γ-PGA的基本特性、 生產(chǎn)方法及相關(guān)應(yīng)用

張二偉,劉 寧,吳 濤,朱方劍,聶光軍

(安徽工程大學(xué)生物與化學(xué)工程學(xué)院,安徽蕪湖 241000)

γ-PGA是由D-谷氨酸和L-谷氨酸通過α-氨基與γ-羧基形成的γ-酰胺鍵聚合而成陰離子聚酰胺物[1]。它是由Sawamura于1913年在日本傳統(tǒng)食品納豆中發(fā)現(xiàn)。近年來,γ-PGA作為一種綠色、新型的高分子材料在醫(yī)藥、材料、環(huán)境等領(lǐng)域展現(xiàn)出其獨特的優(yōu)越性。作為一種應(yīng)用潛力巨大的新材料,γ-PGA的價格居高不下。主要原因是其生產(chǎn)成本過高,盡管微生物生產(chǎn)γ-PGA的方法已成功建立,但其原料及工藝成本仍然較高。為解決這一問題,目前國內(nèi)外相關(guān)研究主要集中于篩選高產(chǎn)野生菌株、菌種改造及其生產(chǎn)條件優(yōu)化。

本文主要對γ-PGA的生產(chǎn)方式、分離純化及在食品和醫(yī)藥等方面的應(yīng)用進行綜述,為推動γ-PGA的深入研究提供一定借鑒。

1 γ-PGA概述

1.1 結(jié)構(gòu)特征與理化性質(zhì)

γ-PGA通常由500～5000個左右的谷氨酸單體組成,相對分子質(zhì)量在100～1000 kD之間,具有三種立體構(gòu)型,分別為L-谷氨酸組成的均聚物(γ-聚L-谷氨酸,γ-L-PGA)、D-谷氨酸組成的均聚物(γ-聚D-谷氨酸,γ-D-PGA)和D-谷氨酸和L-谷氨酸混合組成的均聚物(γ-聚D/L-谷氨酸,γ-D/L-PGA)(圖1)[2]。

圖1 γ-聚谷氨酸結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structuralformula of γ-PGA

游離酸型γ-PGA的pKa為2.23,與谷氨酸的α-羧基的pKa值相差不多,γ-PGA金屬鹽(Na型)的比旋光度為-70,其熱分解溫度為235.9 ℃,熔點為223.5 ℃[3]。γ-PGA具有吸水性、可降解特性和良好的成膜性,這些特征是其應(yīng)用拓展的基礎(chǔ)。

1.2 吸水性與保水性

γ-PGA是由γ-酰胺鍵連接而成的直鏈分子,鏈之間存在大量的氫鍵,使得它具有良好的水溶性及吸水特性。王傳海等[4]研究發(fā)現(xiàn)γ-PGA的最大自然吸水倍數(shù)可達(dá)到1108倍,比目前市售的聚丙烯酸鹽類吸水樹脂高1倍以上;對土壤水分的吸收倍數(shù)為30～80倍,是優(yōu)良土壤保濕材料,在土壤中具有一定的保水力和較理想的釋放效果,可應(yīng)用于沙漠綠化工程中的抗旱保苗。

1.3 可降解性

研究發(fā)現(xiàn)γ-PGA可水解。呂瑩等[5]研究發(fā)現(xiàn):在強酸條件下,經(jīng)105 ℃、真空下處理17 h后,γ-PGA可完全水解為谷氨酸,谷氨酸對環(huán)境無污染且可被利用。而γ-PGA的產(chǎn)生菌及一些其他自然菌株均能分泌相應(yīng)的解聚酶,以γ-PGA為營養(yǎng)源進行生長[6],使得γ-PGA及其衍生的高分子材料可以在自然界中被迅速降解。所以,γ-PGA是一種理想的環(huán)保材料,具有很強的應(yīng)用開發(fā)潛力。

1.4 成膜特性

γ-PGA是由谷氨酸單體聚合而成的高分子聚合物,分子鏈間可以通過纏結(jié)傳遞作用力,分子間粘滯力增強,具有良好的成膜特性。此外,γ-PGA分子鏈上有大量的羧基,為聚陰離子電解質(zhì),易與其他陽離子電解質(zhì)形成聚合物,繼而增強材料性質(zhì),被廣泛應(yīng)用。將γ-PGA與精氨酸(Arg)在低pH條件下自組裝成納米顆粒小分子,組裝成的γ-PGA-g-Arg膠體納米顆粒可用于包裹阿莫西林等抗生素,在胃酸下保護藥物,在pH7條件下釋放藥物,做到藥物的定點釋放,有效地提高藥效[7],能作為優(yōu)良的藥物載體材料。

