聚谷氨酸

聚谷氨酸

聚谷氨酸最早被发现存在于日本纳豆食品（经发酵过之小黄豆）所含具有高粘稠性的拉丝中，在国内简称为γ-PGA，是利用天然纳豆菌与谷氨酸经过液态发酵进行生物聚合，所产生可分解的高分子氨基酸聚合物。

聚谷氨酸在农业推广中的功能特性：

一、超强亲水性与保水能力

聚谷氨酸分子含有1000 个以上的超强亲水性基团（-COOH），能充分保持土壤中的水分，改进黏重土壤的膨松度及空隙度、改善砂质土壤的保肥与保水能力。用于漫淹土壤时，会在植株根毛表面形成一层薄膜保护根毛，是土壤中养分、水分与根毛亲密接触的最佳输送平台，有效提高肥料的溶解、储存、输送与吸收。尤其是在缺水、少水的干旱、半干旱地区或者应用滴灌和水肥一体化的地区使用聚谷氨酸，能极大的提高水肥的利用率，保持水分和养分有效的分布于根系周围，被植物更多的吸收利用，减少蒸发、渗漏等造成的水肥流失。

二、促进磷肥与中微量元素的吸收

聚谷氨酸具有多阴电性，能有效阻止硫酸根、磷酸根、草酸根、碳酸根等离子与钙离子、镁离子及微量元素的结合，避免产生低溶解性盐类与沉淀作用，因此更能促进中微量元素与磷肥等养分的吸收与利用。此外还能提高土壤中阳离子的交换能力，暂时储存吸附阳离子，例如钙离子、镁离子等中量元素及其他微量元素铁、锰、铜、锌等阳离子，再缓缓释放至土壤中来补充。

三、平衡土壤的酸碱值

对酸、碱具有极佳的缓冲能力，可有效平衡土壤酸碱值，避免因长期使用化学肥料所造成的酸性土质及土壤板块化。以胶东半岛为例，众多苹果果园存在土壤酸化的情况。在每亩施用聚谷氨酸发酵液约1升后，过段时间观察，聚谷氨酸可明显提高酸性土壤的pH值1-2个，改善因酸化造成的果树苦痘等病害，同时改善果实的品质。另外，对于海水倒灌造成的盐渍化和使用过量化学肥料造成的次生酸化也有很好的调节作用。

四、螯合土壤中有毒重金属

对于铅、铬、镉、铝、砷等重金属有极佳的螯合效果，可避免作物吸收过多土壤中有毒重金属，缓解土壤毒害。近些年来，某些地区土壤中重金属的污染逐步加剧，尤其是一些有色金属矿区，城市污水和工业污水集中排放区对于农田的污染主要表现为：重金属离子严重超标，被植物吸收之后，生产出的农产品也会含有过量的重金属离子，被人体吸收后造成严重的危害。而使用聚谷氨酸可以快速、高效的螯合，絮凝重金属离子，使其不被植物吸收，减少重金属毒害，进而提高作物品质，产生优质无害的农产品。

五、增强植物抗病及抗逆境能力

整合植物营养与土壤中的水活性成分，并增加抗盐、抗旱、抗逆、抗肥力流失的能力。聚谷氨酸本身对于植物根部有天然的促进作用，刺激根毛的新生和根系的生长，从而提升植物地下部分吸收养分的能力，在干旱、水涝和低温等逆境来临时，有效保证水分和养分的正常吸收，缓冲旱、涝、寒等逆境对植物根系造成的损伤。

六、减少肥料用量增加产量

聚谷氨酸发酵液是谷氨酸的聚合物，有绝对优势使生物降解，对环境产生友好性，是一款高活性、纯天然的生物制剂产品。除了在化妆品、食品、医药等领域的应用外，在农业应用上也发挥着其特殊功能。在提高肥料的利用率、延长肥料有效期的功能中发挥很好的作用，由此减少肥料的用量，又可增加质量与产量，所产生的经济利益对于农业的贡献便不可言喻了，对农民的成本降低有很大的贡献。

谷氨酸生产工艺

生物工程专业综合实训 （2016 年 11 月

谷氨酸生产工艺 摘要： 谷氨酸做为一种人体所必须的氨基酸，在生命的生理活动周期中具有很大的作用。不仅参与各种蛋白质的合成，组成人体结构，还做为味精可以给我们带来味蕾上的享受。现代生产谷氨酸的工艺主要是利用微生物发酵提取而来。不同的发酵方法和不同的发酵条件会造成产量的很大不同。本次谷氨酸的生产工艺，主要是掌握发酵方法和发酵条件的控制，还有各种仪器的使用方法。通过测得的数据来观察菌种的生长变化，同时谷氨酸发酵工艺各个工段的原理和使用方法。关键词：谷氨酸；发酵；工艺；等电点。

引言 谷氨酸是一种酸性氨基酸，是生物机体内氮代谢的基本氨基酸之一，在代谢上具有重要意义。不论在食品、化妆品还是医药行业，谷氨酸都有很大的用途。 谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。医学上谷氨酸主要用于治疗肝性昏迷，还用于改善儿童智力发育。食品工业上，味精是常用的仪器增鲜剂，其主要成分是谷氨酸钠盐。过去生产味精主要用小麦面筋（谷蛋白）水解法进行，现改用微生物发酵法来进行大规模生产。不论在食品、化妆品还是医药行业，谷氨酸都有很大的用途。 谷氨酸钠俗称味精，是重要的鲜味剂，对香味具有增强作用。谷氨酸钠广泛用于食品调味剂，既可单独使用，又能与其它氨基酸等并用。用于食品内，有增香作用。甘氨酸具有甜味，和味精协同作用能显着提高食品的风味。谷氨酸作为风味增强剂可用于增强饮料和食品的味道，不仅能增强食品风味，对动物性食品有保鲜作用。

