多聚赖氨酸的合成及其微结构对pH的响应_吴生蓉

专利名称：一种pH响应的ε-聚赖氨酸及其制备方法和应用专利类型：发明专利
发明人：牛忠伟,鞠晓燕
申请号：CN201811117709.4
申请日：20180921
公开号：CN109265680A
公开日：
20190125
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开一种pH响应的ε‑聚赖氨酸及其制备方法和应用，属于抗菌肽技术领域。

所述pH响应的ε‑聚赖氨酸在ε‑聚赖氨酸链上修饰有pH响应小分子，pH响应小分子具有微酸响应性，不仅可以使ε‑聚赖氨酸在细菌感染部位的微酸环境中起到杀菌作用，又能降低抗菌肽对生理环境中哺乳动物细胞的毒性作用，具有很高的选择性；本发明还提供一种pH响应的ε‑聚赖氨酸的制备方法，通过此方法可以成功制备如上所述的pH响应的ε‑聚赖氨酸，能应用于制备抑制细菌生长药物。

申请人：中国科学院理化技术研究所
地址：100089 北京市海淀区中关村东路29号
国籍：CN
代理机构：北京正理专利代理有限公司
代理人：赵晓丹
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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。

多聚赖氨酸结构式多聚赖氨酸（Polylysine）是一种多聚肽，由多个赖氨酸单元组成。

赖氨酸是一种天然氨基酸，它在生物体内发挥着重要的生物学功能。

多聚赖氨酸具有许多独特的特性和广泛的应用领域。

多聚赖氨酸具有良好的生物相容性和生物可降解性，这使得它成为一种理想的药物运载系统。

多聚赖氨酸可以通过改变其分子结构和物理性质来调控药物的释放速率和药效。

此外，多聚赖氨酸还可以与药物靶标结合，提高药物的靶向性，减少对健康组织的损伤。

多聚赖氨酸在食品工业中也有广泛的应用。

它可以作为一种天然的防腐剂，延长食品的保质期。

多聚赖氨酸可以通过与食品中的微生物相互作用，抑制微生物的生长和繁殖，从而防止食品腐败。

此外，多聚赖氨酸还可以提高食品的质地和口感，增加食品的风味和营养价值。

多聚赖氨酸还可以用于制备生物材料和仿生材料。

多聚赖氨酸具有良好的可加工性和可塑性，可以通过改变其分子结构和物理性质来调控材料的力学性能和功能。

多聚赖氨酸可以制备成薄膜、纤维、微球等形态，用于制备人工皮肤、组织工程支架、药物缓释系统等生物医学材料。

除了在医药和食品工业中的应用，多聚赖氨酸还可以用于环境保护和能源领域。

多聚赖氨酸可以作为一种生物吸附剂，用于处理废水和废气中的有害物质。

多聚赖氨酸具有较高的吸附能力和选择性，可以有效地去除重金属离子、有机污染物和有害气体。

此外，多聚赖氨酸还可以作为一种生物燃料电池的催化剂，实现废水的同时发电。

多聚赖氨酸作为一种多聚肽，具有许多独特的特性和广泛的应用领域。

它在医药、食品、材料、环境和能源等领域都有重要的应用价值。

随着科技的不断进步和人们对生活质量的不断追求，多聚赖氨酸的应用前景将更加广阔。

我们有理由相信，多聚赖氨酸将为人类的健康、安全和可持续发展做出更大的贡献。

ε-聚赖氨酸产生菌的育种、发酵及高产机制的初步生理解析ε-聚赖氨酸（ε-poly-L-lysine,ε-PL）是一种由25-35个L-赖氨酸单体通过α-COOH和ε-NH₂脱水缩合而成的天然高分子聚合物。

由于其易溶于水、对热稳定、可被生物降解、抑菌谱广泛、安全性高和临床疗效良好等优点,ε-PL被作为食品防腐剂、药物载体、食疗剂、乳化剂和水凝胶等在日本、韩国、美国和中国等国家广泛应用。

本文以Streptomyces sp.G67为出发菌株,首先利用多轮复合诱变、基因组重排结合核糖体工程,依次筛选出了的单重和多重抗性突变株菌,大幅提高了ε-PL摇瓶产量,并从生理角度解释了高产机制。