2 γ-PGA的生產(chǎn)方法及改進

當(dāng)前,制約γ-PGA應(yīng)用的主要因素可能是生產(chǎn)分離成本過高。因此,突破γ-PGA的生產(chǎn)瓶頸對推動γ-PGA的應(yīng)用開發(fā)研究具有顯著的促進作用。目前,γ-PGA的生產(chǎn)方法主要有化學(xué)合成法、酶轉(zhuǎn)化法以及微生物發(fā)酵法。

2.1 化學(xué)合成法

γ-PGA化學(xué)合成法最早采用的是肽合成法,即將前體谷氨酸逐個連接或采用片段組合形成多肽,整個過程一般包括基團的保護、活化、偶聯(lián)和脫保護等。化學(xué)合成法對γ-PGA結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系的了解、γ-PGA合成酶反應(yīng)機制的分析及γ-PGA實際應(yīng)用修飾技術(shù)的發(fā)展等都具有一定指導(dǎo)意義。但該方法合成路線復(fù)雜、得到的γ-PGA分子量較小、副產(chǎn)物多、收率低且需要光電等有毒氣體,故應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的價值不大[8]。

2.2 酶轉(zhuǎn)化法

酶轉(zhuǎn)化法即采用生物酶一步酶促反應(yīng),避免了合成途徑中復(fù)雜的反饋調(diào)節(jié)作用,一次可累積產(chǎn)物到相當(dāng)高的濃度[9];同時,酶促反應(yīng)體系中組分相對單一,顯著降低了成品分離的成本。目前,利用酶轉(zhuǎn)化法已經(jīng)較為成功地應(yīng)用于其他大分子的合成。如,利用酵母工程菌作為全細(xì)胞酶催化合成谷胱甘肽[10];構(gòu)建高效表達(dá)S-腺苷甲硫氨酸(S-Adenosyimethionine,SAM)合成酶的菌株催化合成SAM[11]等。理論上,γ-PGA合成過程中,谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶是其中的關(guān)鍵酶,它廣泛存在于菌體內(nèi),能催化谷氨酞基轉(zhuǎn)移到受體上,當(dāng)供體和受體為同一物時則會發(fā)生自動轉(zhuǎn)肽。如果以谷氨酸單體為原料實現(xiàn)生物聚合,利用酶的高效性和專一性,可以得到產(chǎn)物含量高、雜質(zhì)濃度低的反應(yīng)液,從而有利于產(chǎn)物的分離純化[12]。但是,酶轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)的γ-PGA分子量小,而分子量的大小直接影響到γ-PGA的性質(zhì)與功效,因此,基于不同目的,需要具有相應(yīng)分子量的PGA,使得酶轉(zhuǎn)化法受應(yīng)面窄。這表明酶轉(zhuǎn)化法應(yīng)用具有很高的應(yīng)用前景,但制約其發(fā)展的問題亟待解決。

2.3 微生物發(fā)酵法

自從Sawamura在日本傳統(tǒng)食品納豆中發(fā)現(xiàn)γ-PGA后,研究人員使用乙醇將γ-PGA從納豆中分離提取出來。應(yīng)用該方法從枯草芽孢桿菌和納豆桿菌的發(fā)酵液中提取γ-PGA[13],這就是早期的微生物發(fā)酵法和醇沉法的結(jié)合。隨著多種地衣芽孢桿菌(B.licheniforms)和枯草芽孢桿(B.subtilis)能在胞外積累γ-PGA的發(fā)現(xiàn),這為微生物發(fā)酵生產(chǎn)γ-PGA提供了豐富的種質(zhì)資源。但天然微生物的生產(chǎn)水平一般較低,為進一步提升微生物γ-PGA的生產(chǎn)水平,目前的研究主要集中在菌種和生產(chǎn)工藝過程等領(lǐng)域。