一、谷氨酸简介 谷氨酸一种酸性氨基酸。分子内含两个羧基，化学名称为α-氨基戊二酸。谷氨酸是里索逊1856年发现的，为无色晶体，有鲜味，微溶于水，而溶于盐酸溶液，等电点3.22。大量存在于谷类蛋白质中，动物脑中含量也较多。谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。医学上谷氨酸主要用于治疗肝性昏迷，还用于改善儿童智力发育。食品工业上，味精是常用的仪器增鲜剂，其主要成分是谷氨酸钠盐。过去生产味精主要用小麦面筋（谷蛋白）水解法进行，现改用微生物发酵法来进行大规模生产。 谷氨酸是生物机体内氮代谢的基本氨基酸之一，在代谢上具有重要意义。L －谷氨酸是蛋白质的主要构成成分，谷氨酸盐在自然界普遍存在的。多种食品以及人体内都含有谷氨酸盐，它即是蛋白质或肽的结构氨基酸之一，又是游离氨基酸，L型氨基酸美味较浓。 L－谷氨酸又名“麸酸”或写作“夫酸”，发酵制造L－谷氨酸是以糖质为原料经微生物发酵，采用“等电点提取”加上“离子交换树脂”分离的方法而制得。 谷氨酸产生菌主要是棒状类细菌，这类细菌中含质粒较少，而且大多数是隐蔽性质粒，难以直接作为克隆载体，而且此类菌的遗传背景、质粒稳定尚不清楚，在此类细菌这种构建合适的载体困难较多。需要对它们进行改建将棒状类细菌质粒与已知的质粒进行重组，构建成杂合质粒。受体菌选用短杆菌属和棒杆菌属的野生菌或变异株，特别是选用谷氨酸缺陷型变异株为受体，便于从转化后的杂交克隆中筛选产谷氨酸的个体，用谷氨酸产量高的野生菌或变异菌作为受体效果更好。供体菌株选择短杆菌及棒杆菌属的野生菌或变异株，只要具有产谷氨酸能力都可选用, 但选择谷氨酸产量高的菌株作为供体效果最好。这样就可以较容易地在棒状类细菌中开展各项分子生物学研究。有了合适的载体及其转化系统后，就可通过DNA体外重组技术进行谷氨酸产生菌的改造。这对以后谷氨酸发酵的低成本、大规模、高质量有较大的发展空间。

聚谷氨酸(PGA)在全球专利申请概况

Patent in Hydrogel Technology Nations Title Application No. Date Publication No. Date Patent No. Date 中華民國Taiwan 藉三維交聯作用所得之安定及生物可分解的高吸水性γ-聚麩胺酸 水膠及其製備方法。 TW 092136155 2003-12-19 TW2005 –21157 2005-07-01 TW 255824B 2006-06-01 日本Japan 三次元架橋した, 安定した生分解性の高吸水性γ-ポリグルタミソ 酸ヒドロゲル及びその調製方法。 JP 2003-423533 2003-12-19 JP 2005179534 2005-07-07 JP4015988 2007-09-21 歐盟EP Stable biodegradable, water absorbing gamma-polyglutamic acid hydrogel. EP 03258255.3-1219 2003-12-19 EP1550469A 2005-07-05 EP1550469B 2006-11-02 英國UK Stable biodegradable, water absorbing gamma-polyglutamic acid hydrogel------------------ GB Patent No/ EP1550469B 2006-11-02 法國France Hydrogel a base d’acide gamma polyglutamique, stable,biodegradable, absorbent l’eau-------------------- France patent No./ EP1550469B 2006-11-02 德國Germany Stabiler,biologisch abbaubares,wasserabsorbierendes Gamma-Polyglutaminsaure–Hydrogel--------------------- DE 60309494T 2006-12-14 義大利Italia Stable biodegradable, water absorbing gamma-polyglutamic acid hydrogel---------------------- Italia patent No./ EP 1550469B 2006-11-02 瑞士Switzerland Hydrogel biodegradable stable,absorbant I’eau, a base d’acid γ-polyglutamique.---------------------- Switzerland patent No./ EP 1550469B 2006-11-02 西班牙Spain Uu Hidrogel De Acidoγ-Poliglutamico,Estable, Biodegradable, Y Absorbente De Agua.---------------------- ES2274179T 2006-11-02 瑞典Sweden Stabil Biologiskt Nedbrytbar,Vattenabsorberande Gamma- Polyglutaminsyrahydrogel.---------------------- Sweden patent No./ EP 1550469B (2006-11-02) 美國USA Stable biodegradable, high water absorbable gamma- polyglutamic acid hydrogel by 3-dimentional cross-linking and its preparation method. US 10/ 740,977 2003-12-19 US 2005/0136516A1 2005-06-23 US7364879B2 2008-4-29 中國大陸China 藉三维交联作用所得之安定及生物可分解的高吸水性γ-聚麸胺酸 水凝胶。 CN 200410004665.6 2004-03-09 CN 1629220 2005-06-22 Pending 越南Vietnam Stable biodegradable, high water absorbable gamma- polyglutamic acid hydrogel by 3-dimentional cross-linking and its preparation method. VN1-2004-00210 2004-03-10----------- Granted on 2009-1-7

年产2万吨谷氨酸发酵生产的初步设计

年产2万吨谷氨酸发酵生产的初步设计

第一章总论 一、设计项目： （1）设计课题：年产2万吨谷氨酸发酵工厂的初步设计 （2）厂址：某市 （3）重点工段：糖化 （4）重点设备：糖化罐 二、设计范围： （1）厂址选择及全厂概况介绍（地貌、资源、建设规模、人员）；（2）产品的生产方案、生产方法、工艺流程及技术条件的制定；（3）重点车间详细工艺设计、工艺论证、设备选型及计算；（4）全厂的物料衡算； （5）全厂的水、电、热、冷、气的衡算； （6）车间的布置和说明； （7）重点设备的设计计算； （8）对锅炉、电站、空压站等提出要求及选型； （9）对生产和环境措施提出可行方案。 三、要完成的设计图纸： （1）全厂工艺流程图一张； （2）重点车间工艺流程图一张； （3）重点车间设备布置立面图一张；

（4）重点车间设备布置平面图一张； （5）重点设备装配图一张。 四、设计依据： （1）批准的设计任务书和附件可行性报告，以及可靠的设计基础资料。 （2）我国现行的有关设计和安装的设计规范和标准 （3）广东轻工职业技术学院食品系下达的毕业设计任务书 五、设计原则： （1）设计工作要围绕现代化建设这个中心，为这个中心服务。首先要有加速社会主义四个现代化早日实现的明确指导思想，做到精心设计，投资省，技术新，质量好，收效快，收回期短，使设计工作符合社会主义经济建设的总原则。 （2）要学会查阅文献，收集设计必要的技术基础资料，要善于从实际出发去分析研究问题，加强技术经济的分析工作。（3）要解放思想，积极采用技术，力求设计上具有现实性和先进性，在经济上具有合理性，尽可能做到能提高生产率，实现机械化和自动化，同时兼顾社会和环境的效益。 （4）设计必须结合实际，因地制宜，体现设计的通用性和独特性相结合，工厂生产规模、产品品种的确定，要适应国民经济的需求，要考虑资金的来源，建厂的地点、时间、三废综合

