γ-聚谷氨酸(γ–PGA),由微生物发酵产生,是以左、右旋光性的谷氨酸为单体,以γ-位上的酰胺键聚合而成同质多肽。可被降解成单分子的谷氨酸,对人体和环境无毒,是一种环境友好型的高分子材料。因其具有优良的水溶性、超强的吸附性和生物可降解性等性质,可作为保水剂、重金属离子吸附剂、絮凝剂、缓释剂以及药物载体等应用于化妆品、环境保护、食品、医药、农业等领域。目前国内外对γ–PGA在各方面的研究众多,相关的文献报导也日趋增多,但均处于实验室研究阶段,无法达到工业化生产的目的。因此,为达到γ–PGA产量的提高,对其生产菌株的筛选、诱变选育、发酵工艺的优化等工作至关重要。本论文从豆豉中筛选出了一株γ–PGA生产菌株(经鉴定为解淀粉芽孢杆菌),并对其定量检测方法进行研究,利用ARTP诱变技术对其进行诱变选育得到了一株γ–PGA高产突变株PI142,并对突变株PI142进行发酵工艺的优化,最终得出以下研究结果:(1)利用聚谷氨酸与染料电荷性质特点,以地衣芽孢杆菌Bacillus licheniformis B146为工具菌株,考察染料类型、染料浓度、显色时间等因素对γ-PGA产生菌分离的影响。获得酸性红染料平板分离γ-PGA产生菌的方法:酸性红浓度0.004%,显色观察时间以24h为宜。采用酸性红分离平板方法,结合菌株的形态特征、生理生化指标、产物定性分析及16s r DNA序列分析,获得一株γ-PGA产生菌B.amyloliquefaciens N1。(2)以紫外分光光度法定量γ-PGA。结果表明:水溶剂体系中γ-PGA的最大吸收波长为218nm,在20-200μg/m L浓度范围内线性关系良好,检测限和定量限分别为4.11μg/m L和13.71μg/m L。紫外分光光度法适用于p H5.8-9.0、温度小于50℃、检测体系中的离子强度对γ-PGA定量无显著影响;该方法的精密度为0.642%,回收率为95.49%。CTAB法在稳定性、精密度和回收率等指标上高于紫外分光光度法,但发酵液样品测定表明,二者并无统计学显著差异,可以紫外分光光度法代替CTAB法,用于发酵液中γ-PGA的定量,以克服CTAB法分析过程中CTAB难溶、反应时间苛刻、操作过程繁琐等不足。(3)通过比较酸性红分离平板、孔板培养、摇瓶培养过程中B.amyloliquefaciens N1的排斥圈圈径比、γ-PGA产量的动态变化,确定诱变过程中突变株的平板初筛检测时间为24h,以24微孔板培养代替摇瓶进行突变体液体发酵复筛。以ARTP技术对B.amyloliquefaciens N1进行辐照诱变,经5轮选育,筛选出一株γ-PGA合成能力提升的突变株PI142,γ-PGA产量达到0.54g/L,较原始菌株提高了约42.11%,传代培养表明其遗传稳定性良好。(4)B.amyloliquefaciens PI142发酵产γ-PGA受到各种营养条件及培养条件的影响。PI142对小分子碳源的利用优于大分子多糖碳源;而对有机复合氮源的利用优于小分子无机氮源,豆饼粉质量浓度达到0.4%时,γ-PGA生物合成量基本趋于恒定;添加前体物质谷氨酸钠时,可大幅提高γ-PGA的生物合成量;发酵条件中,p H值对γ-PGA发酵产量影响较其他条件显著。在单因素试验基础上,以γ-PGA产量为响应指标,综合三因素三水平的响应分析对影响γ-PGA产量的重要因素进行了优化,获得了B.amyloliquefaciens PI142的最佳发酵工艺参数为:蔗糖浓度3.77%、豆饼粉0.4%、谷氨酸钠2.01%、磷酸氢二钾0.7%、初始p H8.24,在该条件下γ-PGA产量平均值达到3.19g/L,比优化前0.54g/L提高了4.9倍。