γ-聚谷氨酸

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2023-04-03| 1447浏览


一、聚谷氨酸的基本情况
1、聚谷氨酸
  γ-谷氨酸(Poly γ-glumatic acid,γ-PGA) 是由L-谷氨酸、D-谷氨酸通过γ-酰胺键结合形成的一种多肽分子,结构式如图1-1。

  α-COOH与α-NH2缩水结合为α-蛋白键,以这种连接方式结合成的聚谷氨酸为α-聚谷氨酸。γ-COOH与α-NH2缩水结合为γ-蛋白键,这种则结合为γ-聚谷氨酸。一般的蛋白质之间均以α-蛋白键相连。这种连接方式会被蛋白水解酶水解。而聚谷氨酸有一定的抗菌性。所有炭疽芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌等微生物产生的聚多肽均为γ-PGA,其为均聚氨基酸化合物,分子量一般在100-1000 kDa之间,相当于500-2000个左右的谷氨酸单体。
  微生物合成的聚γ-谷氨酸为均聚氨基酸化合物,具有优良的成膜性、成纤维性、阻氧性、可塑性、粘结性和极其强的吸水性,从而在高分子材料工程中具有增稠、乳化、凝胶、成膜、保温、缓释、助溶、粘结和强吸水等功能。作为一种生物材料,γ-PGA又具有生物可降解性好、可食、对人体和环境无毒害等优点,在食品、化妆品、医药、农业和水处理等领域具有广泛的应用前景。

2、聚谷氨酸的物理性质
  游离酸型的γ-PGA,其pKa≈2.23,这与谷氨酸的α羧基的pKa值大体一致。游离酸型的γ-PGA能够溶于二甲基亚砜、热的N,N-甲基酰胺和N-甲基吡咯烷酮。用DSC(示差热量分析)及GA(热重量分析)法研究了他的热性质,得出分解温度为235.8℃、熔点为223.5℃。
3、聚谷氨酸产品的应用分析
  虽然γ-PGA中的L型和D型的比例因产生菌的不同而不同,但是γ-PGA对人类和环境都是无害的,甚至可以食用。因此,γ-PGA及其衍生物可以应用在多个领域。
1-2 聚谷氨酸的应用举例

