γ-聚谷氨酸（γ-PGA）是一种由微生物发酵合成的氨基酸聚合物,是由L-谷氨酸和（或）D-谷氨酸通过α-氨基和γ-羧基间的酰胺键连接而成。γ-PGA具有极强的水溶性、生物可降解性和生物相容性。γ-PGA及其衍生物在医药、化妆品及日化用品、农业等诸多领域有着广泛的应用前景。本文以地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis） CICC10099为出发菌株,通过诱变育种,筛选得到一株高产突变菌Bacillus licheniformis S16,对其液体发酵条件进行了优化,并在3.7L发酵罐中进行了分批发酵研究,最后对发酵液中的γ-PGA进行了分离纯化。 利用⁶⁰Coγ射线对出发菌株进行诱变育种,并对诱变剂量进行了优化。当诱变剂量200Gy时,致死率大于90%,正突变率高达13.3%,200Gy为适宜的诱变剂量。诱变后经连续两次筛选复筛,并结合遗传稳定性分析,筛选出高产突变株Bacillus licheniformis S16,γ,-PGA产量16.9g·L^-1,比出发菌株产量提高72.4%。 采用单因素实验确定了影响菌株发酵合成γ-PGA的各因素的参考范围。用Plackett-Burman法对众多因素的效应进行评价并筛选出了有显著正效应的甘油浓度和MnSO₄·H₂O浓度以及和有显著负效应的K₂HPO₄浓度和装液量等四个因素。由中心组合实验及响应面分析确定了主要影响因素的较佳条件。在优化后的培养条件下,γ-PGA液体发酵浓度提高到19.23g·L^-1。 在3.7L发酵罐中对分批发酵生产γ-PGA进行了初步研究。当装液量为2升,搅拌转速500r·min^-1,通气量1.10VVM,培养基初始pH=7.5。控制pH=6.5发酵,菌体生物量和γ-PGA产量均有所增加,80hγ-PGA产量可达23.49g·L^-1。 对γ-PGA分离纯化进行了研究。确定分离纯化路线: γ-PGA样品在6mol·L^-1的HCI,110℃下,酸解36小时后水解完全。用水解液进行纸层析,只得到相当于标准品L-谷氨酸钠的斑点。利用高效液相法测定水解