“十五”国家科技攻关计划生物工程技术项目系列报道 （15）
生物防腐剂ε-聚赖氨酸的研制
天津科技大学生物工程学院，天津工业微生物重点实验室  贾士儒  谭之磊
    ε-聚赖氨酸是由链霉菌分泌的含有25～30个残基的多肽，分子量为3600～4300，水溶性好、热稳定性高，
抑菌谱广，没有固定的熔点，250℃以上开始软化分解。在中性和偏酸性条件下对革兰氏阳性和阴性菌、酵母菌、
霉菌有抑制作用，而且对耐热性芽孢杆菌和一些病毒也具有抑制作用，120℃加热10min仍具有抑菌活性。聚赖氨
酸能在人体内分解为赖氨酸，而赖氨酸是人体必需的8种氨基酸之一，也是世界范围内各国允许在食品中强化的一
种氨基酸。在发达国家ε- 聚赖氨酸已被批准用于食品防腐，主要用于肉制品、高盐食品、快餐、蛋糕、乳品和面
点类食品等。
　　一、项目完成情况
　　目前生物防腐剂的应用在国内受到限制的重要原因是价格太高。因此，降低生产成本是开发生物防腐剂ε-聚
赖氨酸的关键。本研究在完善5L发酵罐小试的基础上，进行500L发酵罐试验，通过科学有效的优化方法对ε-聚
赖氨酸发酵工艺进行优化，以进一步提高ε-聚赖氨酸的产率。
　　通过紫外线、硫酸二乙酯和离子注入等诱变方法，获得的ε-聚赖氨酸高产菌株在三角瓶、5L全自动发酵罐发
酵、30L自控发酵罐和700L发酵罐的试验表明，发酵（ε-聚赖氨酸）最高水平达到15～20g/L，总提取收率60%。
同时，采用回流前期流出液作为流加液的工艺路线，提高了ε-聚赖氨酸的收率，减少了废液的产生。
    二、国内外现状
　　ε-聚赖氨酸是一种具有广谱抑菌性的新型生物防腐剂，由日本学者腾井正弘、平木纯首次应用于食品防腐。
在发达国家ε-聚赖氨酸已被批准用于食品防腐，在国内，生物防腐剂研究开发较多的是纳他霉素和乳酸链球菌素
（NISIN）。纳他霉素为多烯大环内酯类化合物，其对大多数霉菌、酵母菌和真菌有较高抑制作用；NISIN是一种多
肽类生物防腐剂，对革兰氏阳性菌有明显抑制作用。但是，由于纳他霉素是一种抗生素类防腐剂，从食品安全角度
看，其应用有可能受到限制；NISIN不能抑制革兰氏阴性菌、酵母菌等，使用范围有一定局限性。相比之下，ε-
聚赖氨酸的安全性、高水溶性、热稳定性、抗菌谱广等特性将使其在未来市场更具竞争优势。目前，日本是ε-聚
赖氨酸的主要生产国。
　　三、推广应用前景及发展方向
　　对比国内外市场情况，对生物防腐剂ε-聚赖氨酸的需求将不断增加。我国加入WTO后，农产品进入国际市场
受关税和配额的调控作用将越来越小；与此同时许多国家会通过提高食品的安全卫生标准，设置非关税贸易壁垒—
—安全壁垒，来控制普通食品进口。从国际市场需求看，有机食品目前已成为发达国家的消费主流，其有机食品基
本靠进口，有机食品正成为发展中国家向发达国家出口的主要产品之一。美国有线新闻网（CNN）的调查结果表明，
过去6年有机食品的年销量增长20%。而在欧洲，德国农业部计划10年后，德国市场上的有机食品比例将从目前
的2.5% 提高到20%。我国已通过认证的有机食品生产基地有几十万亩，颁证产品近100个品种，有机食品近几年
出口增长率都在30%以上。这必将带动生物防腐剂产业的发展。
     另外，由于发达国家生活水平比较高，ε-聚赖氨酸作为生物食品防腐剂已大规模使用。此外ε-聚赖氨酸还
可作为生物医学材料和吸水材料等，具有广泛的用途。
    今后主要是通过诱变筛选或基因工程构建ε-聚赖氨酸高产菌株，进一步提高产量、降低成本。加强基础研究
工作，搞清ε-聚赖氨酸生物合成机理和抑菌机理，为深入研究奠定基础。加强应用研究，可与其他防腐剂复配使
用，进一步拓展防腐保鲜应用领域。加强作为高分子材料在医药、农业和人们日常生活等领域的应用研究，增加产
品附加值。