聚赖氨酸研究进展
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③ Kahar [2]等人先将发酵 pH维持在 5.0 以上一段时间，累积菌体量；然后将 pH 降至 4.0 左右高速合成 ε-PL。在补料时期，控制发酵液中葡萄糖浓度为10 g/L ，最终使S. albulus S410的产量达到了48.3 g/L。
④ Hiraki 和 Suzuki[16]将固定化技术用于白色链霉菌来降低 ε-PL 发酵成本。他们 选用了凝胶和多孔陶瓷作为固定化材料，虽然没能提高产量，但最终达到了 降低成本的目的。
• 白色链霉菌，诺氏链霉菌，弗吉尼亚链霉菌，麦角真菌
三 聚赖氨酸的市场概况
之前，世界赖氨酸市场主要由日本味之素公司、美国 ADM公司、德国巴斯夫公司、日本协和发酵公司和韩国希 杰公司等控制，目前，日本年产数千吨左右，在满足国内 食品行业大量需求外，产品还销往美国、欧洲、韩国等国 家。近年来，我国的赖氨酸生产企业迅速崛起，在世界竞 争中占据了一席之地。
四 聚赖氨酸的国内外研究进展
聚赖氨酸的国外研究进展
菌种
发酵时间 聚赖氨酸产 生产强度
人物
时间
（h）
量
g/L/h
S.albulus 346
—
4~5 g/L
—
Shima [7,8]
1981
B21021
168
31 g/L
0.185
岩田敏治[9]
1Байду номын сангаас97
Lysinopolymerus
96
346
S.albulus 410
测定ε-PL 的方法是高效液相色谱法(HPLC)，波长为UV 215 nm检测，洗提液0. 1% H3P04，流速0. 4 ml/min [2] 。
5 ε-聚赖氨酸的抑菌机理
• 传统研究认为，食品防腐剂的作用机理主要表现在如下3 个方面：
• (1) 作用于细胞壁和细胞膜系统； • (2) 作用于遗传物质或遗传微粒结构； • (3) 作用于酶或功能蛋白。
• Shima S[3]等研究发现，防腐剂主要抑制微生物的呼吸作用，导致 能量物质ATP和还原物质NADH亏缺，所有合成代谢受阻，活性的 动态膜结构不能维持，代谢方向趋于水解,最后产生细胞自溶。
• 1983年，Vaara M[4]等发现聚阳离子能破坏G- 细菌的外膜，并进一 步杀死这些细菌。
• 1992年Vaara M[5]进一步发现,聚赖氨酸是通过吸附到G- 细菌的外膜 上，释放出大量的脂多糖，破坏细菌外膜，而起到抑菌作用的。
① ε-聚赖氨酸在保鲜防腐方面的应用 ② ε-聚赖氨酸在医学方面应用 ③ ε-聚赖氨酸在生活方面应用 ④ 乳化剂 ⑤ 食疗剂
4 ε-聚赖氨酸测定方法
① 分光光度法测ε-聚赖氨酸含量 采用甲基橙与ε-聚赖氨酸在一定条件下结合，产生沉淀
，通过比色法测出未与ε-聚赖氨酸结合的甲基橙含量，进一 步可得到聚赖氨酸浓度。通过这种比色分析法可检测到低至 10-6 mol/L浓度[1]。 ② 高效液相色谱法测定聚赖氨酸的含量
168
20 g/L 48.3 g/L
0.208 0.288
Hiraki [10]
1998
Kahar [2]
2001
聚赖氨酸的国内研究进展
菌种
S.albulus DM1
Kitasatospora sp. PL6-3
Kitasatospora sp. MY 5-36
Streptomyces sp. M-Z18
6 聚赖氨酸的生产方法
➢ 聚赖氨酸的化学合成 聚赖氨酸的化学合成是在1947年首先完成的，化学法合成的聚赖 氨酸为α型，其赖氨酸残基之间的酰胺键是有α-氨基和α-羧基缩合 而成[2] 。
➢ ε-聚赖氨酸的生物合成 由L-赖氨酸聚合酶催化单体赖氨酸聚合而成，所以ε-聚赖氨酸的 代谢途径可能经赖氨酸合成途径，最后由聚合酶催化合成。
人工合成 化学防腐剂
危害
限制 条件
苯甲酸、苯甲酸钠 、山梨酸、山梨酸
钾、丙酸钙等
天然 防腐剂
精蛋白，蜂胶，壳聚糖 ，
茶多酚，香精油，聚赖 氨酸等
二 聚赖氨酸概述
1 聚赖氨酸的理化性质