随后,构建并比较了高产菌与原始菌的ε-PL合成代谢途径,进一步分析了高产机制。

最终建立了一种具有工业化应用潜力的酸性pH冲击-溶氧调控策略（PS-PAD）,并考察了该策略在5 L补料-分批发酵过程中引起的生理变化。

具体研究内容如下:（1）紫外（UV）、常温常压等离子体（ARTP）和甲基磺酸乙酯（EMS）诱变三种方法中,ARTP和EMS的诱变效果明显好于UV诱变,因此选择这两种方法对G67进行复合诱变。

六种作用于核糖体的抗生素中,只有与核糖体工程相关的链霉素、庆大霉素和利福霉素抗性能提高ε-PL产量,其中链霉素抗性（Str^r）菌ε-PL 产量提高幅度最大,故选择链霉素作为复合诱变的抗性标记。

经过3轮“复合诱变+Str^r”筛选,获得了单重抗性高产菌GS-1,摇瓶产量由1.9 g·L^-1提高到2.81 g·L^-1,提高了47.9%。

扩增片段长度多态性（AFLP）分析表明“复合诱变+Str^r”的育种方法能增加突变株的基因多态性,促使其ε-PL产量的快速提高。

天然食品防腐剂--聚赖氨酸的研究进展摘要：ε-聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine,ε-PL)是通过白色链霉菌(S treptom yces albulus)发酵产生的一种由赖氨酸单体在α-羟基和ε-氨基之间形成酰胺键连接而成的均聚氨基酸,是一种安全、高效、耐高温、水溶性好、抗菌谱广的食品防腐剂。

在酸性和微酸性环境中,对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、酵母菌、霉菌均有一定的抑菌效果,尤其对其它天然防腐剂不易抑制的革兰氏阴性的大肠杆菌、沙门氏菌抑菌效果非常好。

本文综述了ε-聚赖氨酸的结构性质、抑菌机理、应用以及其产生菌的筛选、目的产物的提取。

关键词：聚赖氨酸筛选抑菌机理应用食品的腐败变质一直是人们关心的一个问题,近年来,全世界农副产品、水产品、果蔬等食品腐烂变质而引起的经济损失十分巨大,如何防止食品腐败变质越来越引起人们的重视。

长期以来,由于受到经济环境和开发水平的制约,几乎所有的食品都采用化学合成防腐剂来延长食品的保质期。

随着人们生活水平的提高和健康意识的加强,对食品品质提出了更高的要求,这其中除了食品的营养、感官和外观装外,食品的食用安全性更为人们所关注[1]。

天然防腐剂具有抗菌性强、安全无毒、水溶性好、热稳定性好、作用范围广等合成防腐剂无法比拟的优点。

因此,近年来天然防腐剂的研究和开发利用成为了食品工业的一个热点。

目前,国外一些发达国家批准使用微生物食品防腐剂有乳酸链球菌素(Nisin)、纳他霉素(Natamycin)和ε-聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine)。

我国分别于1990年和1996年批准上述前两种微生物防腐剂用于食品防腐保鲜。

ε-聚赖氨酸(简称ε-PL)是80年代由日本首先发现的一种新型食品抑菌剂,它具有广谱抑菌性,能够抑制革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌和一些耐热性芽孢杆菌等。

由于耐高温、安全高效、抑菌谱广,可以应用于多种果蔬、食品、饮料和保健性药物的保鲜剂[13]。

一、聚赖氨酸的结构及性质聚-ε-赖氨酸(Poly-ε-lysine，简称ε-PL)最早发现是一种主要由自色链霉菌(Streptomyces albulus)产生的,由25-30个赖氨酸残基通过其a-羧基和ε-氨基形成的酰胺键连接而成的同型单体聚合物[1]。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201811458000.0(22)申请日 2018.11.30(71)申请人 刘炜地址 445300 湖北省恩施土家族苗族自治州建始县邺州镇奇羊坝村十组45号(72)发明人 刘炜　(51)Int.Cl.B01D 53/84(2006.01)B01D 53/72(2006.01)B01D 53/52(2006.01)B01D 53/68(2006.01)B01D 53/44(2006.01)(54)发明名称一种多聚氨基酸辅酶及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种多聚氨基酸辅酶、其制备方法以及缓释型除醛剂。

其中，以重量份数计，该多聚氨基酸辅酶包括如下组分：氨基酸聚合物30～50份、辅酶15～25份、分散剂10～20份以及纯净水30～60份；所述氨基酸聚合物是由天冬氨酸、赖氨酸以及γ-谷氨酸中的至少两种所组成的无规共聚物；所述辅酶选自烟酰胺、维生素B12、维生素B6、谷胱甘肽以及辅酶Q -10中的任意一种，或是它们的混合物。

