竹粉酶解液发酵产γ - 聚谷氨酸研究

吴建鑫，关常道，孙苗苗，韦张其，周春阳，刘国庆

（合肥工业大学 食品与生物工程学院，安徽 合肥 230061）

γ-PGA 是一种由DL 谷氨酸通过α - 氨基和γ -羧基通过γ 酰胺键结合而成的阴离子聚合物[1]，在微生物相关基因cap（Capsule） 和pgs（Polyglutamate synthase） 调控表达的γ-PGA 合成酶下，将不同构型的谷氨酸合成不同构型的γ-PGA[2]。经γ-PGA 因其具有生物相容性、可生物降解性、水溶性、可食性、无毒性和环境友好性而备受关注，在食品加工、化妆品、医学、废水处理等方面都有应用，其应用广泛且需求巨大[3]。全球森林面积约22.39 亿hm2，其中竹林面积约8 879 万hm2，尤其中国的竹资源达到世界的1/3，每年可砍伐毛竹4 亿多枝，杂竹300 多万t，相当于1 000 余万m3木材的量，占中国每年木材采伐量的1/5 左右，原料丰富。竹子作为一种优良的纤维原料，其主要化学组分是纤维素、半纤维素和木质素，一般来讲，竹子由50%～70%的全纤维素、30%的戊聚糖和20%～25%的木素组成，竹子的化学成分在不同的属种之间会有一些差别[4-5]，微生物不能直接利用竹子产γ-PGA，所以对竹子的前处理探讨也有重要意义。由此可见，对以绿色原料产γ- PGA 的工艺研究具有重要的意义。

以葡萄糖、蔗糖、柠檬酸等为碳源，经枯草芽孢杆菌合成γ-PGA 的传统试验，结果表明γ-PGA 的产量可达20.8 g/L[6]。现在也有一些以玉米小麦等秸秆合成γ-PGA 的研究[7-8]，试验合成的γ-PGA 产量达20～25 g/L[9]。而以竹子作为原料生产γ-PGA 的文献还未被报道。由于竹子中的纤维结构复杂、密度大，为了增大反应的接触面积，需要先对原料竹进行预处理和糖化。常用预处理的方法包括物理处理法、化学处理法、酶处理和微生物处理等，其中物理处理法有机械膨化、蒸汽爆破、热水抽提、微波等[10-12]；……