ε聚赖氨酸的用途及研究进展
聚赖氨酸研究进展

② 贾士儒[26] 等根据 ε-PL 分子质量大小开发了一种利用多级膜分离 技术纯化 ε-PL 的方法,获得了分子质量分布在 2 ~ 5 kDa 的 εPL;
③ 周斌[27] 等建立了离子交换树脂和膜浓缩技术相结合的方法用于 εPL 的提取。
2 ε-PL 提取工艺路线的初步建立
ε-PL 各项参数指标:
[3] Shima S, MATSUOKA H, IWAMOTO T, et al. Antimicrobial action of. EPSILON.-polyL-lysine[J]. The Journal of antibiotics, 1984, 37(11): 1449-1455.
[4] Vaara M, Vaara T. Polycations sensitize enteric bacteria to antibiotics[J]. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 1983, 24(1): 107-113.
➢ ε-聚赖氨酸 总收率:51.2% ➢ 蛋白去除率:98.8% ➢ 氯含量:19.1% ➢ 灰分:3.2% ➢ 蛋白含量:2.5% ➢ 产品纯度:88.6% ➢ 聚合度:28.4
参考文献:
[1] Itzhaki R F. Colorimetric method for estimating polylysine and polyarginine[J]. Analytical biochemistry, 1972, 50(2): 569-574.
ε-聚赖氨酸抑菌机制及其在肉类保鲜中的应用

肉制品营养丰富、水分含量高,在加工、运输和贮存过程中极易受到微生物的污染,引起腐败变质,不仅降低其感官品质和营养价值,带来巨大经济损失;还易引发食物中毒,危害人体健康。
因此,寻求绿色、安全、有效的保鲜技术已成为肉制品加工领域的研究热点。
ε-聚赖氨酸(ε-PL)是一种天然抗菌肽,抑菌谱广、稳定性强,同时兼具生物可降解性高、安全性好等优势,且已被美国、日本、韩国和中国等多个国家批准为食品防腐剂,在食品保鲜和防腐领域极具开发潜力。
我国ε-PL的工业化生产已初具规模,但产品用途较为单一,存在开发不足、产品同质化等问题。
近年来,采用ε-PL与其他防腐抑菌剂及成膜材料复配制备复合膜已成为防腐保鲜技术的研究趋势,极有可能成为未来ε-PL应用研究的新方向。
本文主要针对ε-PL的抑菌保鲜应用研究进行综述,着重探讨ε-PL的抑菌机制及其多种复合膜在肉类保鲜领域的应用新进展,以期为ε-PL的高值化开发利用和肉制品的绿色、高效保鲜提供参考。
摘要:肉制品营养丰富,但极易腐败变质,亟需寻求绿色、高效的保鲜技术。
ε-聚赖氨酸是一种天然抗菌肽,具有抑菌活性高、稳定性强、生物降解性高、安全性好等优点,在食品保鲜和防腐领域极具开发潜力。
目前,基于ε-聚赖氨酸与成膜材料联合制备的复合膜已成为防腐保鲜技术的研究热点。
首先,综述了ε-聚赖氨酸的基本性质、抑菌活性及抑菌机制;其次,探讨了ε-聚赖氨酸对肉制品品质的系统影响;最后,重点介绍了ε-聚赖氨酸与蛋白质、多糖、聚乙烯醇等制备的复合膜特性及其在肉制品保鲜中的应用进展。
结论ε-PL作为天然、高效的抗菌肽,在肉制品的绿色加工及安全控制领域具有极大的开发利用潜力。
ε-PL能够通过破坏细胞膜结构与功能、抑制菌体能量代谢、引起DNA损伤等诱导致腐微生物死亡,进而有效抑制肉制品的腐败变质,延长货架期。
随着对ε-PL研究及应用的深入,基于ε-PL制备的食品包装膜已受到广泛关注。
相较于利用单一ε-PL作为保鲜剂,将其与蛋白、多糖、聚乙烯醇等联合制备的复合膜可以达到更为理想的肉制品保鲜效果。
