第10卷第4期 2010年8月
过程工程学报
The Chinese Jourmal of Process Engincering
全细胞催化合成医用纺织新材料聚-谷氨酸
杨革，王宁，张超”
(1.天津工业大学纺织学院，天漆300160：2.中国科学院微生物研究所微生物资源前期开发国家重点实验室，北京100101：
3.山东曲阜师范大学生命科学学院，山东曲阜273165)
VoL10 No.4 Aug.2010
摘要：在3.7L生物反应器中研究了反应条件对固定化地衣芽孢杆菌催化合成聚-谷氨酸的影响.结果表明，添加赖氨酸与谷氨酰胶都可加强产物的合成，反应体系温度37C及pH值7.0、催化剂用量4%(@)、通气量4L/min时，捷拌转速达300r/min即可满足细胞的基础代谢和聚-谷氨酸合成对溶解氧的需求，以溶氧水平作为L-谷氨酸代谢指标控制L-谷氨酸限制性流加，既可维持一定的固定化菌体的基础代谢，义不会发生反应体系中残余谷氨酸及有害代谢
产物阻退作用，聚y-谷领酸转化得率最高可达92.74%，全细胞生物催化剂反应5次后案合得率可保持在81%以上关键词：聚谷氨酸；全细胞催化：地衣芽孢杆菌
中图分类号：TQ645 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2010)04-0777-04
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聚-谷氨酸[Poly(-glutamic acid),-PGA]是以谷氨酸为主要原料，微生物在不平衡生长条件下分泌到胞外的一种高分子聚合物，具有完全生物降解性和较高的生物相容性.含适量聚-谷氨酸的材料硬度下降，弹性变好，具有较好的力学性能和加工性能，其物理性能与聚丙烯相近，尤其是熔点低，是非常理想的热塑性材料[1-4] 这种新型环保非织造聚-谷氨酸纤维布具有强力高、手感柔和、有弹性、吸湿性好、透气性强、不产生刺痒感等特性，能充分利用棉纤维的优良性能，完全满足医用要求，是一种非常理想的医用纺织新材料[5-11]
目前聚-谷氨酸的合成一般采用微生物固态培养和液态发酵法(12-14，固态培养生产效率低，提取工艺复杂，而液态发酵因菌体不耐剪切，搅拌和传质困难而使产品成本居高不下，同时产生大量废水，而以多孔聚氨酯为细菌载体制备周定化全细胞催化剂，不仅能克服以上缺点，且省去了分离、提取和纯化等过程，提高了生产效率，降低了生产成本，但利用全细胞生物催化合成医用纺织新材料聚-谷氨酸的方法国内外迄今还未见报道.地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis）WBL-3属谷氨酸依赖型合成聚-谷氨酸的菌株[15,16]，本工作以该菌株的固定化全细胞为催化剂，对酶促聚合反应合成聚y-谷氨酸的生物制造过程进行了研究
2材料和方法 2.1菌株
地衣芽孢杆菌（Bacilluslicheniformis）WBL-3本实
2.2全细胞催化反应体系
培养基(g/L)：葡葡糖10，L-谷氨酸40,NaC10.6, NH,C1 4, MgSO,-7H,O 0.5, FeClg-6H2O 0.02, CaCl2 0.2, MnSOHzO0.05.去离子水配制，0.7MPa灭菌10min. 2.3全细胞生物催化剂的制备
取培养至对数期的地衣芽胞杆菌，4000r/min离心收集菌体，再用50mL蒸馏水制备菌悬液，将120C灭菌20min的4%海藻酸钠溶液50mL与菌葱液以体积比 1:1混合，置于磁力搅拌器上混合均匀，将CaClz溶液置于磁力搅拌器上保持低速运行，用移液枪取海藻酸钠和菌悬液的混合溶液逐滴滴入不同浓度的CaCl溶液中固定化，将固定化颗粒置于4℃冰箱中冷藏过夜，并置于0.9%的生理盐水中保存，即得固定化全细胞生物催化剂
2.4实验设备和测试仪器
3.7L全自动控制生物反应器(KLF-2000，瑞士比欧公司)中装液量2.5L，全细胞生物催化剂加入量 10%(α)，温度37℃，通气量4L/min，培养时间48h.pH 值通过自动流加2mol/LHCI和2mol/LNaOH落液进行调节，单片计算机(DCS，PLC，ARM)系统对实验过程进行控制与数据在线显示、记录：(1)控制或采集pH值、溶氧(DO)、罐压、温度、转速、空气流量等参数：(2) 通过软件方便地标定DH和DO电极，设定参数的初始控制状态，通过通用微机系统(装入专用软件)由计算机设置各种参数：(3)计算机显示屏能集中显示所有参数的测量值、设定值、控制状态等：(4)将采集到的信号自动存入计算机硬盘，随时可将各类数据打印；(5)系统具有
收稿日期：201005-14，修回日期：201007-05
基金项目：中国科学院激生物资源的期开发国家重点实验室开放基金资助项日(编号：SKLMR-080606)：山东省自然科学基金资助项目(编号：Y2008D16)
作者篇介：杨革(1966-)，男，山东省那城县人，博上，教授，主要从事生物高分子材料的研究，E-mail:yangge100@126.com 万方数据