2.3.1 菌株的篩選與改進 目前,γ-PGA主要通過芽孢桿菌屬的菌株,包括各種(納豆)枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌(B.licheniformis)、炭疽芽孢桿菌(B.anthracis)進行生產(chǎn)。根據(jù)細(xì)胞生長是否需要L-谷氨酸,可以把γ-PGA生產(chǎn)菌分為兩大類:L-谷氨酸依賴型和L-谷氨酸非賴型。相比之下,L-谷氨酸非賴型的菌株更適合工業(yè)化生產(chǎn)。但是,其生產(chǎn)性能仍然較為低下。為此,通過天然菌株的篩選與改進,提升其生產(chǎn)性能。

為生產(chǎn)更高品質(zhì)的PGA,通過誘變育種選育高產(chǎn)菌株。朱麗娟[14]等通過硫酸二乙酯與亞甲基胍復(fù)合誘變γ-PGA生產(chǎn)菌株,得到了具有穩(wěn)定遺傳性狀的高產(chǎn)菌株,產(chǎn)量達(dá)到10.72 g/L,產(chǎn)量提高了56.3%。王大蕓[15]采用紫外、微波、氯化鋰三種單一誘變及紫外-氯化鋰,微波-氯化鋰兩種復(fù)合誘變方式進行誘變育種,多輪篩選獲得一株底物(谷氨酸鈉)耐受性為出發(fā)菌株的2倍;產(chǎn)量達(dá)24.00 g/L左右的菌株(比出發(fā)菌株高出約33%)。

隨著基因工程技術(shù)的成熟,科研人員對PGA代謝調(diào)控機理進行了深入的研究(見表1)。

表1 PGA代謝調(diào)控優(yōu)化研究Table 1 Study on the optimization and regulation of metabolism for PGA production

2.3.2 發(fā)酵方式的選擇 微生物發(fā)酵方式與其發(fā)酵水平密切關(guān)聯(lián)。PGA的微生物發(fā)酵法主要分為液態(tài)發(fā)酵和固態(tài)發(fā)酵兩種方式。其中,液態(tài)發(fā)酵法方法簡單,易于操作,且發(fā)酵過程可調(diào)控,使培養(yǎng)條件一直維持最優(yōu)水平,在實驗室中廣泛應(yīng)用。但隨著液態(tài)發(fā)酵的持續(xù)進行,代謝產(chǎn)物的積累,發(fā)酵液的粘度越來越高,通風(fēng)問題與攪拌問題成為液態(tài)深層發(fā)酵的主要阻礙。另外,發(fā)酵量的擴增使得解決上述問題的難度會幾何倍數(shù)的增大,限制了液態(tài)發(fā)酵工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。相對而言,固態(tài)發(fā)酵具有一定的優(yōu)勢。該法生產(chǎn)γ-PGA基質(zhì)來源廣泛,創(chuàng)新的使用新的生產(chǎn)基質(zhì)提高了產(chǎn)品的附加值(見表2)。

表2 固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)PGA基質(zhì)研究Table 2 Study on the matrix used for SSF of PGA

另外,固體發(fā)酵基質(zhì)的洗脫液較液體發(fā)酵液成分簡單,分離成本相對較低。因此,固態(tài)發(fā)酵替代深層液態(tài)發(fā)酵進行生產(chǎn),不僅提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率,而且可以高附加值利用廢棄資源,降低生產(chǎn)成本,經(jīng)濟效益顯著增加。

2.3.3 發(fā)酵條件與過程控制 微生物發(fā)酵產(chǎn)PGA的另一優(yōu)點是可通過調(diào)控發(fā)酵因素與過程提高產(chǎn)量。培養(yǎng)基的成分選擇直接關(guān)系到微生物的生長和生產(chǎn),Mitsunaga[29]首次揭示了碳源的選擇作為效應(yīng)物控制枯草芽孢桿菌生產(chǎn)γ-PGA的機理,通過對比甘油與葡萄糖作為唯一碳源生產(chǎn)γ-PGA的產(chǎn)量,以及生產(chǎn)過程中代謝組分的分析,發(fā)現(xiàn)Cod Y明顯的抑制了γ-PGA的生產(chǎn)。這表明利用代謝手段釋放γ-PGA的產(chǎn)量在理論上是可行的。Zeng[30]等發(fā)現(xiàn)發(fā)酵過程中加入201.2 mmol/L的K+可以有效的降低發(fā)酵液粘度,延長細(xì)胞活力,使γ-PGA的產(chǎn)量從18.36 g/L增加到25.62 g/L。而Meng等[31]通過添加Ca2+調(diào)節(jié)γ-PGA的生產(chǎn),結(jié)果顯示,PGA產(chǎn)量從6.8 g/L增加到9.7 g/L,谷氨酸脫氫酶(GDH)活性提高1.6倍,達(dá)到295 U/mg,Ca2+被證實為一種有效的PGA生產(chǎn)調(diào)控因子。