ε-聚赖氨酸的生物合成及在食品保藏中应用

ε-聚赖氨酸的生物合成及在食品保藏中应用聚赖氨酸是一种天然产生的多肽,由α-酮戊二酸和-L-酪氨酸通过聚酶催化反应合成。
聚赖氨酸在食品保藏中广泛应用,可以作为一种天然的防腐剂,具有抗菌、抗氧化和抗串味作用。
本文将详细介绍聚赖氨酸的生物合成过程,并探讨其在食品保藏中的应用。
聚赖氨酸的生物合成聚赖氨酸的生物合成主要经历两个发酵步骤——第一步是α-酮戊二酸的发酵产生L-酪氨酸,第二步是L-酪氨酸以Oligomer Transferase酶为催化剂,通过酯键连接形成聚赖氨酸。
首先,在聚赖氨酸的生物合成中,α-酮戊二酸发酵产生L-酪氨酸。
这个步骤中,微生物利用葡萄糖或其他可发酵的底物,在发酵培养基中生长,并产生α-酮戊二酸。
在适宜的条件下,α-酮戊二酸被还原为了L-酪氨酸。
这个过程主要经历了氧化、还原、酯化等一系列化学变化。
第一步产生的L-酪氨酸是聚赖氨酸的前体,接下来需要通过聚酶催化反应实现酯键的形成,合成聚赖氨酸。
聚酶是一种特殊的酶,它能够将L-酪氨酸分子之间的羧基与氨基通过酯键连接起来,形成一个长链状的多肽结构。
这个酯键的形成过程需要合适的温度和pH条件,以及合适的酶催化剂。
在细菌中,发酵过程常常依赖于外源添加的酶催化剂。
常见的酶催化剂有Oligomer Transferase家族,它们能够催化L-酪氨酸的聚合反应。
通过这样的酶催化反应,一系列的酯键连接被形成,从而形成聚赖氨酸的链状结构。
聚赖氨酸的链状结构长度不定,可以根据需要进行调整。
聚赖氨酸的应用聚赖氨酸在食品保藏中应用广泛,主要是因为它具有抗菌、抗氧化和抗串味的作用。
首先,聚赖氨酸具有良好的抗菌作用。
由于聚赖氨酸分子具有多个氨基,可以与微生物细胞壁中的负电荷结合,从而破坏微生物细胞的完整性,抑制微生物的生长和繁殖。
因此,聚赖氨酸可以被应用于食品中,抑制食品中的细菌、真菌和酵母等微生物的生长,延长食品的保质期。
其次,聚赖氨酸对食品的抗氧化作用非常明显。
ε-聚赖氨酸在食品中应用的研究进展

ε-聚赖氨酸在食品中应用的研究进展李昆仑1,李江阔1,张鹏2,张平1(1.国家农产品保鲜工程技术研究中心(天津)天津市农产品采后生理与贮藏保鲜重点实验室,天津300384;2.沈阳农业大学食品学院,沈阳110161)目前,在食品添加剂市场上使用的防腐剂种类很多,但大部分是人工合成防腐剂。
因此类防腐剂受pH 影响,只有在酸性条件下才能发挥作用,如山梨酸及其钾盐,苯甲酸及其钠盐等,均属化学防腐剂,对人体有一定的毒副作用。
而占比重很小的天然防腐剂又存在着抗菌谱窄、效率低、防腐作用不明显等弊端。
因此,研发抗菌谱广、抗菌性强、安全无毒、受pH 影响小的天然食品防腐剂已经成为世界各国食品科技工作者的研究重点。
1977年,S Shima 和H Sakai 从土壤中分离出可以产生ε-聚赖氨酸(ε-PL)的Streptomyces albu -lus 346,1982年又证实这种聚合物是由L-赖氨酸组成。
聚赖氨酸是赖氨酸α位的羰基和β位氨基结合的聚合物。
后来ε-聚赖氨酸(ε-PL)被证实有广谱抗菌性,对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌均有抑制作用,对细菌的最小抑制浓度(MIC )小于100μg/mL ,对真菌的抑制浓度略高,并且在高温、酸、碱条件下都稳定存在。
ε-PL 作为新型天然防腐剂,已于2003年10月被FDA 批准为安全食品添加剂,在日本已实现工业化生产,并进入了市场。
但是在我国ε-PL 还处于试验研究阶段,有待于进一步研究与探索。
