聚谷氨酸（γ-PGA），又稱納豆菌膠、多聚谷氨酸，它是一種水溶性，生物降解，不含毒性，使用微生物發酵法製得的生物高分子。γ-PGA聚谷氨酸是一種有粘性的物質，在“納豆” ——發酵豆中被首次發現。γ-PGA聚谷氨酸是一種特殊的陰離子自然聚合物，是以α - 胺基( α -amino) 和γ - 羧基( γ -caboxyl ) 之間經醯胺鍵結(amide linkage) 所構成的同型聚醯胺(homo-polyamide)γ -PGA的分子量從5萬到2百萬道爾頓不等。
基本介紹
- 中文名：聚谷氨酸
- 英文名：POLY-L-GLUTAMIC ACID 2'000-15'000
- 別稱：納豆菌膠、多聚谷氨酸
- 化學式：L-Glu-(L-Glu)n-L-Glu
- 分子量：70-200萬單位
- CAS登錄號：25513-46-6
- EINECS登錄號：200-293-7
- 水溶性：水溶
- 外觀：白色粉末
- 套用：保水劑 ，重金屬離子吸附劑，以及藥物載體等
- 分子式：L-Glu-(L-Glu)n-L-Glu
英文同義,其他信息,特性,化妝套用,皮膚功能,食品套用,穀物、烘焙,油炸食品,茶飲料,冰淇淋,傳統食品,農業套用,種植套用,其他領域,
英文同義
POLY-L-GLUTAMIC ACID 15'000-50'000 SODIUM SALT;POLY-L-GLUTAMIC ACID 2'000-15'000;POLY-L-GLUTAMIC ACID 50'000-100'000SODIUMSALT;L-GLU-(L-GLU)N-L-GLU;alpha-l-glutamicacidpolymer;glutamicacidpolymer;l-gamma-polyglutamicacid;l-glutamicacid,homopolymer;l-glutamicacidpolymer;l-glutamicacipeptides;poly(alpha-l-glutamicacid);poly-l-glutamate;Polu-L-glutamic acid 2000-15000;G-poly glutamic aci
其他信息
CBNumber: CB2132778
γ-聚谷氨酸的由來
納豆是一種日本人經常食用的傳統黃豆發酵食品。經過發酵作用以後的納豆含有比黃豆本身更豐富的維他命(B2、B6、B12、E、K2)以及更易消化的蛋白質，此外納豆中還含有多種消化酵素以及對身體健康有幫助的特殊多糖(Levan)、血栓分解酵素(Nattokinase)以及γ–聚谷氨酸(γ–PGA)等，對於促進身體健康有極佳的效果，近年來相當流行食用納豆來增進身體的健康。
γ–PGA是組成納豆粘性膠體的主要成份，具有促進礦物質吸收的作用，目前，日本已將γ–PGA其列入促進礦物質吸收的保健成份表。γ-PGA特殊的分子結構，使其具有極強的保濕能力，添加γ-PGA於化妝品或保養品中，能有效地增加皮膚的保濕能力，促進皮膚健康。與公認的最具保濕能力的透明質酸(Hyaluronic acid, HA)相比，γ–PGA的保濕效果竟然超出其效果的2-3倍，為新一代的生物科技保濕成份。
聚谷氨酸的套用範圍
一，化妝品級、食品級：分子量70萬；
二，藥品級：分子量100萬；
三，水處理級：分子量150萬
四、土壤、植物調節劑級：分子量2萬以下。
土壤、植物調節劑級 聚谷氨酸
土壤級聚谷氨酸
土壤級聚谷氨酸γ–PGA（γ–聚谷氨酸）的化學結構
