-PGA对于水果蔬菜的保鲜和土壤的保水具有一定的作用。