1ε-PL 理化性质1.1化学结构由S.albulus 生产的ε-PL 由25~35个L-赖氨酸作者简介:李昆仑(1982—),男,汉族,天津人,研究实习员,主要从事农产品安全与贮运保鲜研究工作。
Advance in Research on Antimicrobial Property and Application of ε-PLLI Kun-lun 1,LI Jiang-kuo 1,ZHANG Peng 2,ZHANG Ping 1(1.Tianjin Key Laboratory of Postharvest Physiology and Storage of Agricultural Products,National Engineering and Technology Research Center for Preservation of Agriculture Products,Tianjin 300384,China ;2.College of FoodScience,Shenyang Agricultural University,Shenyang 110161,China)Abstract :As a kind of natural food preservative,ε-poly-L-lysine (ε-PL)on its physical chemistry characters,antimi -crobial activities and mechanism were introduced and its application and development were reviewed in this paper.Key words :ε-pl;preservative;antimicrobial activities;application摘要:介绍了ε-聚赖氨酸(ε-PL )的理化性质、抑菌及抗菌特性,阐述其作为食品添加剂在食品加工中的应用与发展前景。
ε-聚赖氨酸的生物合成及在食品保藏中应用

ε-聚赖氨酸的生物合成及在食品保藏中应用ε-聚赖氨酸(Polylysine)是一种由赖氨酸单元组成的多肽,具有优异的抗菌和抗氧化性能。
它的生物合成过程相对简单,可以通过微生物发酵生产,被广泛应用于食品保藏中。
ε-聚赖氨酸的生物合成是通过菌种发酵产生的。
一般通过选择性培养基和发酵条件的调控,可使菌种在培养基中合成大量的ε-聚赖氨酸。
目前常用的生产菌种主要有放线菌属和芽孢杆菌属。
放线菌属菌种产生的ε-聚赖氨酸在分子量上较大,分子量通常在1,000至10,000之间;而芽孢杆菌属菌种产生的ε-聚赖氨酸分子量相对较小,分子量通常在1,000以下。
在发酵过程中,菌种通过代谢途径将赖氨酸单元聚合成ε-聚赖氨酸多肽,最终以胞外分泌的方式释放到培养基中。
ε-聚赖氨酸在食品保藏中有着广泛的应用。
首先,由于其良好的抗菌性能,它可以作为一种天然的食品防腐剂。
ε-聚赖氨酸可以抑制食品中的细菌、酵母菌和霉菌的生长繁殖,有效地延长食品的保鲜期,减少食品腐败和变质的可能性。
其次,ε-聚赖氨酸还可以作为一种抗氧化剂,延缓食品氧化反应的发生,防止食品中的脂肪酸和维生素等营养物质受到氧化破坏,保持食品的色泽、香味和营养价值。
此外,ε-聚赖氨酸还可以提高食品的质感和口感,增加食品的流动性和黏稠度,改善产品的品质。
ε-聚赖氨酸的应用不仅局限于食品保藏领域,还可以广泛应用于其他领域。
例如,ε-聚赖氨酸可以用作医药领域的药物载体,通过将药物与ε-聚赖氨酸结合,提高药物的稳定性和生物利用度。
此外,ε-聚赖氨酸还可以用于化妆品领域,作为一种天然的保湿剂和护肤剂,改善肌肤的保湿性能和弹性。
总结而言,ε-聚赖氨酸是一种由赖氨酸单元组成的多肽,通过微生物发酵生产。