γ–PGA全名γ-Polyglutamic acid，是以左、右旋光性的谷氨酸為單元體，以γ-位上的醯胺鍵聚合而成同質多肽(Homo-polypeptide)，聚合度約在1,000-15，000之間。γ-(D,L)-PGA, γ-(D)-PGA, 和γ-(L)-PGA等統稱為γ-PGA 。γ–PGA在國際化妝品藥典上的命名為納豆膠（NATTO GUM），在歐盟、日本也稱為plant collagen, collagene vegetale, phyto collage。在中國則稱為納豆膠或多聚谷氨酸、聚谷氨酸。
聚谷氨酸（聚-γ-谷氨酸，英文 poly-γ-glutamic acid，簡稱PGA）是自然界中微生物發酵產生的水溶性多聚胺基酸，其結構為谷氨酸單元通過α-氨基和γ-羧基形成肽鍵的高分子聚合物。
分子量分布在100kDa到10000kDa之間。聚-γ-谷氨酸具有優良的水溶性、超強的吸附性和生物可降解性，降解產物為無公害的谷氨酸，是一種優良的環保型高分子材料，可作為保水劑、重金屬離子吸附劑、絮凝劑、緩釋劑以及藥物載體等，在化妝品、環境保護、食品、醫藥、農業、沙漠治理等產業均有很大的商業價值和社會價值。
從聚谷氨酸的發現至今僅有幾十年的歷史，聚谷氨酸的研究主要還是處於實驗室階段，主要包括對它性質研究，產生菌的改良和基因研究，發酵過程研究和提取提取純化過程研究，以及衍生物的生產和性質的研究。近幾年來，由於人們環境意識的增強和國家可持續發展戰略的要求，發展對環境友好材料和開發改善環境問題的產品成為一種產業上的趨勢，它也推動了聚谷氨酸產業化研究和探索的進程。進入本世紀，個別國際知名公司開始進行聚谷氨酸的生產和套用的研究，國內部分大學和研究所也積極開展了相關的研究，國內更有數家企業開始計畫聚谷氨酸的大規模生產。由於這些產業化研究的跟進，使得聚谷氨酸成為現階段最受人關注的生物製品之一。
聚谷氨酸水膠!特性
· 對人體和環境無毒可生物降解，生態友好型
· 水溶性，可得到無味清潔透明的溶液
· 易交聯形成後期擁有卓越性能的水凝膠
· 可製成鈉，鈣，鎂，氫型。
化妝套用
具有的保濕能力、添加量為0.05-0.1。
皮膚功能
γ–PGA | 玻尿酸 | 膠原蛋白 | |
來源 | 非動物性（納豆酸酵菌） | 非動物性（鏈球菌） | 動物性（深海魚皮） |
組成分子 | 單一胺基酸 | 雙糖類衍生物 | 三胺基酸 |
抗菌性 | ↗ | → | ↘ |
增進皮膚彈性 | ↗ | ↗ | → |
增進皮膚天然保濕能力 | ↗ | ↗ | ↗ |
親水性 | 強 | 強 | 弱 |
維持皮膚健康pH | 佳 | 佳 | 良 |
pH、熱穩定性 | 佳 | 佳 | 較差 |
成膜後觸感 | 乾燥、細膩、平滑 | 細膩、平滑 | 乾燥、細膩、提拉 |
皮膚表面水分流失 | ↘ | ↘ | → |
總結 | 優 | 優 | 優良 |
化妝品添加量 | 0.05-0.1 | ||
食品套用
穀物、烘焙
1．增加鈣及礦物質吸收
2．碎屑片較少
3．抗氧化、不易軟化、風味維持
4．口感佳、保存期限延長
5．使麵包烘焙後體積增加，富含水份，更膨鬆，有效防止變形。
6．改善“面體質地”、維持“面體形態”
油炸食品
1. γ -PG A 以 1/1000 的比例，與食品中的成份結合（例如油脂、脂肪酸、維生素、醇類），形成抗氧化劑，可避免在其加工時遭到破壞。
2. γ -PG A 可降低體脂堆積（避免油炸食物吃太多的缺點）
3. 保水，多汁
4.抗凍性佳（減少冷凍、解凍過程對質地的破壞）
茶飲料
1．鈉型γ-PGA會增加紅茶茶湯紅色度，鈣型則會些微降低。
2．鈉型γ-PGA皆能抑制紅茶茶乳的形成，其中以鈉型高分子效果最佳。
冰淇淋
1.γ-PGA為一親水性高分子,水分子可於分子表面形成薄膜,延緩冰晶的生長,使冰晶細小,分布均勻.