炭吸附聚谷氨酸

炭吸附聚谷氨酸是在聚谷氨酸基础上经生物炭处理得到的新型材料，它是一种通过微生物发酵产生的高分子生物聚合物，具有良好的水溶性，高负电性，成膜性，吸水性、缓释性，可生物降解性，对环境安全友好性等特性。炭吸附聚谷氨酸通过微生物在适合的培养基中经深层液体发酵生成聚谷氨酸；再将生物炭置于聚谷氨酸微生物发酵液中，使其进一步发酵生成炭吸附聚谷氨酸。 炭吸附聚谷氨酸的由来：国内外关于聚γ-谷氨酸生产的研究十分活跃，主要集中在生产合成以及聚γ-谷氨酸在工业和医疗上的应用方面，并且以日本和韩国的研究报道居多，但是由于聚谷氨酸特殊的产物性质、微生物发酵产率低以及其代谢机制的不明等原因，导致聚氨酸发酵生产成本过高，国际上成功地实现聚谷氨酸商业化生产的企业并不多。 随着科学技术的不断进步，国内公司通过对聚谷氨酸的不断改进，制备了一种炭吸附聚谷氨酸新型材料，解决了聚谷氨酸在农业应用上持效期短、成本高等问题，有力推动了聚谷氨酸的商业化进程。最近几年，国内某家企业成功实现了炭吸附聚谷氨酸的大规模生产及推广应用，使其聚谷氨酸产品成为防治土壤污染和化肥减量现阶段最受人关注的生物制品之一。农业应用 （1）提高肥料利用率、缓解耐肥性、进行化肥减量 炭吸附聚谷氨酸具有超级亲水性，是养分与根系接触的最佳平台，可以加速作物对肥料等营养的吸收。不管阳离子基团或阴离子基团，只要碰到炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥，即全部呈溶解态，可先贮存吸附，再缓缓释放至土壤中，促进作物对氮、磷、钾及中微量元素的吸收，减少土壤肥料流失和固化，最终提高肥料利用率，缓解耐肥性，减少化肥施用量。 （2）改良土壤、防止土壤板结酸碱化 导致土壤板结的主要原因是黏粒含量过高且有机质含量较低，表土黏粒含量高易板结( 黏韧性强) ，犁底层或心土层黏粒含量高则不利于水分下渗，易发生土壤上层滞水；另外，长期施用化肥、土壤酸化也是导致土壤板结的重要原因。炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥可促进土壤有机质合成，有效补充土壤有机质含量，平衡土壤酸碱值，达到改良土壤、防止土壤板结酸碱化的作用。 （3）促进作物生长、提质增产 炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥可有效提高根系活性，生根、壮根，促进对作物水分和养分的吸收、输送和转化，增强作物的光合作用，促进有机物的合成，从而达到促进植物生长发育、增产等目的；可明显提高作物生长过程中的POD酶、SOD酶和PAL酶等的活性，从而提高作物的抗逆性和抗病性。 （4）抗旱保湿 炭吸附聚谷氨酸具有3000-5000倍超高吸水保水能力，在土壤中有强力的保水力和缓释效果，具有抗旱保墒作用，可明显提高干旱条件下作物的发芽率。 炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥在实验室和田间的示范应用。 （1）室内试验 ①炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥在小麦上的应用 实验方法：将水洗沙与草炭以1:2的比例混匀，填入中号花盆 并压实，在播种前用放置12小时的自来水将土壤浇透。试验设3个处理，3次重复：

聚谷氨酸发酵生产

课程设计说明书不同分子量聚谷氨酸制备条件研究 学院（系） 年级专业： 学号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称：

2013-2014 春季学期 生物工程专业课程设计 结题论文 不同分子量聚谷氨酸制备条件研究 学院（系）： 年级专业： 学号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称：

摘要 . γ-PGA 是一种有极大开发价值和前景的多功能性生物制品，近年来被作为增稠剂，保湿剂，药物载体等而一直被广泛应用于工业领域。它是一种水溶性和可生物降解的新型生物高分子材料，可通过微生物合成。在生产低聚谷氨酸工艺当中，利用微生物发酵法生产聚谷氨酸具有很好的前景，但在利用微生物发酵法制备产物时，生产的聚谷氨酸具有较大的分子量，需要对其进行进一步的降解处理。本设计拟对微生物发酵生产的高分子量的聚谷氨酸进行降解，并优化其降解条件，从而得到不同分子量的低聚谷氨酸分子，并利用琼脂糖凝胶电泳和高效液相凝胶色谱检测其降解后的分子量，从而确定最佳降解条件。本设计主要分为三个部分对不同分子量的γ-PGA 的制备情况进行了研究。第一部分是通过微生物发酵，提取得到 80-100 万分子量的大分子聚谷氨酸产物的设计；第二部分根据聚谷氨酸分子特性，设计筛选可降解大分子聚谷氨酸的方法，并优化降解条件，得到不同分子量的低聚谷氨酸分子，并找到合适的方法进行分离纯化；第三部分是在前两部分的基础上，通过建立琼脂糖凝胶电泳和液相凝胶色谱检测不同分子量低聚谷氨酸的方法，从而设计出最佳的制备条件。 关键词：生物发酵法、聚谷氨酸、降解条件、检测方法

目录 第一部分文献综述 (3) 1.1 γ-聚谷氨酸简介 (3) 1.2 聚谷氨酸结构 (4) 1.3 聚谷氨酸性质： (4) 1.3.1 吸水特性 (4) 1.3.2 生物可降解性 (4) 1.3.3 γ-PGA 的水解特性 (5) 2. γ-PGA 的应用前景 (5) 2.1 γ-PGA 的应用 (5) 2.1.1 聚γ-PGA 是一种微生物絮凝剂 (5) 2.1.2 γ-PGA作为一种新型的高分子吸水性材料 (5) 2.1.3 γ-PGA作为新型的药物载体 (6) 3. γ-PGA 合成方法 (7) 3.1 化学法合成 (7) 3.1.1 传统的肽合成法 (7) 3.1.2 二聚体缩聚法 (7) 3.2 提取法合成 (7) 3.3 微生物生物合成法 (7) 3.3.1 代谢途径 (7) 4. 研究进展 (8) 5. 总结——本设计的前景分析以及研究意义 (8) 5.1 前景分析 (8) 5.2 研究意义 (9) 第二部分课程设计部分 (10) 1.材料 (10)

