γ-聚谷氨酸（γ-PGA）是由微生物合成的一种胞外高聚物。它由谷氨酸单体通过γ-谷氨酰胺键聚合而成的一类均聚氨基酸,具有吸水性强、可降解、生物相容性强、无毒等优良特性,在工业、食品、医药、环境、农业、日化等行业都具有广阔的应用前景。γ-PGA作为一种高聚物,分子量是其重要的结构参数之一。在不同的实际应用中,需要γ-PGA的分子量也不相同,例如在医药行业,需要的是低分子量γ-PGA。微生物发酵所得的γ-PGA的分子量通常大于1000 kDa,不同的用途,需要γ-PGA的分子量也不同。因此控制γ-聚谷氨酸的分子量显得十分重要。目前获得低分子量γ-PGA的方法主要是通过发酵纯化后,再对γ-PGA进行处理。这种方式耗能费时。在发酵阶段直接降低产物分子量,是一种高效低成本生产低分子量γ-PGA的新方式。本研究以地衣芽胞杆菌（Bacillus licheniformis）ATCC9945a为发酵菌株,通过摇瓶发酵,从发酵时间、发酵温度、接种量、添加杀菌剂和不同金属盐中,筛选影响γ-PGA的产量和分子量的因素。利用生理分析、实时荧光定量PCR（RT-PCR）技术和酶活测定,探索在高浓度FeCl₃下,γ-PGA的产量提高,分子量降低的原因。结果:发现发酵时间、发酵温度、接种量、添加山梨酸钾、添加戊二醛和发酵培养基中Fe³⁺浓度变化对γ-PGA的产量和分子量产生影响。发酵时间从24-168 h,γ-PGA的产量依然不断增加,而分子量不断降低。接种量达到10%,γ-PGA的产量比接种量为1%和5%的高,且分子量下降的速度较快。发酵温度提高到42?C,γ-PGA的产量比30和37?C的高,且分子量下降的速度较快。发酵培养基添加山梨酸钾,浓度为0.0005-0.01 g/L,添加量越大,发酵所得γ-PGA分子量越低,并且γ-PGA的产量也越低。发酵至48 h,添加0.001 g/L戊二醛,也能发酵获得低分子量γ-PGA,但γ-PGA只有25.32±1.49 g/L,比没添加的下降了13%。当FeCl₃浓度为7.4 mmol/L时,γ-PGA分子量达到3.18±0.3×10⁵ Da,比培养不含FeCl₃的下降了76%。当培养基中FeCl₃浓度从0提高到7.4 mmol/L时,γ-PGA的产量从17.36±3.51 g/L提高到24.32±1.73 g/L。同时发现FeCl₃浓度为7.4 mmol/L时,菌体对碳源的利用率提高,合成酶基因pgs A、pgsB、pgsC和降解酶基因ggt、cwlO表达量提高。发酵中的γ-谷氨酰转肽酶（GGT）的酶活也提高了。添加CoCl₂、CuCl₂和ZnCl₂都不会使γ-PGA产量提高和分子量降低。而发酵培养基中CaCl₂、MgSO₄和MnSO₄的浓度变化,对γ-PGA产量和分子量影响不明显。发酵培养基中K₂HPO₄的浓度变化,对γ-PGA分子量影响不明显,但K₂HPO₄的浓度降低,γ-PGA产量也随着下降。结论:从本研究结果所得,通过增加培养中FeCl₃浓度、延长发酵时间,提高发酵温度和接种量,可以在发酵阶段直接获得低分子量的γ-PGA。高FeCl₃浓度,能提高菌体对碳源的利用率和合成酶基因pgsA、pgsB、pgsC表达量,这可能是导致γ-PGA产量提高的原因。同时高浓度FeCl₃,也能提高降解酶基因ggt和cwlO表达量,这可能是导致γ-PGA分子量降低的原因。研究得出,γ-PGA产量和分子量的改变是Fe³⁺所引起的。本研究为为进一步扩大直接发酵生产低分子量γ-PGA奠定了基础。