2. 改善冰淇淋口感 , 清爽而不餬口
3. 增加抗熔化性
4. 促進鈣質吸收
5. 具有類似微膠囊包覆香味的功能
傳統食品
豆乾 ---- 於前段大豆蛋白粉漿濃度 Be,14 時，添加 1/1000 ，可延長保存期限，增強咬勁。
原子粉、化工澱粉 ---- 添加 1/2500 ，保水、不離水、保存期延長，抗凍性佳。
蛋糕 ----- 對1kg麵粉,只添加1/3000,在 30oC 常溫保存,可延長48小時,且口感較添加海藻糖好(5%),質地也變的較綿密。(正常未添加任何東西之蛋糕,於8小時已稍有異味) 。
農業套用
γ-聚谷氨酸γ-PGA可以做為植物增產營養素
1、γ-聚谷氨酸γ-PGA Hydrogel及γ-PGA超強親水性與保水能力
漫淹於土壤中時，會在植株根毛表層形成一層薄膜，不但具有保護根毛的功能，更是土壤中養份、水份與根毛親密接觸的最佳輸送平台，能很有效率的提高肥料的溶解、存儲、輸送與吸收。阻止硫酸根、磷酸根、草酸根與金屬元素產生沉澱作用,使作物能更有效的吸收土壤中磷、鈣、鎂及微量元素。促進作物根系的發育，加強抗病性。
2、γ-聚谷氨酸γ-PGA Hydrogel及γ-PGA平衡土壤酸鹼值
對酸、鹼具有絕佳緩衝能力，可有效平衡土壤酸鹼值，避免長期使用化學肥料所造成的酸性土質。
3、γ-聚谷氨酸γ-PGA Hydrogel及γ-PGA可結合沉澱有毒重金屬
對Pb+2、Cu+2、Cd+2、Cr+3、Al+3、As+4等有毒重金屬有極佳的螯合效果。
4、γ-聚谷氨酸γ-PGA Hydrogel及γ-PGA可增強植物抗病及抗逆境能力
整合植物營養、土壤中的水活成份，可增強抵抗由土壤傳播的植物病原所引起的症狀。
5、促進增產
可使茶葉、瓜果、蔬菜等農產品快速增產，增產量可達10-20%。
種植套用
一、聚谷氨酸肥料增效劑在蔬菜種植中的套用
實驗時間：2010年3月-5月
實驗方法：主要在溫室大棚內進行聚谷氨酸肥料增效劑的小區試驗。此時實驗方法為將不同量的聚谷氨酸粗提物（南京工業大學提供）與肥料混合，然後將吸附有聚谷氨酸的肥料作為農作物的底肥施入，後期的田間管理同於該作物的日常管理。
實驗結果：聚谷氨酸對各作物有較為明顯的增產和節肥效果，其中沒有增產的試驗，聚谷氨酸處理的產量也與使用100%底肥的對照處理相當。結果見表1。
表1各種作物在使用聚谷氨酸後的增長效果
作物名稱 | 聚谷氨酸用量 | 減肥百分比 | 與對照相比增產率 |
小白菜 | 10g | - 40% | + 9.6% |
油菜 | 10g | - 50% | - 0.8% |
10g | 0 | +9.0% | |
番茄 | 10g | - 50% | + 14.5% |
30g | -50% | +25.3% | |
胡蘿蔔 | 30g | - 20% | - 0.7% |
50g | -20% | +1.1% | |
茼蒿 | 50g | 0 | + 7.9% |
50g | -50% | 0 |
二、聚谷氨酸肥料增效劑在水稻種植中的套用
實驗時間：2009年5月-8月
實驗方法：試驗作物為水稻空育131，插秧規格 30×10cm，每穴插秧株數：5-7株，插秧日期為 2008年5月23日。在每畝使用的肥料中摻混約75克的聚谷氨酸粗品，具體施肥量及結果見表2
實驗結果：水稻田間結果表明減肥20%的處理與對照相當，減肥40%的處理弱與對照，而不減肥增施聚谷氨酸的處理明顯好於對照。
表2聚谷氨酸節肥效果試驗田間調查數據（水稻）
序號 | 處理名稱 | 株高cm | 平方米 穴數 | 平方米 株數 | 平方米 分櫱數 |
1 | 當地常規施肥（純氮7kg/畝，P2O5 3kg/畝，K2O 2.5kg/畝） | 66 | 32 | 653 | 466 |
2 | 康大地30kg/畝，做基肥施入 | 65 | 32 | 661 | 501 |
3 | 康大地24kg/畝，做基肥施入 | 65 | 32 | 622 | 436 |
4 | 康大地18kg/畝，做基肥施入 | 63 | 32 | 587 | 407 |