ε-聚赖氨酸纯 品为淡黄色粉 末、吸湿性强 ，是赖氨酸直 链状聚合物， 聚赖氨酸聚合 度一般为2530，结构图如 下：
时间
2004 2005 2010 2010 2011
五 聚赖氨酸的发酵工艺优化：
国外 ε-聚赖氨酸发酵工艺优化
① Shima [8]在洗涤过的菌体中加入培养基，调 pH 值为酸性，ε-PL 产量达 4-5 g/L 。
② 岩田敏治等 [9]在 Hiraki 试验方法的基础上，增加了自动流加碱液控制发酵液 pH 的技术，发酵 7 天时产量达 30 g/L 左右。
Streptomyces sp. GIM8. D152
发酵时间 聚赖氨酸产量
（h）
(g/L)
生产强度 g/L/h
72
2.95
0.041
80
6.65
0.083
88
34.11
0.388
168
35.1
0.209
200
23.4
0.117
人物 姜俊云[11] 朱宏阳[12] 张扬[13] 陈旭升[14] 刘胜荣[15]
ε-聚赖氨酸遇酸性多糖类、 盐酸盐类、磷酸盐类、铜离 子等可能因结合而使活性降 低。与盐酸、柠檬酸、苹果 酸、甘氨酸和高级脂肪甘油 酯等合用又有增效作用、分 子量在3600-4300之间ε-聚赖 氨酸抑菌活性最好，当分子 量低于1300时，ε-聚赖氨酸 失去抑菌活性。
2 聚赖氨酸的生物学性质
3 聚赖氨酸的功能和作用
➢ ε-聚赖氨酸的发酵生产 筛选聚赖氨酸产生菌株，并利用其进行发酵生产聚赖氨酸。
7 ε-聚赖氨酸产生菌的筛选
• 2002年，Nishikawa和Ogawa[6]研究出一个高效简便的ε-PL 产生菌株筛选方法：在传统的平皿中添加浓度为0.02%的 酸性染料Poly-R-478，通过Poly-R-478与ε-PL的相互作用， 使得产ε-PL菌落周围的Poly-R-478浓缩并产生颜色变化， 从而鉴定出产生菌株。
聚赖氨酸研究进展
报告人：
目录
1 前言 2 聚赖氨酸概述 3 市场概况
4 国内外研究现状 5 发酵调控工艺优化 6 分离与提取工艺优化
一 前言
• 全世界每年约有10％～20％的农副产品、水产品、果蔬会 腐败变质，经济损失巨大。
• 食品的腐败变质主要是指由于微生物的作用而导致食品质 量下降或失去食用价值的一切变化，它直接影响食品的品 质和消费者的健康。
④ Hiraki 和 Suzuki[16]将固定化技术用于白色链霉菌来降低 ε-PL 发酵成本。他们 选用了凝胶和多孔陶瓷作为固定化材料，虽然没能提高产量，但最终达到了 降低成本的目的。
• 白色链霉菌，诺氏链霉菌，弗吉尼亚链霉菌，麦角真菌
三 聚赖氨酸的市场概况
之前，世界赖氨酸市场主要由日本味之素公司、美国 ADM公司、德国巴斯夫公司、日本协和发酵公司和韩国希 杰公司等控制，目前，日本年产数千吨左右，在满足国内 食品行业大量需求外，产品还销往美国、欧洲、韩国等国 家。近年来，我国的赖氨酸生产企业迅速崛起，在世界竞 争中占据了一席之地。
四 聚赖氨酸的国内外研究进展
聚赖氨酸的国外研究进展
菌种
发酵时间 聚赖氨酸产 生产强度
人物
时间
（h）
量
g/L/h
S.albulus 346
—
4~5 g/L
—
Shima [7,8]
1981
B21021
168
31 g/L
0.185
岩田敏治[9]
1Байду номын сангаас97
Lysinopolymerus
96
346
S.albulus 410
测定ε-PL 的方法是高效液相色谱法(HPLC)，波长为UV 215 nm检测，洗提液0. 1% H3P04，流速0. 4 ml/min [2] 。
5 ε-聚赖氨酸的抑菌机理
• 传统研究认为，食品防腐剂的作用机理主要表现在如下3 个方面：
• (1) 作用于细胞壁和细胞膜系统； • (2) 作用于遗传物质或遗传微粒结构； • (3) 作用于酶或功能蛋白。
• Shima S[3]等研究发现，防腐剂主要抑制微生物的呼吸作用，导致 能量物质ATP和还原物质NADH亏缺，所有合成代谢受阻，活性的 动态膜结构不能维持，代谢方向趋于水解,最后产生细胞自溶。