它具有良好的抗菌和抗氧化性能,在食品保藏中被广泛应用。
此外,ε-聚赖氨酸还具有其他领域的应用潜力,如药物载体和化妆品成分等。
随着对食品安全和品质要求的不断提高,ε-聚赖氨酸的应用前景将更加广阔,有望成为食品工业中的重要功能性成分。
ε聚赖氨酸的用途及研究进展

ε-聚赖氨酸的用途及研究进展摘要:本文从ε-聚赖氨酸的觉察、性质和用途、ε-聚赖氨酸产生菌的挑选和生物合成机理的研究、改造和发酵生产做了简单介绍,让读者从以上几方面综合了解了ε-聚赖氨酸的各个用途和国内研究进展现状。
关键字:ε-聚赖氨酸、生物合成、用途、食物防腐、研究进展1 引言ε-聚赖氨酸的用途很普遍,例如能够作为广谱食物防腐剂,作为药物载体、作为细胞融合中的促融剂、作为人工合成抗原的载体、化妆品中的增白剂等。
ε-聚赖氨酸作为食物防腐剂,具有广谱、高效、无毒、受pH值阻碍小等特点,这些特点是目前普遍利用的各类防腐剂所欠缺的,符合食物防腐剂的进展要求。
目前利用的食物防腐剂主若是人工合成防腐剂,找到一种抗菌谱广、高效、无毒、不受pH值阻碍的防腐剂是食物工业迫切需要解决的一个问题。
2 ε-聚赖氨酸的觉察1977年日本学者和H.Sakai在从微生物中挑选Dragendo~Positive(简写为DP)物质的进程中,觉察一株放线菌No.346能产生大量而稳固的DP物质,通过对酸水解产物的分析及结构分析,证明该DP物质是一种含有25—30个赖氨酸残基的同型单体聚合物,称为ε-多聚赖氨酸(ε- PL)。
ε-聚赖氨酸由赖氨酸单体组成,进入人体后能够完全被消化吸,不但没有任何毒副作用,而且能够作为一种赖氨酸的来源;另外,ε-聚赖氨酸的抗菌谱广,对革兰阳性和革兰阴性细菌、酵母、霉菌&、病毒等都有明显的杀灭作用;抑菌效率高,在浓度很低时就起作用;它还不受食物pH值的阻碍。
ε-聚赖氨酸在日本已经作为食物防腐剂普遍利用,而活着界范围内也只有日本才有这种产品。
研究开发这种新型食物防腐剂具有十分重要的理论意义和应用价值。
可是,从1977年觉察ε-聚赖氨酸开始直到2002年为止关于菌种的挑选和生物合成机理的研究一直没有取得冲破,尽管通过对菌种的诱变和操纵发酵条件,目前已经能够取得较高的ε-聚赖氨酸产量,可是这些研究都不是定向的。
ε-聚赖氨酸及培养基影响其生物合成的研究进展

Re s e ar c h a d v a n c e s i n E— p o l y—L—l y s i n e an d e f f e c t s o f c u l t u r e me d i um O n i t s b i o s y n t h e s i s
WAN G Gu o - l i a n g ,WAN G J i n - z h i ,HA N We n - j i n g ,F AN C h u n - y a n,
TANG Ho ng - g e, ZHANG Gu o- f e ng
( N a t i o n a l E n g i n e e r i n g R e s e a r c h C e n t e r o f C o r n D e e p P r o c e s s i n g ,C h a n g c h u n 1 3 0 0 3 3 )