聚谷氨酸的生物合成及应用

题目聚谷氨酸的生物合成及应用姓名学号曹明乐 3120104732 专业年级化工1201

聚谷氨酸的生物合成及应用 摘要：本文主要介绍了绿色高分子材料γ-聚谷氨酸的在工业上的生物合成及其在生活与工农业方面的应用。 关键词：γ-聚谷氨酸；微生物合成；应用 引言 随着材料科学和聚合物化学等相关高分子材料的快速发展，在其重要性日益凸现的同时，人们发现了它的不足之处，即大部分人工合成的高分子材料在自然界难以降解，也就是人们愈发关注的“白色污染”。为了解决这个问题，人们开展了各种研究工作，制成了各种可降解材料，聚合氨基酸系列产品的开发也由此崭露头角。 近年来日本从一种常用食品----纳豆的黏液中提取出的γ-聚谷氨酸，开始引起人们的重视。其最早发现于1913年，是一些芽孢杆菌的荚膜结构的主要成分，是一种生物自然合成的聚酰胺原料。由于γ-聚谷氨酸具有增稠、成膜、保湿、黏合、无毒、水溶及生物可降解等性能，适用于食品、化妆品、生物医学和环境保护等领域，特别是近年来随着对γ-聚谷氨酸的深入研究，γ-聚谷氨酸作为一种高分子生物制品，愈来愈显现出广阔的研究及应用前景。 1 γ-聚谷氨酸的生物合成 1.1分子结构 1.2制备方法 γ-聚谷氨酸的制备方法主要有三种，即化学合成法、提取法和微生物发酵法。较之前两种，微生物发酵法简单方便，容易控制和操作，并且γ-聚谷氨酸的产率高，适于工业大

规模生产。因此本文主要介绍微生物发酵法。 1.2.1γ-聚谷氨酸的制备 微生物发酵法在近几年得到了快速的发展和广泛的应用，主要体现在菌种的多样化、发酵方式与底物的多样化和添加剂的多样化。 目前应用于γ-聚谷氨酸生产的菌种主要是枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和纳豆芽孢杆菌。随着分子生物学及基因工程的发展，菌种筛选不仅停留在从自然界中获得高产菌，基因工程和诱变育种也得到了广泛的使用。比如采用紫外、亚硝基胍以及γ射线对其进行复合诱变获得一株γ-聚谷氨酸高产突变株，在基础培养基中产量约是出发菌株的 3.11 倍。 常规的微生物发酵方法有液体发酵法和固体发酵法，在生产γ-聚谷氨酸时常用的是液体发酵培养。目前γ-聚谷氨酸常用的发酵生产培养基是E-培养基，国内很多研究单位对培养基的优化进行了研究，比如利用纳豆芽孢杆菌接种到处理过的大豆中，然后保湿 1~2 昼夜后用生理盐水提取纳豆芽孢杆菌分泌在大豆表面的γ-聚谷氨酸，依次经过超滤、乙醇沉淀得到产品，同时也可以得到纳豆激酶和维生素 K2副产品。为了降低生产成本，也可以以大豆加工的副产物豆粕为主要培养基，并加入 4 倍水及2%葡萄糖。 在利用枯草芽孢杆菌 NX-2 发酵生产γ-聚谷氨酸时，向培养基中添加甘油、吐温-80和二甲亚砜，不仅能提高产量，同时还能降低γ-聚谷氨酸的相对分子质量。其既可以降低发酵液的粘度也能改变细胞膜的通透性促进菌体吸收营养成分，从而不但促进了菌体的生长还能刺激的γ-聚谷氨酸的合成。在工业化生产中，宜用柠檬酸作碳源，可降低生产成本。其中Mn2+和Mg2+对于提高γ-聚谷氨酸的产率也有很大的影响。 1.2.2γ-聚谷氨酸的分离提取 通过微生物发酵得到高黏度的发酵液，可用有机溶剂沉淀法、化学沉淀法和膜分离沉淀法获得γ-聚谷氨酸。 有机溶剂沉淀法是在生物制品的制备中应用最为广泛的一种沉淀方法，通常是向含有目标产物的水溶液中加入一定量亲水性的有机溶剂，能显著降低蛋白质等生物大分子的溶解度，使其沉淀析出。提取γ-聚谷氨酸常用的有机溶剂有甲醇、乙醇和丙酮。实验室操作的一般流程为：发酵液通过离心弃去菌体沉淀，包含γ-聚谷氨酸的上清液加入一定体积预冷的有机溶剂，放置一段时间后，沉淀物通过离心收集，通过冻干得到粗产品。粗产品溶解在蒸馏水中，用蒸馏水反复透析数小时，透析液经过冷冻干燥得到纯品。 化学沉淀法利用的是盐析原理，向待提取液中加入一定量的无机盐或无机盐溶液使目标产物沉淀下来。下图为化学沉淀法流程。

微生物发酵产聚谷氨酸工艺研究

微生物发酵产聚谷氨酸工艺研究 摘要：谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占有重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。以枯草芽孢杆菌纳豆亚种为出发菌株，考察不同碳氮源及NaCl 浓度、谷氨酸、种龄、接种量对微生物发酵产γ- 聚谷氨酸的影响，以提高γ- 聚谷氨酸的产量。方法：该菌菌种活化后，接入种子培养基，于37℃、200 r/min 震荡培养18 h，然后按2 %接种量接入不同发酵培养基进行发酵培养。γ- 聚谷氨酸分离纯化后，根据其产量筛选最适发酵培养基组成及发酵条件，并对产物进行分析测定。 关键词：γ- 聚谷氨酸；纳豆菌；发酵；优化培养 一、材料与方法 1.1 材料 1.1.1 菌种纳豆芽孢杆菌（Bacillus subtilis natto），系作者筛选，由本校微生物教研室罗兵教授鉴定确认，于实验室保存。 1.1.2 培养基斜面培养基：大豆蛋白胨10 g/L，牛肉膏5 g/L，NaCl 7.5 g/L，琼脂20 g/L。种子培养基：大豆蛋白胨20 g/L，葡萄糖30 g/L，谷氨酸钠25 g/L，NaCl 5 g/L。液体发酵培养基：大豆蛋白胨30 g/L，葡萄糖40 g/L，谷氨酸钠30 g/L，NaCl15 g/L，K2HPO4 2.0 g/L，KH2PO4 4.0 g/L，Mg-SO4 0.5 g/L，CaCl2 0.25 g/L 及少量生物素[1]。以上培养基pH 均为7.0-7.2，在121℃下高压灭菌20 min。 1.1.3 试剂γ-PGA 标准品为Sigma 公司产品；系列葡聚糖标准品（Shodex P-82 standard 标准品，分子量（Mr）分别为5900，11800，22800，47300，112000，212000，404000，788000）为SHOWA DENKO 公司产品；叠氮钠、硫酸钠、蛋白胨、葡萄糖、谷氨酸等均为国产分析纯。 1.2 方法 1.2.1 发酵方法菌种活化：取菌种一环，接于斜面培养基，37℃培养20 h。 种子培养：取一至两环活化菌种接入种子培养基中，37℃、200 r/min 震荡培养18 h。 发酵培养：将上述种子液按2%接种量接入发酵培养基（装液量为40/250 mL），37 ℃、250 r/min 震荡培养48 h，测γ-PGA 的产量。 1.2.2 提取方法发酵液于4 ℃、10000 r/min 离心15 min 去除菌体，取上清液用6 mol/L HCl 将pH 调至2.0-3.0，加入3 倍体积冰无水乙醇搅拌出现絮状沉淀，低温放置4 h 离心得沉淀（粗品）。然后溶于蒸馏水，用透析袋透析脱盐（除去无机小分子和离子），再经阴离子交换层析进一步提纯，即将透析过的