此外,發(fā)酵過程的優(yōu)化可以將菌株的生產(chǎn)能力更好的表現(xiàn)出來,還可以通過因素的調(diào)控脅迫菌株生產(chǎn),提高生產(chǎn)能力(見表3)。

表3 PGA生產(chǎn)工藝優(yōu)化Table 3 Optimizing the process of PGA production

2.3.4 分離提取 PGA本質(zhì)上是一個氨基酸均聚物,具有很多與蛋白質(zhì)相同的生物學(xué)特性,因此很難將其與發(fā)酵同時產(chǎn)生的蛋白產(chǎn)物分離開。這為PGA的分離純化帶來了技術(shù)上難題。另外,不同的生產(chǎn)方式以及復(fù)雜的生產(chǎn)原料的添加都會增加后期分離純化的難度,所以,選擇一種簡單、有效、通用的分離純化方式變得尤為重要。

目前,有機溶劑沉淀法是較為普遍的γ-PGA的提取方法,主要通過加入低級醇或丙酮,達(dá)到從發(fā)酵液中沉降γ-PGA的目的,主要步驟如圖2[37]所示。

圖2 有機溶劑沉淀法示意圖Fig.2 Organic solvent precipitation to extract γ-PGA

賀楊楊等[38]在有機溶劑沉淀法的基礎(chǔ)上,結(jié)合化學(xué)鹽析的方法,通過對發(fā)酵液的預(yù)處理,提高了γ-PGA的提取率與純度,將提取率提升至95.21%,純度高達(dá)96.89%,大大降低了乙醇用量,節(jié)約了生產(chǎn)成本。此外,新的分離方法的出現(xiàn)也為分離純化提供了新的思路。王浩等[39]采用陰離子交換層析法,對γ-PGA進行分離純化。通過陰離子樹脂的靜態(tài)吸附、動態(tài)實驗,最終將γ-PGA的純度由86.7%提高到96.2%。劉婷[37]創(chuàng)新的使用雙水相體系從發(fā)酵液提取分離γ-PGA。通過對不同種類的PEG-鹽雙水相體系、有機溶劑-鹽雙水相體系和離子液體-鹽雙水相體系的探究,研究工藝條件和環(huán)境因素對提取率的影響,最終實現(xiàn)98.07%的高收率。

綜上,微生物發(fā)酵法產(chǎn)γ-PGA具有培養(yǎng)條件溫和、生產(chǎn)過程容易控制、生產(chǎn)周期較短、γ-PGA產(chǎn)量高且分子量適宜、提取率高、環(huán)境友好等優(yōu)點,并已成為目前研究和生產(chǎn)γ-PGA的主要途徑。但由于微生物的γ-PGA合成代謝途徑尚未明確,具體調(diào)控機制尚不清楚等問題,這將成為γ-PGA生產(chǎn)提供新的研究熱點。

3 γ-聚谷氨酸的應(yīng)用

γ-PGA的特性研究發(fā)現(xiàn)其在醫(yī)藥、食品、材料、環(huán)保等方面具有廣泛的應(yīng)用前景,越來越引起人們的關(guān)注。

3.1 醫(yī)藥方面

γ-PGA在自然界或人體內(nèi)能被微生物分解或通過正常的新陳代謝被機體吸收利用,不易產(chǎn)生積蓄和毒副作用,具有良好的生物可降解性和生物親和性。γ-PGA分子鏈上具有大量活性較高的游離側(cè)鏈羧基,易于修飾并能與藥物有效結(jié)合形成穩(wěn)定的復(fù)合物,一方面提升藥物的溶解性,另一方面提高藥物的穩(wěn)定性、延長藥物的降解時間等,從而提高藥物療效[40]。