• 1983年，Vaara M[4]等发现聚阳离子能破坏G- 细菌的外膜，并进一 步杀死这些细菌。
• 1992年Vaara M[5]进一步发现,聚赖氨酸是通过吸附到G- 细菌的外膜 上，释放出大量的脂多糖，破坏细菌外膜，而起到抑菌作用的。
① ε-聚赖氨酸在保鲜防腐方面的应用 ② ε-聚赖氨酸在医学方面应用 ③ ε-聚赖氨酸在生活方面应用 ④ 乳化剂 ⑤ 食疗剂
4 ε-聚赖氨酸测定方法
① 分光光度法测ε-聚赖氨酸含量 采用甲基橙与ε-聚赖氨酸在一定条件下结合，产生沉淀
，通过比色法测出未与ε-聚赖氨酸结合的甲基橙含量，进一 步可得到聚赖氨酸浓度。通过这种比色分析法可检测到低至 10-6 mol/L浓度[1]。 ② 高效液相色谱法测定聚赖氨酸的含量
168
20 g/L 48.3 g/L
0.208 0.288
Hiraki [10]
1998
Kahar [2]
2001
聚赖氨酸的国内研究进展
菌种
S.albulus DM1
Kitasatospora sp. PL6-3
Kitasatospora sp. MY 5-36
Streptomyces sp. M-Z18
6 聚赖氨酸的生产方法
➢ 聚赖氨酸的化学合成 聚赖氨酸的化学合成是在1947年首先完成的，化学法合成的聚赖 氨酸为α型，其赖氨酸残基之间的酰胺键是有α-氨基和α-羧基缩合 而成[2] 。
➢ ε-聚赖氨酸的生物合成 由L-赖氨酸聚合酶催化单体赖氨酸聚合而成，所以ε-聚赖氨酸的 代谢途径可能经赖氨酸合成途径，最后由聚合酶催化合成。
人工合成 化学防腐剂
危害
限制 条件
苯甲酸、苯甲酸钠 、山梨酸、山梨酸
钾、丙酸钙等
天然 防腐剂
精蛋白，蜂胶，壳聚糖 ，
茶多酚，香精油，聚赖 氨酸等
二 聚赖氨酸概述
1 聚赖氨酸的理化性质
ε-聚赖氨酸纯 品为淡黄色粉 末、吸湿性强 ，是赖氨酸直 链状聚合物， 聚赖氨酸聚合 度一般为2530，结构图如 下：
时间
2004 2005 2010 2010 2011
五 聚赖氨酸的发酵工艺优化：
国外 ε-聚赖氨酸发酵工艺优化
① Shima [8]在洗涤过的菌体中加入培养基，调 pH 值为酸性，ε-PL 产量达 4-5 g/L 。
② 岩田敏治等 [9]在 Hiraki 试验方法的基础上，增加了自动流加碱液控制发酵液 pH 的技术，发酵 7 天时产量达 30 g/L 左右。
Streptomyces sp. GIM8. D152
发酵时间 聚赖氨酸产量
（h）
(g/L)
生产强度 g/L/h
72
2.95
0.041
80
6.65
0.083
88
34.11
0.388
168
35.1
0.209
200
23.4
0.117
人物 姜俊云[11] 朱宏阳[12] 张扬[13] 陈旭升[14] 刘胜荣[15]
ε-聚赖氨酸遇酸性多糖类、 盐酸盐类、磷酸盐类、铜离 子等可能因结合而使活性降 低。与盐酸、柠檬酸、苹果 酸、甘氨酸和高级脂肪甘油 酯等合用又有增效作用、分 子量在3600-4300之间ε-聚赖 氨酸抑菌活性最好，当分子 量低于1300时，ε-聚赖氨酸 失去抑菌活性。
2 聚赖氨酸的生物学性质
3 聚赖氨酸的功能和作用
➢ ε-聚赖氨酸的发酵生产 筛选聚赖氨酸产生菌株，并利用其进行发酵生产聚赖氨酸。
7 ε-聚赖氨酸产生菌的筛选
• 2002年，Nishikawa和Ogawa[6]研究出一个高效简便的ε-PL 产生菌株筛选方法：在传统的平皿中添加浓度为0.02%的 酸性染料Poly-R-478，通过Poly-R-478与ε-PL的相互作用， 使得产ε-PL菌落周围的Poly-R-478浓缩并产生颜色变化， 从而鉴定出产生菌株。
聚赖氨酸研究进展
报告人：
目录
1 前言 2 聚赖氨酸概述 3 市场概况
4 国内外研究现状 5 发酵调控工艺优化 6 分离与提取工艺优化
一 前言
• 全世界每年约有10％～20％的农副产品、水产品、果蔬会 腐败变质，经济损失巨大。
• 食品的腐败变质主要是指由于微生物的作用而导致食品质 量下降或失去食用价值的一切变化，它直接影响食品的品 质和消费者的健康。