谷氨酸生产

有关味精的探讨 姓名：陈荣珍学号：20090305110 班级：生物化工工艺091班 摘要：味精作为我们日常生活的食品添加剂，常用于增加食品的鲜味，也可用于汤和调味汁。味精的主要成分是谷氨酸钠，是通过微生物发酵生产谷氨酸制得。味精是由一日本化学教授发明并传入中国，在中国得到广泛的应用，使得味精业在中国有很好的前景。味精虽是一种安全的食品添加剂，但过量的食用是否会对人们的身体带来一定的危害呢？联合国粮农及食品添加剂法规委员会表示：正确的使用味精对人体有益，所以不用担心味精会对人体产生危害。 关键词：味精、起源、安全性、生理作用、发展趋势。 1.味精的起源 1908年的一天中午，日本帝国大学的化学教授池田菊苗坐到餐桌前。味精由于在上午完成了一个难度较高的实验，此刻他的心情特别舒展，因此当妻子端上来一盘海带黄瓜片汤时，池田一反往常的快节奏饮食习惯，竟有滋有味地慢慢品尝起来了。池田这一品，竟品出点味道来了。他发现今天的汤味道恃别的鲜美，一开始他还以为是今天心情特别好的缘故，再喝上几口觉得确实是鲜。“这海带和黄瓜都是极普通的食物，怎么会产生这样的鲜味呢？”池田自言自语起来，“嗯，也许海带里有奥妙。”职业敏感使教授一离开饭桌，就又钻进了实验室里。他取来一些海带，细细研究起来。这一研究，就是半年。半年后，池田菊苗教授发表了他的研究成果，在海带中可提取出一和叫做谷氨酸钠的化学物质，如把极少量的谷氨酸钠加到汤里去，就能使味道鲜美至极。池田在发表了上述研究成果后，他便转向了其他的工作。当时一位名叫铃木三朗助的日本商人，正和他人共同研究从海带中提取碘的生产方法。当他一看到池田教授的研究成果后，灵机一动立刻改变了主意，“好哇，咱们不搞提取碘的事了，还是用海带来提取谷氨酸钠吧！”铃木按响了池田家的门铃，一位学者和一位商人就此携起手来，池田告诉铃木，从海带中提取谷氨酸钠作为商品出售不够现实，因为每10公斤的海带中只能提出0．2克的这种物质。可是，在大豆和小麦的蛋白质里也含有这种物质，利用这些廉价的原料也许可以大量生产谷氨酸钠。池田和铃木的合作很快就结出了硕果。不久后，一种叫“味之素”的商品出现在东京浅草的一家店铺里，广告做得大大的——“家有味之素，白水变鸡汁”。一时间，购买“味之素”的人差一点挤破了店铺的大门。日本人的“味之素”很快就传进了中国。这种奇妙的白色粉末打动了一位名叫吴蕴初的化学工程师的味精心。他买了一瓶回去研究，看看这种被日本人严格保密的白粉究竟是什么东西。一化验，原来就是谷氨酸钠。又经过一年多的时间，他独立发明出一种生产谷氨酸钠的方法来：在小麦麸皮（面筋）中，谷氨酸的含量可达40%，他先用34%的盐酸加压水解面筋，得到一种黑色的水解物，经过活性炭脱色，真空浓缩，就得到白色结晶的