註：聚谷氨酸摻混肥配方為：N 23.3%，P2O5 10%，K2O 17.3%，0.25% 聚谷氨酸（PGA）；處理1 常規施肥；處理二常規施肥增施PGA；處理三增施PGA並減肥20%；處理四增施PGA並減肥40%。
三、聚谷氨酸肥料增效劑在玉米種植中的套用
實驗時間：2009年6月-11月
實驗方法：試驗作物為玉米，處理一：每畝施氮肥10kg；處理二：每畝施氮肥10kg+5g聚谷氨酸；處理三：每畝施氮肥20kg；處理四：每畝施氮肥20kg+5g聚谷氨酸。施肥方式：氮肥與聚谷氨酸粗品摻混淋施。
實驗結果：處理二和處理四玉米株高分別較處理一提高了3.7%、5.6%，增產率如表3。同時對聚谷氨酸套用於玉米田間的經濟性進行了預算，以2008年在河北省秦皇島市東港鎮孫家莊村進行的玉米試驗測算，添加聚谷氨酸後可減少化肥使用量10%以上，玉米畝增產6%以上，畝投入11.25元，畝增效40元以上，結果見表4。
表3聚谷氨酸節肥效果試驗田間調查數據（玉米）
處理方式 | 處理一 | 處理二 | 處理三 | 處理四 |
產量/kg | 15 | 16.8 | 17.5 | 20 |
株高/cm | 161 | 167 | 171 | 170 |
與處理一相比增產率/% | 0 | 12% | 16.7% | 33.3% |
表4玉米種植中經濟性測算
處理 | 節肥（/%） | 基肥/kg | 節約成本（/元） | PGA增加成本（/元） | 組合增加成本（/元） | 畝增產（/%） | 畝增加收入（/元） |
I | 10 | 2.5 | -10 | 11.25 | +1.25 | 7.6 | 56.4 |
II | 20 | 5 | -20 | 11.25 | -8.75 | 6.5 | 48.58 |
註：玉米種植施基肥25kg複合肥，複合肥售價4000元/噸；試驗處理每畝增施PGA粗品30g，收穫時常規施肥畝產量530kg，減肥10%的畝產量570.3kg，減肥20%的畝產量564.7kg，經濟測算時玉米售價1.4元/kg，農業級PGA售價為150元/kg。
四、聚谷氨酸肥料增效劑在烤菸葉種植中的套用
實驗時間：2009年3月-7月
實驗方法：追肥期，通過在菸草專用肥中添加不同濃度的聚谷氨酸，考察對菸葉產量和品質的影響，試驗組（1畝）和對照組（1畝）播種以及田間管理都相同，試驗一組追肥期施用的是添加0.1%聚谷氨酸，試驗二組聚谷氨酸添加量為0.08%，試驗三組聚谷氨酸添加量為0.05%，對照組追肥施用的是普通肥料。
實驗結果：施用不同濃度聚谷氨酸的菸葉專用肥，菸葉產量、中上等煙率以及產值有明顯的提高，其中聚谷氨酸添加量為0.1%的菸葉專用肥效果最好，它使烤菸的產量提高了18.57%
表5不同聚谷氨酸添加量對烤菸產量的影響
處理 | 對照組 | 試驗一組 | 試驗二組 | 試驗三組 |
產量（kg/畝） | 150.5 | 178.45 | 169.85 | 158.1 |
增產率（%） | 18.57 | 12.86 | 5.04 | |
上等煙率（%） | 35 | 48 | 45 | 42.5 |
中等煙率（%） | 41 | 30 | 32 | 34 |
產值（元/畝） | 1000 | 1289 | 1200 | 1125 |
增值率（%） | 28.9 | 20 | 12.5 |
其他領域
γ- PGA及其衍生物的分子量不等從5萬到2百萬道爾頓不等，因此他們可廣泛的套用在食品工業、化妝品、保健、水處理、廢水處理、衛生用品、醫療以及水凝膠等領域。
· 水處理——重金屬的吸收劑或螯合劑。
· 廢水處理——生物高分子絮凝劑，可代替聚丙烯醯胺。
· 保健——有利於骨質疏鬆症者對鈣的吸收。
· 衛生用品——作為吸收劑用於嬰兒尿布，婦女衛生棉等。
· 醫藥——釋放藥物的載體，止血劑，軟組織填充劑。.
·比其他聚合物商品更具優勢：
· 谷氨酸是無毒，可生物降解和退化，對皮膚有營養成分的高端產品。
· 完全適用於所有的皮膚狀況，並提供優於HA（透明質酸）和膠原的持久的保濕效果
· 只需要很低的濃度，因此成本降低。
· γ- PGA衍生物具有良好的強度，透明度和彈性。
AquaDip可用於護膚產品、洗髮水、髮乳、剃鬚霜和口紅中。
生產流程
聚谷氨酸晶體