白色链霉菌分批发酵ε-聚赖氨酸的动力学分析
2011-04-09李文杰贾士儒范宝庆王国良郑竹琳
钟 成,李文杰,贾士儒* ,范宝庆,王国良,郑竹琳
(1.教育部工业微生物重点实验室(天津科技大学),天津300457;2.天津科技大学生物工程学院,天津300457)
ε-聚-L-赖氨酸(ε-poly-L-lysine,简写 ε-PL)是由25~35个单体 L-赖氨酸通过 α-羧基和 ε-氨基通过酰胺键依次连接而成的阳离子型的天然氨基酸聚合物。最早由 Shima和 Sakai在筛选与Dragendorff试剂呈阳性反应的物质时偶然发现,是由白色链霉菌346分泌的一种胞外物质[1-2]。在酸性和微酸性环境中 ε-聚赖氨酸对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、酵母菌和霉菌均具有一定的抑制作用,而且其水溶性好、热稳定性高、可降解、可食用,对人体和环境无毒。因此它和它的衍生物由于其广泛的工业应用(如食品,医药,环境和电子技术),在过去几年里已引起了人们广泛的兴趣。ε-PL和它的衍生物有多种不同的应用,如作为食品防腐剂、乳化剂、食疗剂、可降解纤维、可高度吸水的凝胶、药物载体、抗癌剂增强因子和生物芯片。1989年日本批准其用于食品加工中,此后,韩国和美国也陆续批准其作用食品添加剂[3]。
自发现白色链霉菌Lysinopolymerus strain 346以来,人们针对ε-PL生产菌株的发酵过程与发酵条件进行了大量的优化,以提高ε-PL的最终产量。如Shima等[1,4]采用了 2 步培养的方法,先将菌体 S.albulus接种于20 g/L甘油,5 g/L酵母浸膏的种子培养基中,培养24 h,温度30℃;然后通过过滤收集菌体,将富集菌体移入含20 g/L葡萄糖、20 g/L柠檬酸和10 g/L(NH4)2SO4的发酵培养基中培养。通过2步培养的方法,8~9 d后ε-PL的发酵产量可达4~5 g/L。Kahar等[5]通过 pH值的调控来调节菌体的生长和 ε-聚赖氨酸的产量,采用菌株 S.albulus 410在5 L机械搅拌发酵罐发酵,培养基为M3G,通过半连续发酵培养,在消耗大量能量的前提下采用pH值来控制。……
