γ-聚谷氨酸应用研究综述

γ-聚谷氨酸(γ-PGA)是一种可生物降解的、无毒的、生态友好的绿色环保型生物高分子聚合物,它被广泛的应用于食品、医药、化妆品等工业领域,同时在生态恢复与和农业领域也有着重大的作用。为了解现阶段γ-PGA的应用进展,本综述对其在食品、医药、农业等领域的研究应用进行了重点介绍,以期为γ-PGA进一步研究开发提供参考。     

γ-聚谷氨酸在农业应用中的研究进展

γ-聚谷氨酸作为一种微生物发酵产物,具有良好的水溶性、生物降解性和水解性,且可以食用。目前已经在食品、化妆品、医药和农业等多个领域进行开发利用。着重综述了γ-聚谷氨酸在农业应用(保水剂、肥料增效剂)中的研究进展。     

γ-聚谷氨酸的研究进展

γ-聚谷氨酸是一种绿色环保型高分子聚合材料,具有良好的吸附性、保水性和生物相容性,可以被生物体完全降解,作为生物絮凝剂、肥料增效剂、保湿剂、药物载体、食品添加剂等应用于农业生产、医药、化妆品、环保和食品等众多领域,引起了国内外学者的广泛关注。对γ-聚谷氨酸的结构性质、制备方法、提取和应用方面进行综述,重点论述了微生物发酵法生产γ-聚谷氨酸和γ-聚谷氨酸的应用;最后,基于γ-聚谷氨酸的研究进展和应用,对γ-聚谷氨酸制备中现存问题和未来发展方向进行展望。     

微生物絮凝剂γ-聚谷氨酸的生产及应用研究进展

γ-聚谷氨酸(γ-polyglutamic acid,γ-PGA)是由L-谷氨酸或D-谷氨酸通过肽键结合形成的一种多肽高分子,具有良好的水溶性、生物相容性、水解性、生物可降解性、无毒等优良特性。文章综述了微生物合成γ-PGA生产工艺,如生产菌株、培养基优化、发酵工艺和固定化技术等,介绍了γ-PGA在废水处理方面的应用,并指出了其发展方向。     

γ-聚谷氨酸对土壤环境的影响研究进展

γ-聚谷氨酸是一种由微生物合成的阴离子自然聚合物,因其具有良好的水溶性,超强的吸附性,无毒无害,能彻底被生物降解而成为新一代的环保材料。从土壤环境的改良、污染前的预防和污染后的修复三个方面对其进行综述。     

聚-γ-谷氨酸及其增效肥在水稻上的应用

分别以6个水稻品种为试验材料,进行了聚-γ-谷氨酸(γ-PGA)及其增效肥试验。结果表明,100mg/L和200mg/L的γ-PGA浸种和田间喷施,使扬两优6号和珍珠糯秧苗长势旺,白根数增加,分蘖数增多,有效穗数增加,200mg/L的γ-PGA浸种和田间喷施比100mg/L的γ-PGA处理的每公顷产量分别提高465kg和555kg,增6.9%和8.4%,且两处理产量均显著高于对照;当使用600kg/hm2和480kg/hm2的γ-PGA增效复合肥时,杂交中稻Ⅱ优416的产量比使用同样重量的复合肥每公顷产量增加427.5～517.5kg,增幅为4.5%～5.3%,表现出节肥效果;在培两优3076上进行的增效尿素试验表明,秧苗栽移后5d每公顷施γ-PGA增效尿素90kg,剑叶露尖时每公顷施γ-PGA增效尿素45kg的产量最高,与对照呈显著差异;当基肥为480kg/hm2γ-PGA增效复合肥与γ-PGA增效尿素配合使用,其产量比基肥为600kg/hm2普通复合肥和普通尿素配合使用的对照要高,表现出明显的节肥效果。     

γ-聚谷氨酸/壳聚糖复合膜吸附性的影响因素分析

通过试验寻求γ-PGA/CS复合膜中γ-聚谷氨酸与壳聚糖的最佳合成比例,并对复合膜吸附性、吸水性和保水性进行研究。结果发现添加了γ-聚谷氨酸的复合膜,金属离子吸附力、吸水力和保水力皆有所增加,而聚谷氨酸和壳聚糖的比例为1:6的复合膜体现出更为明显优势,具有较强的保水性、吸水性和金属离子吸附能力。     

γ-聚谷氨酸高产菌株的鉴定及诱变选育

从豆豉中分离筛选出一株产γ-聚谷氨酸（γ-PGA）的菌株,经过形态、生理生化鉴定及16SrRNA基因序列分析,确定为枯草芽孢杆菌。其中Bacillus subtilis HD11γ-PGA产率最高,达6.8g/L。以HD11作为出发菌株,采用紫外线、硫酸二乙酯和亚硝基胍对其进行复合诱变,分离筛选得到一株稳定的高产突变株Bacillus subtilisHD-F9,经摇瓶发酵γ-聚谷氨酸的含量达到10.72g/L,较出发菌株提高56.3%。     