聚谷氨酸

据说聚谷氨酸对肥料有缓释作用,领导要求我做一个实验方案.我大概整了一个如下,请大家指点.尤其是聚谷氨酸的缓释原理一块,有研究的版友务必给点指导哦. 聚谷氨酸用作肥料缓释剂试验方案 背景资料：聚谷氨酸是一种水溶的高分子化合物，具有高吸水性、生物降解性。在农业应用中，聚谷氨酸的作用有三方面：1，保水剂;2，病害抑制剂，3，肥料增效剂/缓释剂。其中做病害抑制及、肥料增效剂的报道较多，做肥料缓释剂的报道很少。 聚谷氨酸作为肥料增效剂使用，据报道在肥料用量减少20%的情况下，产量与对照持平，还有报道聚谷氨酸可以抑制黄瓜病害，增加黄瓜生物量。 还有资料称聚谷氨酸对肥料具有缓释作用，但是对缓释原理缺乏详细清晰的阐述。对于聚谷氨酸对药物的缓释原理，有文献是这样解释的：聚谷氨酸分子链上具有大量活性较高的侧链羧酸(-COOH)，易于和一些药物结合生成稳定的复合物[施庆珊]。这个原理或许可以借用来解释聚谷氨酸对肥料的缓释作用，这样的缓释机理与腐殖酸类物质有相似之处。 据专利200710052667聚γ谷氨酸增效肥料，“实验证明，将聚γ谷氨酸或其盐与熔融尿素混匀造粒，成粒率提高2-3%，粉状产品减少，借助尿素和聚γ谷氨酸分子间化学键的结合作用，使尿素在土壤中缓慢释放，释放时间由原来的50天提高到200天左右，肥料利用率提高20%以上，在达到同样效果的前提下，可节约肥料20%以上，显著提高作物硝酸还原酶和过氧化酶的活性以及植物根系活力，效果明显优于添加其它脲酶抑制剂的尿素产品”。 聚谷氨酸也有制作包膜肥料的先例。据VEDAN公司的资料，用聚谷氨酸浓度为0.05%、0.075%、0.1%浓度的溶液对尿素进行包膜，用紫外分光光度计测定尿素完全释放时间延长到300分钟(未包膜尿素的释放时间为75分钟)。达不到GB/T23348-2009缓释肥料标准的要求。 根据上述背景资料，认为聚谷氨酸做包膜肥料产品效果并不理想。如果聚谷氨酸有缓释作用，添加聚谷氨酸的肥料产品缓释机理与包膜肥料、脲醛肥料、稳定性肥料都不同。测定聚谷氨酸添加肥料的缓释性能的试验方法也应与之不同。拟采用间隙淋洗法测定含有聚谷氨酸的尿素在土壤中的存留时间。 试验方案： 试验原理：将待测肥料加入土壤，并加适量水，培养至一定时间后，用100.00ml 0.02mol/L的CaCl2溶液，分两次淋洗，收集淋洗液，加碱，蒸馏。馏出组分用硼酸吸收，最后用硫酸滴定，并计算出铵的含量。根据各阶段淋洗液中铵态氮的含量，判断聚谷氨酸对铵态氮肥的保蓄作用。 土壤与肥料样品的选择：为了先找到合适的试验方法，简化操作，计划使用硫酸铵为肥料样品，取用广东酸性土为供试土壤，这样氮肥在土壤中的转化可以降至最低，最后可以通过检测淋出液中的铵态氮含量，来判断聚谷氨酸对肥料的保蓄作用。确定试验方法可用后，再扩展到其他形态氮肥、磷、钾肥。 所需仪器、试剂： 直径6cm，长10cm的锥底硝化管(拟用100毫升注射器代替，试验前在底部垫一小块棉花，以防止土壤颗粒堵塞小孔)，半透膜，蒸馏装置，滴定装置，紫外可见分光光度计，火焰光度计、其他实验室常用装置。 蒸馏水、0.02mol/LCaCl2溶液、硼酸吸收液、浓氢氧化钠溶液、硫酸滴定液。 一、准备肥料样品 根据博尔日公司产品宣传资料，聚谷氨酸在造粒肥料中的添加量可达到千分之一或千分之三左右。取硫酸铵100g，聚谷氨酸1g，将两者研磨均匀，得到聚谷氨酸添加量为千分之十的肥料样品A;取样品A 50g，加硫酸铵50g，研磨均匀，得到聚谷氨酸添加量为千分

(完整版)谷氨酸发酵

1）生物素营养缺陷型 ?作用机制:生物素是脂肪酸生物合成最初反应的关键酶乙酰CoA羧化酶的辅酶,参与 了脂肪酸的合成,进而影响脂肪酸的合成.当磷脂合成量少到正常的1/2左右时,细胞变形,Glu向膜外泄漏. ?控制关键:使用该类突变株必须限制发酵培养基中生物素亚适量(5-10 g/L).在发酵 初期(0-8小时),细胞正常生长,当生物素耗尽后,在菌的再次倍增时,开始出现异常形态细胞,即完成了细胞从生长型到积累型转换. 2）油酸营养缺陷型 ?作用机制:油酸营养缺陷型丧失了合成油酸的能力,通过控制油酸使磷脂合成量减少 到正常量的1/2左右. ?控制关键:保证在培养基中油酸亚适量,完成细胞从生长型到生产型的转换. （3）添加表面活性剂 ?添加表面活性剂(如吐温60)或不饱和脂肪酸(C16-18),也能造成细胞渗漏,积累谷氨 酸. ?机理:两者在脂肪酸合成时对生物素有拮抗作用,导致磷脂合成不足,形成不完整的细 胞膜. ?关键:控制好脂肪酸或表面活性剂的时间和浓度,必须在药剂加入后,在这些药剂存在 下进行分裂,形成产酸型细胞. （4）添加青霉素 ?机理:青霉素抑制谷氨酸生产菌细胞壁后期的合成,细胞膜在失去保护,在渗透压的作 用下受损,向外泄露谷氨酸. ?控制关键:一般在进入对数生长期的早期(3-6小时)添加.添加青霉素后倍增的菌体不 能合成完整的细胞壁,完成细胞功能的转换. 谷氨酸发酵强制控制工艺 ?为了稳产,克服培养基原料中某些成分不易控制带来的影响,在谷氨酸发酵时可采取 “强制控制”的方法,如:“高生物素高吐温”或“高生物素高青霉素”的方法. ?控制方法:在发酵培养基中预先配加一定量(过量)的纯生物素,大大地削弱每批原料 中生物素含量变化的影响,高生物素、大接种量能促进菌体迅速增殖.再在菌体倍增的早期加入相对高的吐温或青霉素,形成产酸型细胞.固定其它条件,确保高产稳产。谷氨酸发酵 ? 1.适应期:尿素分解出氨使pH上升.糖不利用.2-4h. 措施:接种量和发酵条件控制使适应期缩短. ? 2.对数生长期:糖耗快,尿素大量分解使pH上升,氨被利用pH又迅速下降.溶氧急剧 下降后维持在一定水平.菌体浓度迅速增大,菌体形态为排列整齐的八字形.不产酸.12h. 措施:及时供给菌体生长必须的氮源及调节pH,在pH7.5-8.0时流加尿素;维持温度30- 32℃ ? 3.菌体生长停止期:谷氨酸合成. 措施:提供必须的氨及pH维持在7.2-7.4.大量通**,控制温度34-37 ℃. ? 4.发酵后期:菌体衰老,糖耗慢,残糖低. 措施:营养物耗尽酸浓度不增加时,及时放罐. 发酵周期一般为30h. 二、谷氨酸发酵的生化过程

