一种γ-聚谷氨酸钠溶液制备方法
阅读说明：本技术 一种γ-聚谷氨酸钠溶液制备方法 (Preparation method of gamma-polyglutamic acid sodium solution ) 是由 敖德平 于 2019-10-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种γ-聚谷氨酸钠溶液制备方法,包括：取地衣芽胞杆菌原始菌株接种于LB固体培养基上,制备活化后的单菌落；将活化的单菌落接种于种子培养基中,摇床转速220rpm培养至对数生长期,得到聚谷氨酸钠种子液；按照发酵培养基体积计,将种子液以1.5％的接种量接种于发酵培养基中培养24-66.5h；在发酵至0-24h时,开始补加流加硝酸钠溶液至补加的硝酸钠的总浓度至10g/L；所述发酵培养基的组分为：蔗糖25g/L,酵母膏5g/L,谷氨酸钠40g/L,装液量70mL/250mL锥形瓶,起始pH6.5,菌种在37℃、120r/min培养24h后,于培养基中添加5％NaCl,继续培养24h,得到发酵液γ-PGA,产物水解后,初步确定产物为γ-聚谷氨酸钠,γ-聚谷氨酸钠的含量达到101.2克/L；将反应容器进行遮光处理,得到γ-聚谷氨酸钠含量为10％的溶液。(The invention discloses a preparation method of a gamma-polyglutamic acid sodium solution, which comprises the following steps: inoculating an original strain of bacillus licheniformis on an LB solid culture medium to prepare an activated single colony; inoculating the activated single colony in a seed culture medium, and culturing at a table concentrator rotating speed of 220rpm to a logarithmic phase to obtain a poly-sodium glutamate seed solution; inoculating the seed liquid into a fermentation culture medium according to the volume of the fermentation culture medium by the inoculation amount of 1.5 percent for culturing for 24-66.5 h; when the fermentation time is 0-24h, beginning to supplement and flow the sodium nitrate solution until the total concentration of the supplemented sodium nitrate reaches 10 g/L; the fermentation medium comprises the following components: 25g/L of sucrose, 5g/L of yeast extract, 40g/L of sodium glutamate, 70mL/250mL of liquid loading amount in a conical flask, the initial pH value is 6.5, 5% of NaCl is added into a culture medium after a strain is cultured for 24 hours at 37 ℃ at 120r/min, the culture medium is continuously cultured for 24 hours to obtain fermentation liquor gamma-PGA, and after the product is hydrolyzed, the product is preliminarily determined to be gamma-polyglutamic acid sodium, and the content of the gamma-polyglutamic acid sodium reaches 101.2 g/L; and shading the reaction container to obtain a solution with the content of the gamma-polyglutamic acid sodium being 10%.)