B e s i d e s , 8一P L i s w a t e r s o l u b l e ,b i o d e g r a d a b l e ,e d i b l e,c a t i o n i c a n d n o n t o x i c . Du e t o t h e s e p r o p e r t i e s , 8一P 『 J a n d i t s d e r i v a t i v e s h a v e a b r o a d r a n g e o f a p p l i c a t i o n s s u c h a s f o o d p r e s e r v a t i v e s ,d i e t a r y a g e n t ,b i o d e g r a d a b l e i f b e r s ,e mu l —
ε-聚赖氨酸-壳寡糖共轭体美拉德反应

ε-聚赖氨酸-壳寡糖共轭体美拉德反应以ε-聚赖氨酸-壳寡糖共轭体美拉德反应为标题,本文将探讨该反应的原理、应用和研究进展。
一、引言ε-聚赖氨酸(ε-polylysine,ε-PL)是一种天然产物,具有广泛的生物活性和应用前景。
壳寡糖(chito-oligosaccharides,COS)是壳聚糖的降解产物,具有良好的生物相容性和生物活性。
将ε-聚赖氨酸与壳寡糖进行共轭,可以构建出新型的聚合物,拓展了ε-聚赖氨酸和壳寡糖的应用领域。
二、ε-聚赖氨酸-壳寡糖共轭体的制备方法ε-聚赖氨酸-壳寡糖共轭体的制备主要通过美拉德反应实现。
美拉德反应是一种常用的化学反应,通过胺基与醛基的反应形成偶联产物。
在ε-聚赖氨酸-壳寡糖共轭体的制备中,首先需要将ε-聚赖氨酸与醛基化合物反应,得到ε-聚赖氨酸的醛基化产物。
然后将壳寡糖与醛基化合物进行美拉德反应,最终得到ε-聚赖氨酸-壳寡糖共轭体。
三、ε-聚赖氨酸-壳寡糖共轭体的应用1. 抗菌活性:ε-聚赖氨酸具有很强的抗菌活性,而壳寡糖也具有一定的抗菌活性。
将两者共轭后,可以进一步增强杀菌效果,对抗耐药菌具有潜在的应用价值。
2. 药物缓释:ε-聚赖氨酸-壳寡糖共轭体可以作为药物缓释系统的载体,将药物包裹在共轭体中,通过控制共轭体的释放速率,实现药物的缓慢释放,提高药效和降低副作用。
3. 生物材料:ε-聚赖氨酸-壳寡糖共轭体具有良好的生物相容性和生物可降解性,可以用作生物材料的制备。
例如,可以制备出具有良好生物黏附性的材料,用于组织工程和重建等领域。
四、研究进展近年来,对ε-聚赖氨酸-壳寡糖共轭体的研究逐渐增多。
研究人员通过改变反应条件、调节共轭体的结构,进一步改善了共轭体的性能。
例如,可以通过调节ε-聚赖氨酸和壳寡糖的比例,控制共轭体的抗菌活性和药物缓释性能。
同时,研究人员还对共轭体的生物降解性能进行了深入研究,为其在生物医学领域的应用提供了理论基础。
五、总结ε-聚赖氨酸-壳寡糖共轭体是一种具有潜在应用前景的聚合物。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
ε-聚赖氨酸的用途及研究进展
摘要:本文从ε-聚赖氨酸的发现、性质和用途、ε-聚赖氨酸产生菌的筛选和生物合成机理的研究、改造以及发酵生产做了简单介绍,让读者从以上几方面综合了解了ε-聚赖氨酸的各个用途和国内研究发展现状。
关键字:ε-聚赖氨酸、生物合成、用途、食品防腐、研究进展
1 引言
ε-聚赖氨酸的用途很广泛,例如可以作为广谱食品防腐剂,作为药物载体、作为细胞融合中的促融剂、作为人工合成抗原的载体、化妆品中的增白剂等。
ε-聚赖氨酸作为食品防腐剂,具有广谱、高效、无毒、受pH值影响小等特点,这些特点是目前普遍使用的各种防腐剂所欠缺的,符合食品防腐剂的发展要求。
目前使用的食品防腐剂主要是人工合成防腐剂,找到一种抗菌谱广、高效、无毒、不受pH值影响的防腐剂是食品工业迫切需要解决的一个问题。
2 ε-聚赖氨酸的发现
1977年日本学者S.Shima和H.Sakai在从微生物中筛选Dragendo~Positive(简写为DP)物质的过程中,发现一株放线菌No.346能产生大量而稳定的DP物质,通过对酸水解产物的分析及结构分析,证实该DP物质是一种含有25—30个赖氨酸残基的同型单体聚合物,称为ε-多聚赖氨酸(ε- PL)。