_聚谷氨酸生产技术及应用

发酵科技通讯第３５卷 我国天然的水溶性高分子化合物的生产和应用具有悠久的历史。随着材料科学、聚合物化学和生物医学的不断发展和紧密融合，生物可降解高分子材料的研究得到长足发展，在尖端技术、国防建设和国民经济各个领域已经得到广泛应用或正在显示出广阔的应用前景。从事这方面生产的厂家有数百家，从事研究的也有数十所研究单位和学校。 随着高分子材料的快速发展，在其重要性日益凸现的同时，人们发现了它的不足之处，即大部分人工合成的高分子材料在自然界难以降解。绿色化学的概念正在重新评价现有水处理化学品的作用和性能。对现已使用和正在研发的产品，可生物降解性是最重要的评价指标，在人们越来越关心自己所处环境的今天，不可降解的高分子材料造成的“白色污染”，也越来越受到了人们的关注。为了解决这个问题，人们开展了各种研究工作，制成了各种可降解材料，聚合氨基酸系列产品的开发也由此崭露头角。近来日本从一种常用食品“纳豆”（由大豆经发酵后制成，类似我国的豆豉）的黏液中提取的γ—聚谷氨酸，开始引起人们的重视。 １γ－聚谷氨酸 γ－聚谷氨酸（ｒ－ＰＧＡ）是一种水溶性高聚物，它是由微生物或酵素将麸酸聚合而成，是一种生物可降解物质，具有良好的生物相容性及可生物完全降解性，是一新型的高分子材料，具有重要的潜在应用价值。 研究指出，由于γ－聚谷氨酸既有羧基又有氨基，所以具有左右旋光性。在不同的ｐＨ条件下，γ－聚谷氨酸形成不同的结构和性能。在ｐＨ为２－３时，γ－聚谷氨酸呈螺旋结构。在人体中γ－聚谷氨酸能降解为谷氨酸被吸收，但十分缓慢，有些像膳食纤维的性能。主链上有大量游离羧基存在，具有水溶性聚羧酸的性质，如强吸水保湿性能，可用于化妆品、食品、防尘等领域。活性位点为材料的功能化提供了条件，可以改变聚谷氨酸性质或接上靶向基团。聚谷氨酸是一种优良的肝脏靶向药物载体，具有蛋白质类似的结构，因此制造出的纤维舒适性良好；聚谷氨酸甲酯是耐高温、有良好透气性能的聚合物，用于制造人造皮革、食品包装膜等。 ２生产技术进展 近几年日本、美国等一些发达国家纷纷开展了微生物发酵γ－聚谷氨酸的研究，日本走在世界各国的前列，最初是利用纳豆菌对谷氨酸进行聚合化而成的，其中日本明治制果公司已实现了γ－聚谷氨酸的商业化生产，并逐步推广其应用。 南京工业大学徐虹教授带领的课题组针对日本生产聚谷氨酸大多采用工艺复杂、生产成本甚高的提取法，选择了生物制备聚谷氨酸的工艺路线。通过自然筛选和诱变，获得了具有自主知识产权的菌株，结合产酶机理研究和发酵条件的优化，使γ－聚谷氨酸生成浓度３０ｇ／Ｌ以上，对谷氨酸底物转化率８０％的生产水平，生产速率达到２５ｇ／Ｌ?ｈ。同时，新工艺将传统分离手段与超滤的膜分离手段相结合，简化了工艺流程，使产物提取收率达８０％，产品含量为９９％。该项目还对γ－聚谷氨酸高吸水树脂的制备与协用进行了研究；制得了吸水率达到１６００ｇ／ｇ的高吸水性树脂。据介绍，该树脂是一种固沙植被用的生态友好材料，目前已进行了农业方面应用的初步研究。 ３应用领域 γ－聚谷氨酸是一种由微生物合成的聚氨基 γ-聚谷氨酸生产技术及应用 王文芹孔玉涵 （河南莲花味精股份有限公司技术中心项城４６６２００）—１６—

γ-聚谷氨酸应用

γ-聚谷氨酸的特性、生产及应用 γ-聚谷氨酸[y-poly(g1utamic acid)，γ-PGA]，是由L-谷氨酸[L-Glu]、D-谷氨酸[D-Glu]通过γ-酰胺键结合形成的一种高分子氨基酸聚合物，其结构 式如图1(略)。 γ-聚谷氨酸的合成方法较多，有传统的肽合成法、二聚体缩合法、纳豆提取法和微生物发酵法等。由于化学合成法难度很大，没有工业应用价值，因此对于γ-聚谷氨酸合成方法的研究主要集中在微生物发酵领域。而对于微生物生产γ-聚谷氨酸的研究，日本一直走在各国的前列，最初是利用纳豆菌对谷氨酸进行聚合而成的。近年，我国、美国等国家也开展了微生物发酵法合成广聚谷氨酸的研究。能发酵生产γ-聚谷氨酸的菌种较多，有地衣杆菌、枯草芽孢杆菌等菌种，而以枯草芽孢杆菌发酵生产γ-PGA的研究居多。在我国，浙江大学、南京工业大学等高校已经开始对微生物发酵法生产广聚谷氨酸进行研 究。 γ-聚谷氨酸作为一种高分子聚合物，具有一些独特的物理、化学和生物学特性，如生物可降解性、良好生物相容性、强保水性、对人体无毒害等特性。这些特性决定了γ-聚谷氨酸在农业、食品、医药、环保、化妆品工业、烟草、皮革制造工业和植物种子保护等领域的广泛用途。 1 γ-聚谷氨酸的性质 1.1吸水特性 由于γ-PGA极易溶于水，因此其具有很好的吸水特性，王传海等对γ-PGA 的吸水性能进行了研究，结果表明，γ-PGA的最大自然吸水倍数可达到1108.4倍，比目前市售的聚丙烯酸盐类吸水树脂高1倍以上，对土壤水分的吸收倍数为30-80倍。γ-PGA的水浸液在土壤中具有一定的保水力和较理想的释放效果，有明显的抗旱促苗效应。在0.206mol/L浓度的PEG(6000)模拟渗透胁迫条件下，γ-PGA仍有较强的吸水和保水能力，可明显提高小麦和黑麦草的发芽率，用其直接拌种也能显著提高种子的发芽率。γ-PGA的吸水性和保水性可使γ-PGA 被广泛应用于干旱地区保水以及沙漠绿化。 1.2 生物可降解性 生物可降解性是γ-PGA的特性之一。所有γ-PGA产生菌株都可以以γ-PGA 作为营养源进行生长。在B.1ichenrmis9945a的培养液中存在一种与γ-PGA降解有关的解聚酶。其它自然菌株也具有降解γ-PGA的能力。以γ-PGA作为唯一碳源和氮源对可降解γ-PGA的菌株进行筛选，结果筛选出至少12株可降解γ-PGA的菌株。由此可知，发酵生产γ-PGA的培养时间对产量有较大的影响，时间过长会导致γ-PGA分子被酶解而损失。 1.3 γ-PGA的水解特性 γ-PGA的水溶液在10mL、浓度为6mol/L的HCl中，抽真空封口，105℃的烘箱的条件下可以水解为谷氨酸，吕莹等的研究表明，水解17h、25h、48h 的结果一致。此特性可用于γ-PGA纯度的测定。 2 微生物发酵法生产广PGA

