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摘 要

Abstract II

第一章. 文献综述 1

1.1 前言 1

1.2 ε-PL简介： 2

1.2.1 ε-PL的结构与性质 2

1.2.2 ε-PL的生产菌株的筛选 2

1.2.3 ε-PL生产工艺的研究 3

1.2.4 ε-PL的应用 4

1.3 发酵常用碳源简介： 5

第二章：实验材料与方法 6

2.1 实验材料 6

2.1.1 菌种 6

2.1.2实验仪器及试剂 7

2.2 实验方法 7

2.2.1 种子液的制备 8

2.2.2 摇瓶发酵 8

2.2.3 发酵罐发酵 8

2.2.4 ε-PL含量检测 8

2.2.5 菌体干质量测定 9

2.2.6 残糖测定方法 9

2.2.7 淀粉方法检测 9

2.2.8 pH 测定 9

第三章 实验结果与讨论 10

3.1 S. alublus PD-1对不同碳源的利用情况 10

3.2 不同酶解程度的淀粉作为碳源时ε-PL生产情况 11

3.3以淀粉酶解液进行批次发酵和补料批次发酵 12

3.4 总结 15

第四章 展望 16

参考文献 17

致 谢 19

摘 要：

ε-聚赖氨酸是一种由微生物生产的氨基酸同型聚合物，它由L-赖氨酸的ε-氨基与另一L-赖氨酸的α-羧基形成的ε-酰胺键连接而成。由于其良好的抑菌性、安全性及稳定性而被作为一种生物防腐剂而被在日本、美国等多个国家使用。之前报道的聚赖氨酸生产中葡萄糖和甘油为碳源，本实验以淀粉为主要碳源进行了聚赖氨酸的发酵工艺研究，最终在批次补料发酵168 h后聚赖氨酸产量达到了27.8 g/L,较之葡萄糖为碳源时的20.8 g/L提高了37.5%。本工艺在减少发酵原料成本的基础上大大提高了聚赖氨酸的产量。

关键词：聚赖氨酸，淀粉，发酵工艺，S. albulus PD-1

Abstract

Comprised of L-lysine residues linked by bonds between α-carboxyl and ε-amino groups, epsilon-poly-lysine (ε-PL) is a homo-poly-amino acid produced by microbiology. Due to its good properties including antimicrobial activity, biodegradability, edibility, and non-toxicity toward humans and the environment, it was used as a food preservative in Japan, USA, and other countries. Previously, ε-Poly-L-lysine was produced by using glucose and glycerol as carbon source. In this experiment, starch was selected as the main carbon source to optimize the fermentation technology of ε-Poly-L-lysine and ultimately poly-lysine production reached 27.8 g/L in feed-batch fermentation, increasing by 37.5% when compared with glucose as carbon source of 20.8 g/L. Thus, using starch as the main carbon source not only cutting the raw material cost, but also greatly increased the production of ε-Poly-L-lysine.

Key words: ε-Poly-L-lysine; starch; fermentation process; S. albulus PD-1

第一章 文献综述

1.1 前言

食品受到微生物污染而腐败变质是造成食品安全问题的重要因素之一。食品的腐败变质不仅造成了资源浪费，还严重危害了消费者的身体健康。据统计，全世界每年因腐败变质而造成的食物损失量高达10%-20%。发展食品工业，首要面对的问题便是，如何有效控制食品的腐败变质。我们经常会需要在食品的加工过程中添加食品防腐剂以延长食品的保藏期和防止食品受到微生物污染^[1]。我国目前使用的防腐剂多为化学合成防腐剂，如硝酸盐、山梨酸及其钾盐、双乙酸钠、焦亚硫酸钾或钠、苯甲酸及其钠盐、丙酸钙或钠和脱氢醋酸等。科学研究表明，化学防腐剂的超剂量使用会造成毒性积累；而且一些化学合成防腐剂还具有诱癌致畸性，在使用过程中存在着一定的安全隐患。天然防腐剂是从植物、动物及微生物的代谢产物，或其它天然产物中提取的物质，该类物质对人体无毒害作用，能增进食品的风味品质，是替代化学防腐剂的最佳选择。然而目前来看，天然食品防腐剂价格还是普遍偏高，阻碍了其推广和应用。能否提高天然食品防腐剂的生产效率及降低生产成本，已成为其能否大范围推广应用的重要因素。现在大部分微生物源防腐剂大多是利用生物发酵的方法生产制得，因此可能通过运用现代生物技术手段，对天然食品防腐剂的菌种进行筛选对发酵工艺进行优化改进，以此来有效提高生产效率，降低生产成本^[2,3]。我们相信，随着科技的不断发展以及相关研究的深入我们将能时行工业化地生产天然食品防腐剂，生物防腐剂替代化学防腐剂必将是大势所趋。

研究表明，微生物源防腐剂不仅对人体安全无毒，还具有一定的营养价值，大力开发安全无毒、高效、经济的生物防腐剂，已成为食品保鲜的必然发展方向之一。世界各国常用的微生物源防腐剂主要包括乳酸链球菌素（Nisin）、纳他霉素（Natamycin）及ε-聚赖氨酸（ε-PL）^[4,5]。相对另外几种微生物源防腐剂，ε-PL具有抑菌谱广，能够抑制革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌和病毒的活性，且具有安全性能高、水溶性好、热稳定性好等优点，是一种性能优良的生物防腐剂。

但是现在ε-PL的生产由于菌株、发酵工艺、后期分离纯化等条件的限制，其应用也受到了很大程度的限制。由此，ε-PL的生产是具有广阔的市场前景同时又面临巨大挑战的课题^[5]。

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