柠檬酸对聚赖氨酸和聚二氨基丙酸联产的调控作用研究

论文总字数：10966字

摘 要

ε-聚赖氨酸（ε-PL）是由白色链霉菌（Streptomyces albulus PD-1）生成的L-赖氨酸聚合物，它具有良好的抑菌性、耐热性、溶解性、稳定性且安全无毒等性质。聚二氨基丙酸（PDAP）为ε-PL发酵过程中的副产物，也具有抑菌效果。当前ε-PL的应用价值高于PDAP，因此抑制PDAP的合成，促进ε-PL的合成具有重要意义。本论文对柠檬酸调控ε-PL和PDAP的联产进行了初步研究。实验证明外源添加柠檬酸的浓度为4 g/ L 时效果最佳，在补料发酵中，添加柠檬酸后，ε-PL浓度从21.7 g/ L上升至29.7 g/ L ，同时，PDAP的浓度从4.8 g/ L下降到3.2 g/ L ，本研究表明外源添加4 g/L柠檬酸，对ε-PL和PDAP联产调控效果显著。

关键词：ε-聚赖氨酸，聚二氨基丙酸，白色链霉菌，代谢调控

Abstract：ε -Polysine (ε -PL) is a L- Lysine polymer produced by Streptomyces albicans. It has good bacteriostasis, heat resistance, solubility, stability and safety and non-toxicity.Poly (diaminopropionic acid) (PDAP) is a by-product of ε-PL fermentation, and also has bacteriostatic effect.At present, the application value of ε-PL is higher than that of PDAP.Therefore, it is of great significance to inhibit the synthesis of PDAP and promote the synthesis of ε-PL.In this paper, the co-production of ε-PL and PDAP by citric acid was studied.The experimental results showed that the best effect was obtained when the concentration of citric acid was 4 g/L.he concentration of ε-PL increased from 21.7 g/L to 29.7 g/L , and the concentration of PDAP decreased from 4.8 g/L to 3.2 g/L after adding citric acid.The results showed that the effect of adding 4 g/L citric acid on ε-PL and PDAP production was significant.

Keywords:poly(ε-lysine),Poly(L-diaminopropionic acid),Streptomyces albulus PD-1 ,Metabolic regulation

目录

第一章 文献综述 3

1.1 ε-聚赖氨酸的结构 3

1.2 ε-聚赖氨酸的性质 3

1.3 ε-聚赖氨酸的应用 3

1.4 ε-聚赖氨酸的生产方法 4

2 聚二氨基丙酸（PDAP） 4

3 微生物发酵中的代谢调控 5

第二章 材料与方法 6

2.1 材料 6

2.2 化学品和菌种 6

2.3 摇瓶生产ε-聚赖氨酸和聚二氨基丙酸的培养条件 6

2.4 柠檬酸间歇式进料和补料分批发酵 6

2.5 分析方法 7

第三章 结果与讨论 8

3.1 柠檬酸对摇瓶发酵中ε-聚赖氨酸和聚二氨基丙酸联产的影响 8

3.2 柠檬酸添加浓度对分批发酵生产ε-PL和PDAP的影响 8

3.3 柠檬酸与葡萄糖-(NH₄)₂SO₄混合发酵生产ε-PL和PDAP 12

结论 14

参考文献 15

致谢 17

第一章 文献综述

1.1 ε-聚赖氨酸的结构

ε-聚赖氨酸是一种安全系数比较高、耐高温性能特别强、效率高、水溶性好、抗菌谱广的食品防腐剂。它是一种L-赖氨酸均聚物，由非核糖体合成^[1]。早在1977年时,一位日本学家发现放线菌培养过滤液中有二十五个到三十个赖氨酸残基的同型单体聚合物,这些同型单体聚合物是赖氨酸残基通过α-羧基和ε-氨基形成的酰胺键连接而成的,所以称为ε-聚赖氨酸(ε-PL)^[2~4]。其结构式如图一所示:

图1： ε-聚赖氨酸的结构式

1.2 ε-聚赖氨酸的性质

ε-聚赖氨酸的性状是一种淡黄色粉末固体,闻起来略有苦味,它的吸湿性强,在250 ℃以上就开始软化分解^[5] ，所以它并没有固定的熔点。ε-聚赖氨酸带正电荷,因为异性相吸，所以它可以和带有负电荷的物质相结合。此外，ε-聚赖氨酸具有良好的溶解能力且抗热性较强。赵娟^[6]等还发现ε-聚赖氨酸具有很高的稳定性，实验表明,在被121 ℃处理60 min的ε-聚赖氨酸仍具有优良的热稳定性。曹安堂，肖素荣等^[1]发现溶于水中的ε-聚赖氨酸，随原料一起经过热处理加热消菌后，对微生物的抑菌活性并没有消失，这样就有效避免二次污染的产生。

ε-聚赖氨酸抑菌的最适宜的pH 5～8^[7]，也就是说它在中性和微弱的酸性情况下有较强的抑菌性能，而在酸性和碱性条件下，它的抑菌效果不太乐观。这可能由于ε-聚赖氨酸是由赖氨酸单体聚合而成的，所以在酸性和碱性条件下更容易分解引起的。

此外，ε-聚赖氨酸的安全系数比较高,Hiraki^[8] 等更用非常全面的毒理试验表明了ε-聚赖氨酸作为保鲜剂在食品上的高度安全性， 而且它的抑菌谱广，所以在生活中应用比较广泛。

1.3 ε-聚赖氨酸的应用

ε-聚赖氨酸及其衍生物在生活中应用十分广泛，因为它是聚阳离子，具有抑菌性，所以可用防腐剂，且其具有化学可修饰性，所以可做医药工业的药物载体。

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