文献综述

1.1研究背景

当今，我们面临许多严重的能源和环境问题，为了保持人与环境的可持续发展，发展生物可降解高分子材料来部分代替石油制品已逐渐成为人们关注的热点之一。生物可降解材料来源广泛，对环境友好，对减轻环境污染、缓解能源危机有着十分重要的意义。作为一种可降解无毒副作用的高分子材料#8212;#8212;γ-聚谷氨酸（γ-PGA）在未来的化妆品、环境保护、食品、医药、农业、沙漠治理等产业上均会有很大的商业价值和社会价值。

1.2 γ-PGA的研究历史与现状

1.2.1 γ-PGA的性质及应用

γ-多聚谷氨酸[Poly-γ-glutamic acid，γ-PGA]是一种由芽孢杆菌类大量生物合成的高分子氨基酸聚合物。最初由Ivanovics等人首次在炭疽芽孢杆菌的荚膜中发现γ-PGA，1942年Bovarnick等人发现有些芽孢杆菌属细菌能通过发酵培养积累γ-PGA^[1]。随后，人们发现多种芽孢杆菌如枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、炭疽芽孢杆菌等都能在胞外产生γ-PGA^[2]。

多聚谷氨酸(以下简称γ-PGA)是由L-谷氨酸和L-谷氨酸或D-谷氨酸单体之间通过α氨基和γ 羧基形成肽键之后生成的聚酰胺^[3-5]，其分子式如下：

聚-γ-谷氨酸具有优良的水溶性、超强的吸附性和生物可降解性，它的降解产物为无公害的谷氨酸，是一种优良的环保型高分子材料。在医药方面，由于γ-PGA的分子具有大量活性较高的侧链羧基，易与一些药物合成稳定返还网，可以作为药物载体和医用粘合剂。而大量的亲水基团使γ-PGA极易溶于水，加工后其吸水能力可达3500倍，因此，用于农业和化妆品行业，是一种良好的保湿剂。同时γ-PGA安全可以食用，还具有增稠、乳化、凝胶、成膜、保温、缓释、助溶和黏接等功能,可用作膳食纤维、保健食品、食品增稠剂和稳定剂等^[6-9] 。

1.2.2 γ-PGA的生产技术及存在问题

对γ-聚谷氨酸的研究，主要集中在美国和日本，而我国是近几年才开始对γ-聚谷氨酸的研究开始重视的，很多高校已经开始对微生物发酵生产γ-聚谷氨酸进行研究，但多数研究仅限于实验室，离产业化生产有较大的差距。