应用方向

举例

说明

医药

紫杉醇和聚谷氨酸交联治疗乳腺癌

增加药物的水溶性、稳定性和生物利用度

吸水材料

γ-PGA水凝胶

吸水性和保水性强,且用后容易被自然界的微生物分解,卫生用品

重金属治理

γ-PGA对铁、钙、镍、铜等有键合作用

特异性结合金属离子,通过简单燃烧就可回收重金属,变废为宝

食品工业

助溶剂、防冻剂、除涩剂、增稠剂、稳定剂等

作为载体,添加到所要改善的食品中

环境领域

生物絮凝剂

污水处理,能将污水中的杂质去除,净化水质

化妆品行业

保湿剂

化妆品中的保湿成分,替代透明质酸

饲料行业

动物饲料添加剂

提高矿物质吸收

其它

分散剂

用于洗涤剂中


农业领域:
  聚谷氨酸由于含有较多的羧基和活性基团,故其具有较强的保水性和缓释性。这两方面的性质在农业上能够较好的发挥作用。聚谷氨酸保水性强,在经过射线照射后,得到到一种高吸水性树脂,能够吸收比自身体积大几千倍的水。这种树脂易于与土壤结合,可以改善土壤的结构,增加土壤的保湿、保肥性能。从另一方面说,将这种树脂吸水饱和后,可将植物种子包裹在其中,作为种子理想的包衣材料,用于苗木移栽和无土栽培等方面。利用聚谷氨酸开发新的生物技术可以解决粗放型农业中施用过量液体肥料所引起的严重环境问题,即减少土壤中过量的NH3并且把氮转换为γ-PGA。γ-PGA不仅有储存废氮的作用,还是对土地有利的肥料,通过它天然存在的生物可利用阳离子(Fe2+、Fe3+、Ca2+、Zn2+、Mg2+、Mn2+等)可以暂时浓缩、高效地转移到植物的根际。另外,在使用杀虫剂、肥料、除草剂、驱虫剂等的时候,加入适量的聚谷氨酸盐可以延长这些药物在作用对象表面上的停留时间,不易因干燥、下雨被刷掉。γ-PGA还可作为土壤和植物的保水剂,将PGA吸水树脂与土壤结合,不仅可以改进团粒,还能改进土壤保墒、保湿、保肥性能,在改造荒山、沙漠方面发挥积极作用。
  聚谷氨酸自从其发现以来,它以安全、天然、环保等特色而备受大家的重视,纷纷投入人力物力对其进行研究。尤其在农业上能够有用的改进土壤因长期运用化肥而带来的一系列损害,现在正逐步被市场所接受。
聚谷氨酸产品特点:
1)保水性
   聚谷氨酸含有多个超强亲水性基团-羧基,充分保持土壤中水分,改进土壤蓬松度。提高土壤的保水保肥能力,有利于作物的新陈代谢和土壤保温。
2)增效性
  聚谷氨酸的多阴电性,其对养分具有吸附和吸蓄功能,随作物的生长发育需要而缓慢释放,从而满足作物中后期的养分需求,避免了早衰和脱肥,减少了追肥次数和追肥量,因此更能有效促进养分的吸收与利用。
3)促生性及抗病性
  聚谷氨酸对植物根部有促进生长作用,刺激根毛和新生根系的生长,在干旱和低温等逆境环境下,有效的保证水分和养分的正常吸收和缓冲旱、寒等逆境对植物根系造成的损伤。整合植物营养、土壤中的水活成份,阻止硫酸根、磷酸根、草酸根与金属元素产生沉淀作用,使作物能更有效的吸收土壤中磷、钙、镁及微量元素,可增强抵抗由土壤传播的植物病原所引起的症状,促进作物根系的发育,加强抗病性。在肥料、杀虫剂、除草剂、驱虫剂等使用时,加入适量的聚谷氨酸盐可以延长这些药物在作用对象表面上的停留时间。与叶面肥一起使用,会有一定的粘性,不易因干燥、下雨而被刷掉。
4)保湿性
  聚谷氨酸其特殊的三维空间结构, 使其具有极强的吸水保湿能力, 加上其柔滑肤感及易成膜性,显著提升肌肤保湿功效、减少水分散失、促进肌肤恢复弹性。与透明质酸相比,其保湿锁水功效有显著的优越性和使用安全性。
5)环保性

  平衡土壤酸碱值,对酸、碱具有绝佳缓冲能力,可有效平衡土壤酸碱值,避免长期使用化学肥料所造成的酸性土质。螯合土壤中有毒重金属,缓解土壤毒害, 对于铅Pb2+、铜Cu2+、镉Cd2+、铬Cr3+、铝Al3+、砷As4+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害重金属。

 

二、技术优势
1.产品拥有自主知识产权

  该产品整套工艺拥有完整的自主知识产品,形成了从菌种、发酵过程及提取工艺完整的专利池保护体系(专利号:ZL201310749440.2  发明专利;专利号:ZL201210594917.X  发明专利)。


2.产品无恶臭味道
  目前公司生产出的农业级γ-聚谷氨酸液体气味为淡咖啡芳香味。可以解决以下问题:
1)因恶臭引起的环保问题;
2)因γ-聚谷氨酸恶臭造成的肥料产品异味问题;
3)产品使用过程中受异味影响问题。
3.单位发酵水平高
 

我公司γ-聚谷氨酸发酵水平稳定,拥有先进成套的专业化生产设备和分析检测中心。 

4.定制高浓度产品
  我公司可根据不同生长环境的不同农作物定制γ-聚谷氨酸产品,定制化农业级液体γ-聚谷氨酸浓度范围为3.5%-10.5%。高浓度γ-聚谷氨酸有以下优势:
1)可节省γ-聚谷氨酸运费成本;
2)产品更利于干燥,节约干燥费用;
3)因含水量较低,缓解肥料成品板结问题,保证产品更加稳定。
5.分子量分布更合理
  经过权威第三方检测:我公司产品分子量在几万至百万之间,有效解决了产品粘度高导致流动性差的问题,产品品质更为稳定,作用效果更明显,确保贵公司使用方便。

 

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