ε-聚赖氨酸由赖氨酸单体组成,进入人体后可以完全被消化吸,不但没有任何毒副作用,而且可以作为一种赖氨酸的来源;另外,ε-聚赖氨酸的抗菌谱广,对革兰阳性和革兰阴性细菌、酵母、霉菌&、病毒等都有明显的杀灭作用;抑菌效率高,在浓度很低时就起作用;它还不受食品pH值的影响。
ε-聚赖氨酸在日本已经作为食品防腐剂广泛使用,而在世界范围内也只有日本才有这种产品。
研究开发这种新型食品防腐剂具有十分重要的理论意义和应用价值。
但是,从1977年发现ε-聚赖氨酸开始直到2002年为止对于菌种的筛选和生物合成机理的研究一直没有取得突破,尽管通过对菌种的诱变以及控制发酵条件,目前已经可以获得较高的ε-聚赖氨酸产量,但是这些研究都不是定向的。
直到2002年以后,有关ε-聚赖氨酸产生菌的筛选,以及生物合成机理的研究才取得突破。
3 ε-聚赖氨酸的性质和用途
ε-聚赖氨酸在日本已经作为食品防腐剂广泛使用,它抗菌作用强,低浓度就有明显的抗菌作用;抗菌谱广,对革兰阳性和革兰阴性细菌、酵母、霉菌、病毒等都有明显的杀灭作用;同时聚赖氨酸也具有一定的抗噬菌体的能力,刘慧等利用圆滤纸片抑菌试验法研究了聚赖氨酸单独作用及其与醋酸混合使用时对微生物的抑制效果,表明,聚赖氨酸对革兰阳性的微球菌,保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌,革兰阴性的大肠杆菌、沙门氏菌以及酵母菌的生长有明显抑制效果;聚赖氨酸与醋酸复合试剂对枯草芽胞杆菌有明显抑制作用。
ε-聚赖氨酸的热稳定性高,聚赖氨酸的水溶液在80℃处理60min、100℃处理30min、120℃处理20min对大肠杆菌的最小抑制浓度不变;刘慧等的实验也表明经高温处理后的聚赖氨
酸对微球菌仍有抑菌活性。
ε-聚赖氨酸抑菌的最适pH为5~8,pH范围正是其他常见食品防腐剂如苯甲酸、山梨酸等不起作用的范围,也是多数食品的pH范围。
ε-聚赖氨酸无毒,Hiraki J等以老鼠为实验对象研究了,ε-聚赖氨酸的药物动力学和代谢途径,摄入高达5g/kg时无死亡;在细菌回复突变实验中,也没有发现,ε-聚赖氨酸有诱变作用。
因此他们认为,ε-聚赖氨酸作为食品防腐剂是安全的。
聚赖氨酸由于其抗菌性和安全性已广泛应用到食品工业的各个领域,但是,ε-聚赖氨酸易于与食品中的蛋白质、酸性多糖等成分相互作用,导致抗菌活性丧失,因此,ε-聚赖氨酸目前主要用于淀粉含量较高的食品的防腐中。
ε-聚赖氨酸用于食品防腐时,可单独使用或与其他食品添加剂配合使用。
常用的食品添加剂有甘氨酸、酒精、醋、磺酸月桂脂。
复配使用可大大提高ε-PL的防腐性能。
例如,当ε-聚赖氨酸与甘氨酸复配用于浓缩牛奶的防腐时,可观察到协同抑菌效果,使添加到食品中的防腐剂的总量得以降低。
ε-聚赖氨酸在工业食品应用中的一个实际问题是ε-聚赖氨酸与蛋白或酸性多糖相互作用,可能导致其抗菌活性的丧失。
而且,其乳化能力较差,其应用基本局限于淀粉类食品。
近来,利用美拉德反应将ε-聚赖氨酸与葡聚糖共价结合以提高其乳化能力,所得到的PL-葡聚糖优于那些商业化的乳化剂葡萄糖-脂肪酸酯和聚甘油酯,特别是在中性pH值范围内其乳化能力极佳,在高盐浓度下(1.0M)、pH>7时其乳化能力不受影响。
而且,PL-葡聚糖几乎完全保留了ε-聚赖氨酸的初始抗菌能力,因此,PL-葡聚糖在食品加工可用作功能食品添加剂,即乳化剂和抗菌剂。
ε-聚赖氨酸还可以作为化妆品的增白剂药物载体等。
4 ε-聚赖氨酸产生菌的筛选和生物合成机理的研究
