ε-聚赖氨酸的应用与研究进展

《光固化ε-聚赖氨酸水凝胶的制备及其抗菌性能研究》一、引言随着现代生物医学技术的飞速发展，水凝胶作为一种具有独特物理化学特性的生物材料，已在医疗领域获得了广泛的应用。

尤其是具有良好生物相容性和抗菌性能的聚合物水凝胶，更是引起了研究者的极大关注。

本文旨在研究光固化ε-聚赖氨酸水凝胶的制备方法，并对其抗菌性能进行深入探讨。

二、材料与方法1. 材料ε-聚赖氨酸、光敏剂、溶剂及其他化学试剂。

2. 制备方法（1）ε-聚赖氨酸的合成与纯化；（2）制备光敏ε-聚赖氨酸溶液；（3）通过紫外光照射，实现ε-聚赖氨酸水凝胶的光固化；（4）对制备出的水凝胶进行性能测试。

3. 抗菌性能测试方法采用标准菌株进行抗菌实验，包括菌株培养、接触实验、生长曲线测定等。

三、光固化ε-聚赖氨酸水凝胶的制备1. ε-聚赖氨酸的合成与纯化通过化学合成法，得到ε-聚赖氨酸，并经过纯化处理，以获得高纯度的ε-聚赖氨酸。

2. 制备光敏ε-聚赖氨酸溶液将纯化后的ε-聚赖氨酸与光敏剂混合，溶解在适当的溶剂中，得到光敏ε-聚赖氨酸溶液。

3. 光固化过程将光敏ε-聚赖氨酸溶液倒入模具中，通过紫外光照射，实现ε-聚赖氨酸水凝胶的光固化。

此过程中，光敏剂吸收紫外光能量，引发聚合反应，形成交联的水凝胶结构。

四、抗菌性能研究1. 抗菌实验方法选用金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等常见菌株进行抗菌实验。

将制备的水凝胶与菌株接触，在一定的温度和湿度条件下培养，观察菌株的生长情况。

同时，设置对照组，以评估水凝胶的抗菌效果。

2. 抗菌性能分析通过测定菌株的生长曲线，分析水凝胶对菌株的抑制作用。

比较实验组与对照组的菌落形成单位（CFU）数量，评价水凝胶的抗菌效果。

此外，还可通过扫描电镜（SEM）观察菌株的形态变化，进一步了解水凝胶的抗菌机制。

五、结果与讨论1. 光固化ε-聚赖氨酸水凝胶的制备结果成功制备了光固化ε-聚赖氨酸水凝胶，其具有良好的交联结构和稳定的物理化学性质。

通过调整聚合条件，可以控制水凝胶的交联程度和机械性能。

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（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。

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。

聚赖氨酸的研究进展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。

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。

如何防止食品的腐败变质越来越引起人们的重视，有关食品防腐剂的研究也日趋完善。

目前使用的防腐剂品种很多，美国有50多种，日本有43种，中国香港特区27种，主要为丙酸及盐类、山梨酸及钾盐、苯甲酸类、噻菌灵、对羟基苯甲酸酯类、以及新型生物防腐剂聚赖氨酸、鱼精蛋白、乳酸、链球菌素等。

我国允许使用的约18种，主要品种有：苯甲酸钠、山梨酸及其钾盐、丙酸钙等，生物防腐剂的开发和应用尚处于起步阶段。

苯甲酸系列、山梨酸系列、丙酸盐等这些防腐剂均为化学合成的防腐剂，对人体健康有一定影响。

随着人们生活水平的日益提高，迫切需要更安全的防腐剂。

日本开始使用聚赖氨酸、Nisin等以微生物发酵法生产的天然防腐剂替代传统的化学合成的防腐剂。

作为新型的天然防腐剂，ε-聚赖氨酸已于2003年10月被FDA批准为安全食品保鲜剂。

迄今为止，ε-聚赖氨酸的微生物发酵在日本已实现工业化，年产千吨ε-聚赖氨酸的现代化工业装置已建成投产。

但该技术在国内还处于实验室阶段，ε-聚赖氨酸生物防腐剂的开发和生产还处于起步阶段，如果能重点扶持这一技术，将会在未来几年创造出可观的经济效益。

1聚赖氨酸的性质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(8一 PL)。

研究证明由于ε-PL比α-PL有更强的抑菌活性，而且仅一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。