一种γ-聚谷氨酸的制备方法

本发明涉及一种γ-聚谷氨酸的制备方法，具体属于高分子聚合物降解领域。

背景技术：

1、γ-聚谷氨酸(γ-pga)是一种由l-谷氨酸单体与d-谷氨酸单体通过酰胺键连接而成的阴离子型多肽聚合物，聚合度一般在200～7000之间。γ-聚谷氨酸一般由微生物发酵产生，无毒害。因其结构特殊，含有大量的氢键和游离的羧基，从而具有良好的水溶性、保湿性、吸附性、成膜性等，可作为保水剂、絮凝剂以及药物载体等应用于食品、化妆品、农业及医药等领域，是一种应用前景广阔的新型绿色生物制品。

2、微生物所产的γ-聚谷氨酸分子量较大，溶液粘度也很大，导致流变学难以控制，同时也越难被化学试剂修饰，从而限制了聚谷氨酸的应用。对聚谷氨酸来说，不同分子量的应用方向也不不同，对聚谷氨酸进行降解就是其应用上的关键步骤。有文献报道了γ-聚谷氨酸的降解，如陈雄等(聚-γ-谷氨酸降解特性的初步研究，食品研究与开发，2009)研究了聚谷氨酸在热、酸、碱、超声波条件下的降解机制。但其降解研究是针对于已经提取纯化后的γ-聚谷氨酸展开的，不适合用于工业化生产。且对发酵液进行分离纯化等的前处理步骤，操作繁琐、能耗较大、对环境不友好，并会在不同程度上造成γ-聚谷氨酸分子量的降低及分子量分布变宽，增加后续分离纯化的工作量，导致整体效率降低，产品质量不高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术存在的缺陷，提供了一种工艺简单、产物分子量分布集中度高、分散系数控制在1.0-1.5之间的γ-聚谷氨酸的制备方法，该方法步骤简单易操作，降解效率高，生产的产品多分散系数小，保湿性和抗氧化性好，应用价值高。

2、本发明的第一个目的是提供一种γ-聚谷氨酸的制备方法，所述方法包括以下步骤：

3、(1)复溶：向经乙醇沉淀所得的γ-聚谷氨酸发酵液中加水复溶至发酵液质量浓度1-10％；

4、(2)超声辅助酸降解：加盐酸调节步骤(1)所得发酵液ph值，在一定频率和功率下超声处理一段时间；超声频率为20～60khz，超声功率为80w-160w，，超声时间0.5h-1h；

5、(3)高温酸降解：将步骤(2)所得酸溶液加热搅拌，保温降解，得到降解后的γ-聚谷氨酸溶液，降温后中和；

6、(4)离心：将步骤(3)得到的料液进行离心，除去菌体及杂蛋白，取上清；

7、(5)透析：将步骤(4)得到的上清液进行透析，除去小分子盐、糖及色素；

8、(6)干燥：将步骤(5)得到的透析液进行真空冷冻干燥，得到聚谷氨酸成品。

9、在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中复溶后的发酵液ph值为1～3。

10、在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中加热搅拌的温度为70～90℃，优选的，加热搅拌的温度为80～90℃。

11、在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中保温时间为0.5～12h。

12、在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中用碱调节ph至6-7进行中和。

13、在本发明的一种实施方式中，步骤(4)中离心速度为6000-10000r/min，离心时间为5-15min，离心温度为20℃。

14、在本发明的一种实施方式中，步骤(5)中采用8kda-1.5kda透析袋透析降解产物，取透析袋内物质。

15、本发明的第二个目的是提供一种根据上述方法制备得到的γ-聚谷氨酸。

16、在本发明的一种实施方式中，所述γ-聚谷氨酸的数均分子量为65000da-75000da，重均分子量为80000da-100000da，多分散系数pdi为1.2-1.5。

17、本发明的第三个目的是提供一种上述γ-聚谷氨酸在食品、化妆品、农业及医药方面的应用。

18、本发明的有益效果：

19、(1)本发明减少了事先分离纯化原发酵液这一步骤，直接降解后进行分离纯化，步骤简单、易于操作、处理效率高，分离体系中引入的外源物质较少、残留少、安全性高。

20、(2)本发明减少了向降解产物中加入醇试剂进行沉淀这一步骤，减少了有机溶剂的使用，易于操作，安全性及处理效率高。

21、(3)本发明采用超声波技术与高温酸降解相结合的方式，提高了降解效率，节省了能源和时间。一定范围内的超声波不仅能够起到分散作用，让产物的集中度更高，还能够打开γ-聚谷氨酸的三维结构，增大反应接触面积，加快降解速率。

22、(4)本发明制备的产品多分散系数小，均一性好，具有应用价值，并且可省去后续膜分离获得不同分子量的工艺步骤。

23、(5)本发明制得的中小分子聚谷氨酸具有安全、无刺激等特点，能够有效满足市场对不同分子量聚谷氨酸的多样化需求。

技术特征：

1.一种γ-聚谷氨酸的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中复溶后的发酵液ph值为1～3。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(3)中加热搅拌的温度为70～90℃。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)中保温时间为0.5～12h。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)中用碱调节ph至6-7进行中和。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(4)中离心速度为6000-10000r/min，离心时间为5-15min。

7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(5)中采用8kda-1.5kda透析袋透析降解产物，取透析袋内物质。

8.一种根据权利要求1-7任一项所述的方法制备得到的γ-聚谷氨酸。

9.根据权利要求8所述的γ-聚谷氨酸，其特征在于，所述γ-聚谷氨酸的数均分子量为65000da-75000da，重均分子量为80000da-100000da，多分散系数pdi为1.2-1.5。

10.一种权利要求8或9所述的γ-聚谷氨酸在食品、化妆品、农业及医药方面的应用。

技术总结
本发明公开了一种γ‑聚谷氨酸的制备方法，具体属于高分子聚合物降解领域。步骤如下：将乙醇沉淀的γ‑聚谷氨酸发酵液加水复溶，进行超声波辅助酸降解以及高温酸降解，然后经过离心、透析、干燥得到不同重均分子量范围的γ‑聚谷氨酸。本方法工艺简单，降解效率高，制得的产品均一性高，多分散系数在1.0‑1.5之间，保湿性和抗氧化性好，应用范围广，可用于化妆品、食品、保健品及医药等领域。

技术研发人员：张涛,魏哲,乔梦梦,吕厚臣,江波,陈鑫鑫
受保护的技术使用者：江南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14