順鉑[Cisplatin,cis-diaminodichloroplatinum(Ⅱ),CDDP]是近年應(yīng)用最多的抗腫瘤藥物之一,但是它的水溶性差,穩(wěn)定性低,副作用也十分嚴(yán)重,嚴(yán)重影響了它的藥用價值。將γ-PGA作為載體,巧妙地將γ-PGA與GDDP結(jié)合,形成的PGA-GDDP復(fù)合物,載藥率可達(dá)到10%～20%[41],半衰期更長,毒性更低,并具有緩釋的效果,在抗腫瘤活性和細(xì)胞毒性方面都明顯優(yōu)于順鉑。這表明γ-PGA是一種非常高效而且低毒的藥物載體,能有效提升藥物穩(wěn)定性,在治療腫瘤方面具有很大的應(yīng)用潛力。

此外,γ-PGA有極好的助溶作用,可提升藥物的溶解性。紫杉醇(Paclitaxel,PTX)是有天然抗腫瘤藥物,對各種癌癥的治療作用明顯,但其自身水溶性極差,這很大程度上限制了紫杉醇藥物在臨床上的應(yīng)用。γ-PGA與PTX結(jié)合形成復(fù)合物,大大增加了PTX的水溶性。而且在一定程度上延長了紫杉醇的化療作用時間。經(jīng)臨床驗證,該聚合物對乳房癌、卵巢癌等疾病治療效果遠(yuǎn)高于紫杉醇單體[42]。

除了與藥物結(jié)合增強藥效外,γ-PGA的保濕性也能促進藥物的療效發(fā)揮。Shi[43]等將γ-PGA與絲膠蛋白(SS)混合制備成γ-PGA/SS水凝膠,可以刺激傷口肉芽與毛細(xì)血管的生長,保持傷口周圍環(huán)境的濕潤,有效防止傷口發(fā)炎,促進傷口愈合。Pereria[44]等將γ-PGA與硫酸軟骨素、聚羥基乙酸內(nèi)酯制備了新型生物復(fù)合材料γ-PGA-硫酸軟骨素-聚羥基乙酸內(nèi)酯,該復(fù)合材料既具有聚合氨基酸良好的細(xì)胞識別和黏附性,又具有聚羥基乙酸內(nèi)酯優(yōu)良的機械強度力學(xué)性能,同時還具有良好的親水性和可降解性,是一種理想的軟骨組織工程支架材料。可見,γ-PGA在醫(yī)藥領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價值及開發(fā)潛力。

3.2 食品方面

γ-PGA的降解產(chǎn)物為谷氨酸,對人體無毒副作用,添加到食物中可以通過促唾液分泌來刺激味覺、改善口感、增進食欲,并可以結(jié)合食物中的鞣質(zhì),去除澀味[45],因此可作為食品增稠劑、除澀劑等,在食品工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。分子量低于200 kDa的γ-PGA具有極好的抗凍性,其抗凍活性明顯高于目前公認(rèn)的具有高抗凍活性的葡萄糖[46],對需要反復(fù)凍融或者對冷凍敏感的食品有很好的保護作用。此外,γ-PGA還具有保健功效。γ-PGA能夠增加細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外Ca2+的溶解度,還能夠促進Ca2+在腸內(nèi)的吸收,促進骨骼健康[47],可用于制備促鈣吸收的保健品。γ-PGA本身還是一種類膳食纖維,對增加腸胃蠕動,清除體內(nèi)垃圾,維持人體消化和排泄系統(tǒng)功能具有良好的作用。

3.3 環(huán)保與農(nóng)業(yè)方面

γ-PGA中含有大量的游離羧基提供了陽離子結(jié)合的基團,使其對金屬離子有良好的吸附性。研究發(fā)現(xiàn)γ-PGA與Ni2+、Cd2+、Pb2+結(jié)合的能力均比羧基離子交換樹脂要高,可制備成的絮凝劑,用于吸附重金屬離子,有效減少污染[48]。γ-PGA還可用于濃縮放射性金屬,從溶液中回收貴重金屬,變廢為寶[49]。γ-PGA可以作為農(nóng)業(yè)化學(xué)品的緩釋載體,在肥料、殺蟲劑、除草劑、驅(qū)蟲劑等使用時,加入適量的γ-PGA鹽可以延長這些藥物在作用對象表面的停留時間和活性成分的作用時間,使其不易因下雨而被沖刷掉,提高使用效果,減少化肥農(nóng)藥的使用量[50]。另一方面,γ-PGA吸水飽和后,呈凝膠狀,可包裹在植物種子的表面上作為種子的理想包衣材料,提高種子的發(fā)芽率,使得原本在沙漠或缺水地區(qū)不能生長的植物也能順利的發(fā)芽[51]。

