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γ-聚谷氨酸是一种水溶性的、生物可降解的、无毒可食的高分子材料,其广泛应用于食品、医药及化妆品等领域。为了提高γ-聚谷氨酸的单位产量,降低γ-聚谷氨酸的生产成本,对其发酵工艺进行了研究,为了进一步拓宽γ-聚谷氨酸的应用领域,研究了其在缓释载体方面的应用。利用枯草芽孢杆菌进行发酵生产,制得含有γ-聚谷氨酸的发酵液,再以乙醇作为沉淀剂提取发酵液中的γ-聚谷氨酸。通过单因素实验和响应曲面分析方法优化发酵培养基成分和发酵条件,使用Design-Expert7.0软件处理实验数据并优化得到一组最佳发酵工艺蔗糖44.9g/L、氮源(牛肉膏+蛋白胨)7.1g/L、谷氨酸钠51.1g/L,K2HPO41.8g/L,MgSO40.3g/L, pH值7.5；培养条件是：发酵时间24.5h、摇床转速240r/min、接种量5.9%时,培养温度40℃。在最优工艺条件下得到γ-聚谷氨酸的产量为41.6g/L,比优化前提高了32.9%。以γ-聚谷氨酸和明胶为原料制备一种新型、可生物降解、可食用的纳米粒,该纳米粒制备是采用阴离子聚合物和阳离子聚合物在常温常压下自组装法反应生成的。首先采用Plackett-Burman实验设计筛选出对纳米粒的性质影响较大的三个因素,分别是Y-聚谷氨酸浓度、明胶浓度和明胶pH。然后采用Box-Behnken实验设计对这三个因素进行优化,最佳条件为γ-聚谷氨酸的浓度为0.7g/L,明胶的浓度0.5g/L,明胶的pH为3.0,在此条件下制备得到的纳米粒平均粒径为189.2nm,平均Zeta-电位为36.3mV。以Y-聚谷氨酸和明胶为原料、利福平为模型药物制备缓释型纳米粒。当利福平浓度为0.75g/L,乙醇添加量为5g时制得的含有药物的纳米粒平均粒径为335.7nm,峰强度为98.2%,Zeta-电位为17.3mV,PDI为0.237。其包封率和载药量分别为51.5%和17.2%。该药物纳米粒在模拟胃环境中的释放行为能用Higuchi方程(Mt/M24=0.0409t1/2+0.1005,R2=0.9785)与Peppas方程(Mt/M24=0.075t0.8664, R2=0.9892)进行很好的拟合。以γ-聚谷氨酸和明胶为原料、水油型性桂花香精为模型香精制备缓释型纳米粒,乳化剂吐温80的添加量为0.15g,香精添加量为0.15g/L,乳化时间为30min,搅拌速度为400r/min。以此条件制备香精与Y-聚谷氨酸溶液乳化液与明胶溶液反应制备包覆香精的纳米粒,此纳米粒的粒径为378.6nm,峰强度93.4%,PDI值为0.273,Zeta-电位为16.8mV。对样品进行热重分析证明香精确实被包覆,利用电子鼻对产品进行缓释性能测定,证明桂花香精缓释型纳米粒在室温下具有明显的缓释效果。利用响应面方法优化培养基成分是一种切实可行的提高Y-聚谷氨酸产量的方法,γ-聚谷氨酸和明胶在常温常压下进行自组装制得的纳米粒可以作为药物载体或香精载体。