细菌纤维素/γ-聚谷氨酸复合膜的物理性能研究

[目的]对细菌纤维素/γ-聚谷氨酸复合膜的物理性能进行研究。[方法]利用木醋杆菌M12发酵制备细菌纤维素/γ-聚谷氨酸复合膜,并用TA-XTPlus Exponent32物性测试仪对其表面硬度、弹性和剪切力进行检测。[结果]与单纯的细菌纤维素膜相比,添加γ-聚谷氨酸后制备的复合膜表面硬度下降,弹性降低,韧性增强,抗撕能力增强。[结论]向细菌纤维素膜中添加γ-聚谷氨酸,更有利于其在外科敷料方面的应用。     

γ-聚谷氨酸对设施草莓的提质增效作用

为了进一步挖掘γ-PGA对设施草莓提质增效的作用,以‘津韵1号’草莓为供试材料,以土壤为培养介质,设置5个不同的γ-PGA施用处理,分别为对照、不打农药（T1）、减少农药（T2）、减少肥料（T3）、减少水量（T4）,研究日光温室中γ-PGA对草莓果实生长、产量以及品质的影响。结果表明：减少农药、减少肥料、减少水量,配施一定量的γ-PGA,平均单果质量、平均产量、可溶性固形物、可滴定酸、可溶性糖含量均高于对照。T2、T3、T4平均产量分别高出对照10.76%,8.42%,22.40%,可溶性固形物分别提高9.18%,1.02%,5.10%。减少25%的农药使用量,加入3%γ-PGA,能有效的控制蚜虫、红蜘蛛、地老虎等虫害的发生。综上,合理施用γ-PGA有助于促进草莓产量和品质的提升。     

聚-γ-谷氨酸对广西龙滩珍珠李品质的影响

探讨了聚-γ-谷氨酸(poly-γ-glutamic acid,PGA)对广西地方优良品种龙滩珍珠李外观及内在品质的影响。结果表明,2015、2016年200 mg·L~(-1)PGA处理后,龙滩珍珠李单果重均极显著高于清水处理(CK);2015年100和200 mg·L~(-1)PGA处理后,Vc含量分别比CK提高了16.8%和24.6%,其中200 mg·L~(-1)PGA处理极显著高于CK,2016年200 mg·L~(-1)PGA处理后,Vc含量分别比CK和100 mg·L~(-1)处理提高了5.4%和16.2%,且差异达显著水平;2015年100和200 mg·L~(-1)PGA处理后,还原糖含量分别比CK提高了18.2%和36.1%,其中200 mg·L~(-1)PGA处理极显著高于CK,2016年还原糖含量分别比CK提高了49.3%和80.1%,差异均达极显著水平;2015、2016年200 mg·L~(-1)PGA处理后,果实蛋白质含量均高于CK和100 mg·L~(-1)处理。2015、2016年PGA对龙滩珍珠李外观及内在品质影响的变化趋势相似。     

聚-γ-谷氨酸对烟草种子萌发及苗期生长的影响

用不同浓度聚-γ-谷氨酸(γ-PGA)溶液对烟草种子进行不同时间浸种处理,通过种子发芽率、种子活力与种子酶活性的变化,筛选出γ-PGA浸种的最佳浓度和时间;还研究了不同浓度γ-PGA溶液灌根对烟草苗期生长的影响。结果表明,用0.10~0.30 g/L的γ-PGA溶液浸种1~3 d可以提高烟草种子的发芽率、种子活力,缩短出苗时间。处理后的种子淀粉酶、过氧化物酶和过氧化氢酶的活性与对照相比均有不同程度的提高,以0.20g/L的γ-PGA溶液处理种子1 d效果最好。灌根试验表明,烟草苗期生长的最适γ-PGA浓度也为0.20 g/L。     

γ-聚谷氨酸高吸水树脂的结构和形态

摘要采用红外光谱（IR）、核磁共振（NMR）、原子力显微镜（AFM）对γ-聚谷氨酸高吸水树脂进行了结构分析和形态袁征,结果发现,在聚乙二醇缩水甘油醚交联剂的存在下,γ-聚谷氨酸能够充分交联,树脂具有良好的吸水性能。     

聚-γ-谷氨酸对柑橘苗木性状和GABA的影响

通过株高、冠径及酶活的测定研究聚-γ-谷氨酸(PGA)水溶液灌根对柑橘苗木个体性状和叶片中抗性相关酶的影响,并采用亲水相互作用色谱(HILIC LC-MS/MS)分析了PGA灌根前后叶片中200个靶向代谢物含量的变化。结果表明:PGA处理能促进苗木株高、冠径和嫁接苗分枝数的增加;PGA处理后,柑橘叶片中超氧化物歧化酶(SOD,抗氧化物保护酶)、过氧化物酶(POD,参与过氧化产物的清理)和多酚氧化酶(PPO,酚类物质代谢的参与酶)的活性增加;PGA处理后,柑橘叶片中L-谷氨酸含量下降73.2%倍,而γ-氨基丁酸(GABA)含量增加了1.6倍,N6-甲基腺嘌呤含量提高2.3倍。靶向代谢物分析获得109个代谢物的定量结果,其中,13种代谢物对照与处理的差异达到显著水平。     