3.4 化妝品方面

γ-PGA在化妝品藥典上的國際命名為納豆膠(Natto Gum),作為高效保濕成分,被添加到面膜、早晚霜等護膚品中,能夠形成柔軟平滑的緩釋薄膜,有助于減少皮膚表面水分的散失速率,且沒有一般保濕劑會有的粘膩感覺,能使皮膚干爽又水嫩,同時促進皮膚的彈性,促進皮下天然保濕成分(NMF)的蓄積,增進皮膚健康[52]。用于洗發(fā)護發(fā)產(chǎn)品中,能鎖住毛發(fā)表面毛鱗片的水分、養(yǎng)護發(fā)質(zhì)、滋養(yǎng)頭皮、減少頭屑產(chǎn)生、減少毛發(fā)枯燥等[53]。用于護膚的藥膏中,能減輕皮膚因缺水引起的過敏、粗糙和皮膚損傷,提高皮膚免疫力、恢復(fù)細(xì)胞功能、提高新陳代謝。

3.5 其他方面

地震是是地殼快速釋放能量過程中造成振動,期間會產(chǎn)生地震波的一種自然現(xiàn)象,Wang等[54]通過對臺北、臺中、高雄三個地區(qū)的地質(zhì)研究發(fā)現(xiàn),γ-PGA的分布及與地震發(fā)生有一定的關(guān)聯(lián),通過探究土質(zhì)中的γ-PGA分布及其量變建立起一種新的評估地震概率的體系,對防范地震有著重要參考意義。

4 問題與展望

γ-PGA不僅在傳統(tǒng)的食品,農(nóng)業(yè),環(huán)境等領(lǐng)域表現(xiàn)出其重要的應(yīng)用價值,而且在醫(yī)藥臨床、復(fù)合材料、大分子自組裝等方面也展露其獨特作用。但現(xiàn)階段仍存在一些問題制約著γ-PGA的開發(fā)應(yīng)用。在生產(chǎn)方面:隨著γ-PGA應(yīng)用開發(fā)與深入推廣,γ-PGA的需求量越來越大,日益增長的需求量與落后的生產(chǎn)量之間的問題解決已迫在眉睫;在純度方面:現(xiàn)階段γ-PGA的分離純化效率較低,導(dǎo)致產(chǎn)品的純度不高,易含有其他蛋白等雜質(zhì),影響其應(yīng)用;在分子大小方面:γ-PGA分子量大小與其用途密切相關(guān),而現(xiàn)階段的生產(chǎn)難以做到分子量定級生產(chǎn),限制了γ-PGA的應(yīng)用范圍,增加了應(yīng)用難度。

面對上述的主要問題,國內(nèi)外學(xué)者正在以下方面開展相關(guān)研究:一方面尋求適合γ-PGA工業(yè)化生產(chǎn)的廉價原料,另一方面通過篩選、誘變高產(chǎn)菌株,特別是谷氨酸非依賴型合成菌,并對發(fā)酵條件進行優(yōu)化,提高產(chǎn)量。隨著對γ-PGA合成機制研究的深入和基因工程技術(shù)的成熟,傳統(tǒng)方法對γ-PGA產(chǎn)量的提高越來越有限,而通過對基因和代謝流的改造,如提高關(guān)鍵酶的活性、增加正向調(diào)控蛋白的濃度、敲除γ-PGA的降解基因等,將會發(fā)揮越來越重要的作用；進一步探索新的分離純化方法,探索開發(fā)新技術(shù),設(shè)計生產(chǎn)新的分離設(shè)備。在利用基因工程菌提高γ-PGA產(chǎn)量與質(zhì)量的同時,簡化純化工藝,大幅降低其分離成本；對γ-PGA分子量控制性機理的研究及其可控性生產(chǎn)工藝的設(shè)計,為實現(xiàn)γ-PGA的理性可控生產(chǎn),滿足應(yīng)用的特異性要求提供了新的方向;并在此基礎(chǔ)上,開發(fā)不同分子量γ-PGA的新功能,進一步拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。