技术领域
本发明涉及γ-聚谷氨酸生产技术领域，特别是涉及一种γ-聚谷氨酸钠溶液制备方法。
背景技术
γ-聚谷氨酸(γ-PGA)，又称纳豆胶、多聚谷氨酸，它是一种水溶性，生物降解，使用微生物发酵法制得的生物高分子。γ-聚谷氨酸是一种有粘性的物质，在“纳豆”发酵豆中被首次发现。γ-PGA聚谷氨酸是一种特殊的阴离子自然聚合物，是以α-胺基(α-ami-no)和γ-羧基(γ-caboxyl)之间经酰胺键结(amidelinkage)所构成的同型聚酰胺(homo-polyamide)γ-PGA的分子量从5万到2百万道尔顿不等，其保湿锁水功效是透明质酸的500倍。
由于γ-PGA的优越成膜特性，添加γ-PGA的护品可在肌肤表面形成一层透气的生物保护薄膜，锁住皮肤水分的同时可以抵御外界侵袭，阻挡紫外线，在抗雾霾及防晒产品中，展现出优异的功效。γ-PGA可增加皮肤角质层中天然保湿因子的含量，促进皮肤深层纤维母细胞的生长，平衡皮肤酸碱值，使皮肤恢复弹性，抚平皮肤因缺水产生的细纹。聚谷氨酸、透明质酸、胶原蛋白对皮肤效果的比较。
发明内容
基于此，本发明的目的在于，提供一种γ-聚谷氨酸钠溶液制备方法。
本发明的γ-聚谷氨酸钠溶液制备方法，包括：
取地衣芽胞杆菌原始菌株接种于LB固体培养基上，37℃下培养12-18h，制备活化后的单菌落；
将活化的单菌落接种于种子培养基中，37℃下，摇床转速220rpm培养至对数生长期，得到聚谷氨酸钠种子液；
按照发酵培养基体积计，将种子液以1.5％的接种量接种于发酵培养基中培养24-66.5h，发酵温度28-40℃，通风量0.5-1.5vvm，搅拌转速300-700rpm；在发酵至0-24h时，开始补加流加硝酸钠溶液至补加的硝酸钠的总浓度至10g/L；
所述发酵培养基的组分为：蔗糖25g/L，酵母膏5g/L，谷氨酸钠40g/L，装液量70mL/250mL锥形瓶，起始pH6.5，菌种在37℃、120r/min培养24h后，于培养基中添加5％NaCl，继续培养24h，得到发酵液γ-PGA，产物水解后，经液相色谱检验，初步确定产物为γ-聚谷氨酸钠，γ-聚谷氨酸钠的含量达到101.2克/L；
将反应容器进行遮光处理，得到γ-聚谷氨酸钠含量为10％的溶液。
相对于现有技术，本发明的γ-聚谷氨酸钠溶液制备方法的有益效果：
(1)本发明的γ-聚谷氨酸钠溶液制备方法在发酵初始的培养基中不添加硝酸钠，而是在发酵过程中采用适宜流加策略补充硝酸钠溶液，从而避免发酵过程中亚硝酸盐的快速积累，确保地衣芽胞杆菌正常代谢甘油，促进聚谷氨酸钠合成。
(2)本发明的γ-聚谷氨酸钠溶液制备方法使用硝酸钠部分替代谷氨酸，降低了发酵成本。
(3)本发明的γ-聚谷氨酸钠溶液制备方法补加硝酸钠溶液，控制发酵液中亚硝酸盐的积累，促进地衣芽胞杆菌利用甘油生产聚谷氨酸钠，为微生物代谢硝酸盐产生亚硝酸盐的发酵问题提供一种新的解决策略。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1是γ-聚谷氨酸钠溶液的保湿能力对比图。
图2是使用γ-聚谷氨酸钠溶液、丙二醇和透明质酸后皮肤水分含量对比图。
图3是γ-聚谷氨酸、HA、胶原蛋白促进对皮肤NMF的吸收效果对比图。
具体实施方式
以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的方法的例子。
在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
本发明的γ-聚谷氨酸钠溶液制备方法，包括：
取地衣芽胞杆菌原始菌株接种于LB固体培养基上，37℃下培养12-18h，制备活化后的单菌落；
将活化的单菌落接种于种子培养基中，37℃下，摇床转速220rpm培养至对数生长期，得到聚谷氨酸钠种子液；
