[发明专利]γ-聚谷氨酸的生物发酵方法及其应用

说明书

本发明提供了一种γ‑聚谷氨酸的生物发酵方法及其应用，涉及发酵技术领域。该γ‑聚谷氨酸的生物发酵方法包括使用枯草芽孢杆菌和纳豆芽孢杆菌发酵生产γ‑聚谷氨酸；枯草芽孢杆菌和纳豆芽孢杆菌的活菌量比为1：(1～3)。该生物发酵方法具有耗时短、产率高等特点，生产的γ‑聚谷氨酸生理生化活性好，具有保湿、改善皮肤质地、修复皮肤等功效。

技术领域

本发明涉及发酵技术领域，尤其是涉及一种γ-聚谷氨酸的生物发酵方法及其应用。

背景技术

γ-聚谷氨酸是由谷氨酸单体通过α-氨基和γ-羧基脱水缩合连接而成的一种新型生物高分子材料，具有良好的吸水性能。γ-聚谷氨酸最早在炭疽芽孢杆菌中发现，是芽孢杆菌属微生物的次级代谢产物。

γ-聚谷氨酸具有良好的生物相容性、延展性、可塑性。γ-聚谷氨酸最终的分解代谢产物为谷氨酸，对人体和环境均无毒副作用，不会造成环境污染。γ-聚谷氨酸具有凝胶、成膜、保湿、粘结、增稠和乳化等性能，可以作为增稠剂、保湿剂、生物粘接剂和药物载体等，广泛应用于化妆品、医药和食品领域。

γ-聚谷氨酸的生产方法主要有化学合成法、酶转换法和微生物发酵法。化学合成法合成路线复杂，合成过程会出现多种中间产物，还存在多种容易氧化的基团，操作复杂，反应条件苛刻，生产成本高。酶转化法是利用酶促反应将谷氨酸单体聚合成聚谷氨酸，酶转化法反应条件苛刻，制备得到的γ-聚谷氨酸聚合度和分子量均较低，影响γ-聚谷氨酸的物理和生理生化性质。相较于化学合成法和酶转换法，生物发酵法工艺简单，适合大规模生产。但是生物发酵法还存在发酵时间长和生产强度低的缺陷，因此改进生物发酵法，提高生物发酵生产γ-聚谷氨酸的产量是目前有待解决的问题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种γ-聚谷氨酸的生物发酵方法，该方法生产γ-聚谷氨酸产量高。

本发明的第二目的在于提供上述生物发酵方法在制备化妆品中的应用。

为解决上述技术问题，本发明特采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种γ-聚谷氨酸的生物发酵方法，包括使用枯草芽孢杆菌和纳豆芽孢杆菌发酵生产γ-聚谷氨酸；枯草芽孢杆菌和纳豆芽孢杆菌的活菌量比为1：(1～3)。

优选地，枯草芽孢杆菌和纳豆芽孢杆菌的活菌量比为1：(1～2)。

优选地，枯草芽孢杆菌和纳豆芽孢杆菌的活菌量比为1：2。

优选地，枯草芽孢杆菌的种子液和纳豆芽孢杆菌的种子液分别独立的按照如下方法制备：将单菌落接种于菌种活化培养基中，培养15～16h后转移至种子液培养基中培养至对数生长期；

优选地，种子液培养基中培养转速140～160rpm，培养18～22h至对数生长期；

优选地，所述种子液培养基包括葡萄糖18～22g/L、酵母膏4.5～5.5g/L、K₂HPO₄1.5～2.5g/L、MgSO₄ 0.2～0.3g/L和谷氨酸钠9.5～10.5g/L；

优选地，种子液培养基的pH优选6.5～7.5。

优选地，所述发酵包括将枯草芽孢杆菌的种子液和纳豆芽孢杆菌的种子液按照配方量接种于发酵培养基中，发酵12～16h后添加流加培养基，使发酵培养基中的葡萄糖含量的终浓度维持0.15～0.25％m/v；

优选地，枯草芽孢杆菌的种子液和纳豆芽孢杆菌的种子液接种的总量为发酵培养基的8～10％v/v；

优选地，发酵条件为：发酵培养基占发酵容器体积的50～70％，转速320～360rpm，发酵容器压力0.02～0.04Mpa，总发酵时间为75～85h；