ε-聚赖氨酸产生菌的筛选和生成合成机理的直到2003年以前,有关生物合成ε-聚赖氨酸的研究,一直有两个问题没有很好地得到解决:(1)对于ε-聚赖氨酸产生菌的筛选一直没有理想的方法,所以一直不能进行大规模筛选;对于ε-聚赖氨酸的生物合成机理一直没有搞清楚。
直到2002年,日本学者Masanobu Nishikaw找到了一种颇为有效的筛选方法,通过在培养基中加入一种酸性染料PolyR-478,可以在ε-聚赖氨酸产生菌的菌落周围看到明显的颜色变化,因而可以进行大规模筛选,克服了盲目性。
Masanobu Nishikaw采用这种方法,对各地土壤样品进行了大规模的筛选,获得了许多可以产生,ε-聚赖氨酸的菌株,并且发现这些菌株大部分属于链霉菌。
2002年,Mitsuaki Kito等人发现在Streptomyces albulus以及另外一些产生ε-聚赖氨酸的菌株中,如Streptomyces virginiae IFO 12827和Streptomyces norsei IFO15452等,它们的细胞膜上紧密吸附着一种降解ε-聚赖氨酸的酶,该酶是一种外切酶,由N-末端依次切下一个赖氨酸残基。
这一现象提示细胞膜上存在的降解ε-聚赖氨酸的酶与细胞产生ε-聚赖氨酸的活性之间存在着相关关系。
在2003年,对于ε-聚赖氨酸生物合成机理的研究取得突破,Takahiro Kawai等将Streptomyces albulus的细胞破碎后离心去除细胞碎片,上清液经先后2次高速离心分级,和一次离子交换柱层析后,得到了催化活性较强的组分,这一组分可以在细胞外以赖氨酸为底物催化合成ε-聚赖氨酸。
这一研究表明,ε-聚赖氨酸不是在DNA指导下转录出mRNA,再以mRNA为模版通过核糖体的翻译作用合成的,而是通过细胞内的某一种或者某几种酶催化合成。
该研究还阐明了催化合成,ε-聚赖氨酸的酶促反应条件,发现合成作用需要ATP
参与,并且需要以Mg2 为辅助因子,但是,该研究没有得到纯化的酶。
5 ε-聚赖氨酸的产生菌的改造以及发酵生产
后来,一些学者又通过各种方法对Streptomyces albulus进行改造,并通过控制pH等发酵条件,显著提高了ε-聚赖氨酸的产量,达到48.3g/L。
通过发酵的方法生产ε-聚赖氨酸,只需采用普通的糖类(麦芽糖、淀粉糖浆、蔗糖、葡萄糖、糖蜜等)、无机氮源和一些盐类作培养基即可,不需要添加任何昂贵的成分;提取分离也较为简便,因此,生产成本较低。
目前在日本,ε-聚赖氨酸作为防腐剂已经在食品中广泛使用,而在世界范围内也只有日本才有这种产品。
6 ε-聚赖氨酸的国内研究现状
目前在国内关于生物合成ε-聚赖氨酸的研究才刚刚起步,天津科技大学的贾士儒等,采用5L自控式发酵罐研究了发酵过程中搅拌转速和pH对菌体细胞形态以及ε-聚赖氨酸产量的影响,发现搅拌转350r/min和控制pH4.0时可获得最大的ε-聚赖氨酸产量2.95g/L,菌体量9.33g/L。
但是目前国内还没有产品,关于ε-聚赖氨酸的合成机理的研究也是空白的。
如果能够筛选得到一株ε-聚赖氨酸的产生菌,并找到催化合成ε-聚赖氨酸的酶,进一步阐明它的生物合成机理,就可以运用基因工程手段对菌种进行定向改造,大幅度地提高产量,其理论和应用价值都将是十分显著的。
参考文献
1王晓丹,杨玉红,李云雷,陈红漫.多聚赖氨酸产生菌的分离鉴定及其生物活性的研究[J];食品与发酵工业;2007年01期
2 朱宏阳,徐虹,吴群,陈玮玮.ε-聚赖氨酸生产菌株的筛选和鉴定[J];微生物学通报;2005年05期
3 王明明,张慧莉,王军节.ε-聚赖氨酸产生菌菌种选育的研究进展[J];北京农业;2011年03期
4 史应武,娄恺,李春.ε-聚赖氨酸的生物合成与降解及其应用研究进展[J];中l国农业科学;2009年03期。