本发明具有可捕捉室内空气中的甲醛以及吸附其他种类有害气体的优点。

权利要求书1页 说明书3页CN 109482062 A 2019.03.19C N 109482062A1.一种多聚氨基酸辅酶，其特征在于，以重量份数计，包括如下组分：氨基酸聚合物30～50份、辅酶15～25份、分散剂10～20份以及纯净水30～60份；所述氨基酸聚合物是由天冬氨酸、赖氨酸以及γ-谷氨酸中的至少两种所组成的无规共聚物；所述辅酶选自烟酰胺、维生素B12、维生素B6、谷胱甘肽以及辅酶Q -10中的任意一种，或是它们的混合物。

2.根据权利要求1所述的一种多聚氨基酸辅酶，其特征在于，所述分散剂选自海藻胶、甲基纤维素以及明胶中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种多聚氨基酸辅酶，其特征在于，还包括氨基聚乙二醇、壳聚糖以及聚乙二醇单甲醚中的至少一种。

ε-聚赖氨酸产生菌及其应用研究概述石慧;李婵娟;张俊红【摘要】ε-聚赖氨酸是由微生物分泌的、具广谱抗微生物活性的多肽类物质,易被生物降解,对人体无害.主要由白色链霉菌属、北里孢菌属和麦角真菌分泌,近年来也有报道灰橙链霉菌、稠李链霉菌、芽孢杆菌和蜡样芽孢杆菌等也能分泌ε-聚赖氨酸.筛选方法多在NISHIKAWA和OGAWA方法的基础上改进.研究者通过诱变育种和分子改良提高菌株的产量.最常用的诱变剂为DES和UV或两者协同诱变.分子改良常用技术为原生质体融合,基因组重排及染色体步移.摇瓶发酵ε-聚赖氨酸产量最高的菌株为日本的S.aureofaciern菌株,达到了4.5 g/L,我国摇瓶发酵产量最高的菌株为Streptomyces sp.达到了3.11 g/L.ε-聚赖氨酸具有广阔的应用前景,在食品添加剂上已经投入使用,特别是食品防腐剂,在医药及生物材料上也具有较强的应用潜力.【期刊名称】《食品与发酵工业》【年(卷),期】2016(042)009【总页数】7页(P263-269)【关键词】ε-聚赖氨酸;筛选;诱变育种;分子育种【作者】石慧;李婵娟;张俊红【作者单位】武汉设计工程学院食品与生物科技学院,湖北武汉,430205;武汉设计工程学院食品与生物科技学院,湖北武汉,430205;华中农业大学园艺林学学院,湖北武汉,430070【正文语种】中文ε-聚赖氨酸是一种非核糖体合成的L-赖氨酸均聚物，是由ε-氨基和α-羧基依次连接而成的，具独特功能的多肽结构[1]，也是一种生物碱，具有广谱抗菌活性[2]和抗噬菌体的活性[3]。

ε-聚赖氨酸的残基数量10～40个不等，容易被生物降解，对人体无毒害[4]。

25～35个氨基酸残基的ε-聚赖氨酸具有较强的抗微生物活性，通常用作食品防腐剂，本世纪初由日本率先进行商业生产，并在日本、韩国和美国的食品防腐中广泛应用[1,4]。

