以聚谷氨酸（γ-PGA）产生菌Bacillus subtilis HD-123为出发菌株，采用紫外线-硫酸二乙酯-亚硝基胍三因素的多组复合诱变，获得菌株Bacillus subtilis HD-F9，γ-PGA产率达到10.72g/L，提高了56.3%，且传代稳定.对菌株Bacillus subtilis HD-F9的发酵培养基配比进行正交设计优化，并对其摇瓶培养条件进行优化，得到最佳发酵条件为：葡萄糖50g/L，酵母膏8g/L，谷氨酸钠40g/L，250mL三角瓶装液40mL，初始pH7.5，37℃，2
### γ-聚谷氨酸高产菌株的选育及发酵条件优化
#### 一、研究背景与意义
γ-聚谷氨酸（γ-PGA），作为一种由L-谷氨酸和D-谷氨酸通过γ氨基和γ羧基形成的特殊聚合物，具有独特的化学结构，表现出优异的物理化学性能，如增稠性、乳化性、成膜性、保湿性和粘结性等。这些特性使得γ-PGA在多个领域展现出巨大的应用潜力，包括但不限于医药、食品、化妆品以及环保等领域。
然而，由于其复杂的化学结构，通过传统的化学合成方法制备γ-PGA十分困难且成本高昂。相比之下，微生物发酵成为一种更为经济高效的方法。当前，国内大多数γ-PGA产生菌的产量较低，这限制了该产品的规模化生产和应用。因此，筛选高效产γ-PGA的菌株并对发酵条件进行优化，对于提升产量、降低成本具有重要意义。
#### 二、研究方法
本研究采用了一种综合的策略来选育高产γ-PGA的菌株，并对其发酵条件进行了优化。具体步骤如下：
1. **出发菌株**：使用枯草芽胞杆菌（Bacillus subtilis）HD-23作为原始出发菌株。
2. **诱变处理**：采用紫外线、硫酸二乙酯和亚硝基胍三种因子组成的复合诱变体系对菌株进行诱变处理，旨在提高γ-PGA的产量。
3. **筛选高产菌株**：通过对诱变后的菌株进行筛选，选育出遗传稳定性良好且γ-PGA产量显著提升的突变株Bacillus subtilis HD-F9。
4. **发酵条件优化**：
- 使用正交实验设计法对发酵培养基的配方进行优化，确定最佳的碳源、氮源以及其他营养成分的比例。
- 对摇瓶培养过程中的条件进行进一步优化，包括装液量、初始pH值、温度和转速等参数，以达到最高产率。
#### 三、研究成果
经过多组复合诱变处理后，成功筛选出了Bacillus subtilis HD-F9菌株，该菌株在优化条件下能够产生高达10.72 g/L的γ-PGA，相较于原始菌株提高了56.3%，并且表现出良好的遗传稳定性。
通过进一步优化发酵条件，最佳的发酵条件为：葡萄糖50 g/L、酵母膏8 g/L、谷氨酸钠40 g/L；在250 mL三角瓶中装液40 mL，初始pH为7.5，温度37℃，转速200 r/min，振荡培养48小时。在此条件下，γ-PGA的产量进一步提高到14.88 g/L，相比于未经优化的条件提升了38.8%。
#### 四、结论
本研究通过采用紫外线-硫酸二乙酯-亚硝基胍三因素的多组复合诱变方法，成功筛选出了一株高产γ-PGA的菌株Bacillus subtilis HD-F9，并对其发酵条件进行了优化。研究结果表明，该菌株不仅γ-PGA的产量较高，而且具有较好的遗传稳定性。通过正交实验设计法优化发酵条件，进一步提高了γ-PGA的产量。这一成果对于推动γ-PGA的工业化生产具有重要的理论和实践意义。
#### 五、展望
未来的研究可以进一步探索γ-PGA的生物合成机制，优化菌株基因表达系统，开发更高效的生物反应器设计，以及探索γ-PGA在更多领域的应用可能性。这些努力将有助于推动γ-PGA的商业化进程，使其更好地服务于社会各个领域。