按照发酵培养基体积计，将种子液以1.5％的接种量接种于发酵培养基中培养24-66.5h，发酵温度28-40℃，通风量0.5-1.5vvm，搅拌转速300-700rpm；在发酵至0-24h时，开始补加流加硝酸钠溶液至补加的硝酸钠的总浓度至10g/L；
所述发酵培养基的组分为：蔗糖25g/L，酵母膏5g/L，谷氨酸钠40g/L，装液量70mL/250mL锥形瓶，起始pH6.5，菌种在37℃、120r/min培养24h后，于培养基中添加5％NaCl，继续培养24h，得到发酵液γ-PGA，产物水解后，经液相色谱检验，初步确定产物为γ-聚谷氨酸钠，γ-聚谷氨酸钠的含量达到101.2克/L；
将反应容器进行遮光处理，得到γ-聚谷氨酸钠含量为10％的溶液。
相对于现有技术，本发明的γ-聚谷氨酸钠溶液制备方法的有益效果：
(1)本发明的γ-聚谷氨酸钠溶液制备方法在发酵初始的培养基中不添加硝酸钠，而是在发酵过程中采用适宜流加策略补充硝酸钠溶液，从而避免发酵过程中亚硝酸盐的快速积累，确保地衣芽胞杆菌正常代谢甘油，促进聚谷氨酸钠合成。
(2)本发明的γ-聚谷氨酸钠溶液制备方法使用硝酸钠部分替代谷氨酸，降低了发酵成本。
(3)本发明的γ-聚谷氨酸钠溶液制备方法补加硝酸钠溶液，控制发酵液中亚硝酸盐的积累，促进地衣芽胞杆菌利用甘油生产聚谷氨酸钠，为微生物代谢硝酸盐产生亚硝酸盐的发酵问题提供一种新的解决策略。
γ-聚谷氨酸钠溶液的优点：
1.对比粉末γ-聚谷氨酸，防腐更容易。
2.没有离子性，配伍性好，对体系没有影响。
3.具有价格优势，性价比更高。
1、γ-聚谷氨酸钠溶液在护肤品中的应用效果。
γ-聚谷氨酸钠溶液在皮肤表皮层和真皮层都能起到很好的保湿效果。
请参阅图1和图2。图1是γ-聚谷氨酸钠溶液的保湿能力对比图。图2是使用γ-聚谷氨酸钠溶液、丙二醇和透明质酸后皮肤水分含量对比图。
由图1中对比可知，添加了γ-聚谷氨酸钠溶液的护肤品的保湿能力明显好于不含γ-聚谷氨酸钠溶液的护肤品。由图2可知，γ-聚谷氨酸钠溶液使用后，皮肤的含水量明显好于使用丙二醇和透明质酸，且保湿时间长。
请参阅图3，图3是γ-聚谷氨酸、HA、胶原蛋白促进对皮肤NMF的吸收效果对比图。
γ-聚谷氨酸是目前所知唯一能诱导天然保湿因子NMF自我增加的功效成分，能使皮肤内的天然保湿因子NMF增加130％左右。通过促进角质细胞中纤维母细胞的生长和增加生长天然保湿因子含量，达到由内而外补充水分的目的。
γ-聚谷氨酸每个单元体游离态的α-COOH，一个-CO基团，一个-NH-基团，可以带正电的营养成分发生吸附作用，创造一个优良的包埋，缓释系统，让化妆品内的有效成分可以慢慢发挥其功能。
另外，由于γ-聚谷氨酸钠溶液的优越成膜特性，添加γ-聚谷氨酸钠溶液的护品可在肌肤表面形成一层透气的生物保护薄膜，锁住皮肤水分的同时可以抵御外界侵袭，阻挡紫外线，在抗雾霾及防晒产品中，展现出优异的功效。γ-聚谷氨酸钠溶液可增加皮肤角质层中天然保湿因子的含量，促进皮肤深层纤维母细胞的生长，平衡皮肤酸碱值，使皮肤恢复弹性，抚平皮肤因缺水产生的细纹。
2、γ-聚谷氨酸钠溶液在口腔护理产品中的应用效果。
γ-聚谷氨酸钠溶液加入口腔护理产品中，可增加泡沫细腻度，在口腔及齿表面形成保护薄膜，帮助修复牙釉质及口腔黏膜，减轻研磨剂对牙齿造成的损伤；同时γ-聚谷氨酸所形成的薄膜可以帮助牙齿抵抗外界污染物质及病菌的侵袭，抑制龋齿的形成。
3、γ-聚谷氨酸钠溶液在日化洗涤产品中的应用效果。
γ-聚谷氨酸钠溶液可添加在衣物洗涤剂及柔顺剂中，带给织物柔软手感，同时，因其具有极强的吸水保湿能力，γ-聚谷氨酸钠溶液可附着在织物纤维上形成薄膜，阻挡污染，强效吸附汗液，使衣物穿着起来更加清爽舒适，由于织物刺激导致的皮疹、湿疹的发生，是婴儿及功能性衣物整理剂中必不可少的成分。
4、γ-聚谷氨酸钠溶液在彩妆产品中的应用效果。
由于γ-聚谷氨酸钠溶液其优越的吸水保湿性、成膜性、可生物降解性，在彩妆产品中适量添加，可显著改善产品特性，可打造“绿色、天然、安全”的创新功效彩妆产品。如，添加了γ-聚谷氨酸钠溶液的唇膏及基底粉液产品，可在肌表面形成保护膜，显著改善嘴唇干裂及肌肤干燥状态，阻挡环境污染，带来滋润自然的妆容。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。