在NISHIKAWA和OGAWA [5]发明新的菌种筛选方法前，研究者筛选到分泌ε-聚赖氨酸的菌种均为白色链霉菌，很少有其他新的菌种。

多聚赖氨酸结构式
多聚赖氨酸是一种生物材料，由多个聚合物组成，具有很强的生物相容性和生物可降解性。

它的结构式为（NH2-(CH2)4-NH-(CH2)5-NH）n，其中n为聚合物的数量。

多聚赖氨酸是一种天然的生物高分子材料，可以从天然蛋白质中提取得到。

它具有很好的生物相容性和生物可降解性，可以被人体自然分解和吸收，不会对人体造成任何伤害。

因此，多聚赖氨酸被广泛应用于医学领域，如组织工程、药物传递和生物传感器等方面。

多聚赖氨酸的生物相容性和生物可降解性是由其特殊的结构所决定的。

它的分子中含有大量的氨基和羧基，这些基团可以与生物体内的其他分子进行反应，形成化学键，从而使多聚赖氨酸与生物体内的其他分子相互作用。

此外，多聚赖氨酸的分子链中还含有大量的亲水基团，这些基团可以与水分子形成氢键，从而使多聚赖氨酸具有良好的水溶性和水吸附性。

多聚赖氨酸的应用非常广泛，其中最重要的应用之一是在组织工程领域。

多聚赖氨酸可以作为一种生物支架，用于修复和再生组织。

它可以与细胞相互作用，促进细胞的生长和分化，从而促进组织的再生和修复。

此外，多聚赖氨酸还可以用于药物传递和生物传感器等方面，具有很好的应用前景。

多聚赖氨酸是一种非常重要的生物高分子材料，具有很好的生物相
容性和生物可降解性，被广泛应用于医学领域。

随着科学技术的不断发展，多聚赖氨酸的应用前景将会越来越广阔。

聚赖氨酸综述预稿预览说明:预览图片所展示的格式为文档的源格式展示,下载源文件没有水印,内容可编辑和复制聚赖氨酸（PL）在生物医学中的应用纳米科技的快速发展极大推动了纳米材料在生物医学领域中的应用，也促进了纳米载药系统的迅猛发展。

纳米给药系统因其缓控释作用强、毒副作用小且兼具靶向作用等优点，成为目前国内外抗肿瘤药物新剂型研究的一大热点。

聚赖氨酸(ε-PL) 是由20～35个赖氨酸残基通过α-羧基和ε-氨基聚合成的具有抑菌功效的多肽。

聚赖氨酸( PLL) 的可降解性高，生物相容性好，经过PLL 修饰后的纳米粒，细胞的摄取率显著增加。

本文综述了聚赖氨酸的性质及其在生物给药系统方面的应用，并对其发展前景进行了展望。

聚赖氨酸的性质1977年日本学者S. Shi m a和H. Sakai在从微生物中筛选Dragendorff 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)[ 1]。

研究证明由于ε- PL比α- PL有更强的抑菌活性,而且α-多聚赖氨酸有一定毒性, 目前在国际市场上ε-多聚赖氨酸作为食品防腐剂已经取代了α-多聚赖氨酸[ 2]。

其分子式如下：图1. 1ε- PL结构图ε-聚赖氨酸的理化性质ε-聚赖氨酸为淡黄色粉末、吸湿性强, 略有苦味,是赖氨酸的直链状聚合物。

它不受p H值影响,对热稳定(120℃, 20m in),能抑制耐热菌,故加入后可热处理。

但遇酸性多糖类、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之间的ε-聚赖氨酸其抑菌活性最好,当分子量低于1300时, ε-聚赖氨酸失去抑菌活性。

由于聚赖氨酸是混合物, 所以没有固定的熔点, 250℃以上开始软化分解。

利用多聚赖氨酸和鲎试剂检测细菌内毒素
闻平;王蓉芳;张建琴
【期刊名称】《华西药学杂志》
【年(卷),期】2001(16)6
【摘要】目的 :建立内毒素定量检测方法。

方法 :利用多聚赖氨酸交联琼脂糖将内毒素从含干扰物的样品中分离出来 ,再以基质偶氮显色鲎试剂定量检测被吸附分离出的内毒素。

结果 :多聚赖氨酸交联琼脂糖能有效地吸附样品中的内毒素 ,但不减弱内毒素的鲎试剂反应性。

本法能较好地克服β 1,3 D glucan、氨基酸、抗生素及血浆蛋白等对鲎试验 (LAL)的干扰 ,并具有较高的准确性和重复性。

结论 :该法是一种简便、特异的内毒素定量检测方法。

【总页数】2页(P438-439)
【关键词】细菌内毒素;检测;多聚赖氨酸;鲎试剂
【作者】闻平;王蓉芳;张建琴
【作者单位】镇江医学院附属医院
【正文语种】中文
【中图分类】R927.12
【相关文献】
1.建立鲎试剂法检测双黄连粉针剂中细菌内毒素的方法 [J], 杨卓
2.鲎试剂检测复方柳安咖注射液中细菌内毒素的可行性研究 [J], 赵祎;张红宇;王莉;李海山
3.鲎试剂法检测注射用兰索拉唑的细菌内毒素 [J], 马革委
4.特异性鲎试剂和非特异性鲎试剂对艾迪注射液中细菌内毒素检测的比较 [J], 施震;尹银嘉;李华
5.特异性鲎试剂和普通鲎试剂用于大输液中细菌内毒素检测的对比 [J], 厉苏琪因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。