聚-γ-谷氨酸施用对草莓产量和果实品质的影响

试验研究了聚-γ-谷氨酸(Poly-γ-glutamicacid,PGA)肥料增效剂对草莓(Fragaria ananassa Duchesne)产量和果实品质的影响。结果表明,50、100mg/L的PGA处理后,草莓单果重与对照相比呈极显著的差异;用50、100、200mg/L的PGA灌根2次后,草莓产量比对照依次增产了30.4%、29.5%和19.9%,产生了显著的增产效果;草莓苗定植后,100mg/L的PGA处理加快了植株根系的生长速度,平均根长与对照相比呈显著的差异;使叶片厚度增加,叶片厚度与对照相比呈极显著的差异;果实中可溶性固形物比对照分别增加了2.6%、11.4%和3.9%;色度计检测结果表明,100mg/L的PGA处理,果实亮度L值、着色强度C值、红色着色值a均比对照增加,果实表面更富有光泽。     

γ-聚谷氨酸水凝胶对草莓生长及果品影响初探

为进一步挖掘γ-PGA水凝胶在农业生产中的应用潜力,以'JY'草莓为供试材料,以蛭石:草炭:珍珠岩=1∶1∶1配比基质为培养介质,设置5个不同的γ-PGA水凝胶施用处理,分别为0,9,18,27,36 mL·盆-1·次-1,研究日光温室中不同γ-PGA水凝胶处理对草莓果实生长、产量以及品质的影响.结果表明,随着γ-PG...     

γ-聚谷氨酸增效尿素的淋溶特性及肥效研究

[目的]研究γ-聚谷氨酸增效尿素的淋溶特性及肥料效果。[方法]以制备的γ-聚谷氨酸增效尿素和常规尿素为氮肥,通过淋溶试验和盆栽试验,测定其对氮素淋失和小白菜生长的影响。[结果]淋溶试验表明,γ-聚谷氨酸增效尿素能使氮素缓慢释放,减缓氮的流失。盆栽试验显示,γ-聚谷氨酸增效尿素能显著提高小白菜的单株鲜重、单株干重和根长,分别提高了33.6%、48.4%和23.1%;能提高小白菜对氮、磷、钾营养元素的累积,小白菜的氮、磷、钾含量分别提高了16.7%、12.0%和9.9%;能提高土壤的有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量。[结论]γ-聚谷氨酸增效尿素的保肥效果和在小白菜上的应用效果显著,值得在小白菜种植中推广应用。     

γ-聚谷氨酸合成菌的鉴定及其对肥效的影响

从豆豉中分离到1株产γ-聚谷氨酸(γ-polyglutamic acid,γ-PGA)的菌株JG,通过菌株形态特征和16S r DNA序列对比分析,对该菌株进行了鉴定。同时对发酵产物进行了提纯,并添加不同比例聚谷氨酸到复合肥中,进行盆栽试验。结果表明,该菌株16S r DNA序列与Bacillus subtilis HQ 327126的同源性达到99%,确定该菌株为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。该菌株γ-PGA的发酵产量为40 g/L,对发酵产物进行提纯,获得含量为80%的γ-PGA。添加不同浓度γ-PGA的处理,芜青油菜叶绿素含量明显提高,添加0.02%~0.03%的γ-PGA,芜青油菜鲜重增加可达18.35%~19.57%,具有明显提高肥效的作用。     

产γ-聚谷氨酸菌株的筛选及其对玉米幼苗生长的影响

从土壤样品中分离和筛选到1株γ-聚谷氨酸(poly-γ-glutamic acid,γ-PGA)高产菌株C1.经形态、生理生化和16S rRNA序列分析,将Cl鉴定为枯草芽孢杆菌.水培试验表明:添加γ-PGA对全养分条件下玉米幼苗生物量增长没有明显的影响,但显著提高了1/2和1/4养分条件下玉米幼苗地上部和地下部生物量.γ-PGA在各种养分条件下都能提高叶绿素相对含量(SPAD值)和根系活力,但1/2和1/4养分条件下提高作用更显著.当γ-PCA浓度低于0.30 g·L-1时,生物量和SPAD值随γ-PGA浓度增加而增加;添加γ-PGA处理的玉米根系活力始终高于对照且与γ-PGA添加量无关.本研究首次揭示了较低浓度的细菌源γ-PGA对低营养条件下玉米的生长有显著的促进作用.     

聚-γ-谷氨酸对小白菜生长和光合作用的影响

采用水培方法研究了聚-γ-谷氨酸对小白菜地上部生长、叶片叶绿素含量、光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)的影响。结果表明,随着养分含量的降低,聚-γ-谷氨酸处理小白菜较对照叶片Pn、Gs、Tr和Ci均有提高;在90%养分含量下施加聚-γ-谷氨酸显著提高了叶片中叶绿素a的含量;在70%～100%养分含量范围内,小白菜地上部产量较对照均有所提高,说明聚-γ-谷氨酸可通过降低气孔限制值、增加叶绿素含量和提高吸收光强的能力,从而促进小白菜对光能的捕获及其转化,提高其光能利用效率。