50吨L-谷氨酸生产车间设计

目录 年产50吨L-谷氨酸的工艺设计 1文献评述 1.1产品概述 1.1.1名称 学名：L-谷氨酸-水化合物； 商品名：L-谷氨酸。因L-谷氨酸起源于小麦，故俗称麸酸。 英文名：Monosodium L-glutamate 其它名称：L-2-Aminoglutaric acid, H-Glu-OH, L-glutamic acid, L(+)-glutamic acid, H-L-Glu-OH, S-2-Aminopentanedioic acid 1.1.2 产品规格及标准 结构式： 分子式C 6H 14 N 4 O 2 .C 5 H 9 NO 4 分子量321.33 1.1.3理化性质 L-谷氨酸为白色鳞片状晶体。无臭，稍有特殊的滋味和酸味。呈微酸性。微溶于冷水，易溶于热水，几乎不溶于乙醚、丙酮和冷醋酸中，不溶于乙醇和甲醇。247-249℃分解，200℃升华，相对密度1.538（20/4℃），旋光度[α]＋30-＋33°。 1.1.4产品用途 （1）食品业 氨基酸作为人体生长的重要营养物质，不仅具有特殊的生理作用，而且在食品工业中具有独特的功能。 （2）日用化妆品等 谷氨酸为世界上氨基酸产量最大的品种，作为营养药物可用于皮肤和毛发。

聚谷氨酸是一种出色的环保塑料，可用于食品包装、一次性餐具及其它工业用途，可在自然界迅速降解，不污染环境。随着科学的进步，研究的深入，谷氨酸新的应用领域将越来越广。 （3）医药行业 谷氨酸还可用于医药，因为谷氨酸是构成蛋白质的氨基酸之一，虽然它不是人体必须的氨基酸，但它可作为碳氮营养与机体代谢，有较高的营养价值。 2、工业生产方法的选择和论证 2.1L-谷氨酸生产方法的选择与确定 2.1.1传统工艺中L-谷氨酸的生产方法有两种：合成法和发酵法。 （1）合成法 丙烯腈与氢和一氧化碳在高温，高压和催化剂的作用下得到β-氰基丙醛（OHCCH2CH2CN），后者与氰化钾和氯化铵进行斯脱拉克（Straker）反应生成氨基腈。将氨基腈用氢氧化钠水解，得谷氨酸二钠，然后用硫酸中和，生成D，L-谷氨酸析出，将D，L-谷氨酸进行光学分离，即可分成L-谷氨酸和D- 谷氨酸，后者经消旋化再返回到中和工序。此法日本曾用之生产L-谷氨酸10年之久，于1973年停用。 （2）发酵法 此法是L-谷氨酸工业生产的主要方法。薯类，玉米，木薯等的淀粉水解糖或糖蜜，借助于微生物类，以铵盐，尿素等提供氮源，于大型发酵罐中，在通气搅拌下进行发酵30-50个小时，保持30-40度。PH值为7-8，发酵完毕。 表1.两种方法的比较 缺点优点 合成法需要高压，有易燃，有毒物质，设 备投资大，年产量小于5000吨L- 谷氨酸时不经济，生产工艺复杂 不用粮食，采用石油废气 发酵法需设置菌种实验室，生产过程需要 严格消毒灭菌原料来源广，设备腐蚀性小，劳动强度小，可自动化，连

聚谷氨酸

聚谷氨酸 聚谷氨酸最早被发现存在于日本纳豆食品（经发酵过之小黄豆）所含具有高粘稠性的拉丝中，在国内简称为γ-PGA，是利用天然纳豆菌与谷氨酸经过液态发酵进行生物聚合，所产生可分解的高分子氨基酸聚合物。 聚谷氨酸在农业推广中的功能特性： 一、超强亲水性与保水能力 聚谷氨酸分子含有1000 个以上的超强亲水性基团（-COOH），能充分保持土壤中的水分，改进黏重土壤的膨松度及空隙度、改善砂质土壤的保肥与保水能力。用于漫淹土壤时，会在植株根毛表面形成一层薄膜保护根毛，是土壤中养分、水分与根毛亲密接触的最佳输送平台，有效提高肥料的溶解、储存、输送与吸收。尤其是在缺水、少水的干旱、半干旱地区或者应用滴灌和水肥一体化的地区使用聚谷氨酸，能极大的提高水肥的利用率，保持水分和养分有效的分布于根系周围，被植物更多的吸收利用，减少蒸发、渗漏等造成的水肥流失。 二、促进磷肥与中微量元素的吸收 聚谷氨酸具有多阴电性，能有效阻止硫酸根、磷酸根、草酸根、碳酸根等离子与钙离子、镁离子及微量元素的结合，避免产生低溶解性盐类与沉淀作用，因此更能促进中微量元素与磷肥等养分的吸收与利用。此外还能提高土壤中阳离子的交换能力，暂时储存吸附阳离子，例如钙离子、镁离子等中量元素及其他微量元素铁、锰、铜、锌等阳离子，再缓缓释放至土壤中来补充。 三、平衡土壤的酸碱值 对酸、碱具有极佳的缓冲能力，可有效平衡土壤酸碱值，避免因长期使用化学肥料所造成的酸性土质及土壤板块化。以胶东半岛为例，众多苹果果园存在土壤酸化的情况。在每亩施用聚谷氨酸发酵液约1升后，过段时间观察，聚谷氨酸可明显提高酸性土壤的pH值1-2个，改善因酸化造成的果树苦痘等病害，同时改善果实的品质。另外，对于海水倒灌造成的盐渍化和使用过量化学肥料造成的次生酸化也有很好的调节作用。 四、螯合土壤中有毒重金属 对于铅、铬、镉、铝、砷等重金属有极佳的螯合效果，可避免作物吸收过多土壤中有毒重金属，缓解土壤毒害。近些年来，某些地区土壤中重金属的污染逐步加剧，尤其是一些有色金属矿区，城市污水和工业污水集中排放区对于农田的污染主要表现为：重金属离子严重超标，被植物吸收之后，生产出的农产品也会含有过量的重金属离子，被人体吸收后造成严重的危害。而使用聚谷氨酸可以快速、高效的螯合，絮凝重金属离子，使其不被植物吸收，减少重金属毒害，进而提高作物品质，产生优质无害的农产品。 五、增强植物抗病及抗逆境能力 整合植物营养与土壤中的水活性成分，并增加抗盐、抗旱、抗逆、抗肥力流失的能力。聚谷氨酸本身对于植物根部有天然的促进作用，刺激根毛的新生和根系的生长，从而提升植物地下部分吸收养分的能力，在干旱、水涝和低温等逆境来临时，有效保证水分和养分的正常吸收，缓冲旱、涝、寒等逆境对植物根系造成的损伤。 六、减少肥料用量增加产量