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一 PL)。 ε-聚赖氨酸的研究在国外特别是在日本已比较成熟,我国刚刚起步。它是一种天然的生物代谢产品。具有很好的杀菌能力和热稳定性,是具有优良防腐性能和巨大商业潜力的生物
防腐剂。在日本,ε-聚赖氨酸已被批准作为防腐剂添加于食品中,广泛用于
方便米饭、湿熟
面条、熟菜、海产品、酱类、
酱油、
鱼片和饼干的保鲜防腐中。同时还发现ε-聚赖氨酸和其他天然抑菌剂配合使用,有明显的协同增效作用,可以提高其抑菌能力。
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pH值影响,对热稳定(120℃,20min),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、
DL-苹果酸、
甘氨酸和高级脂肪甘油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。ε一聚赖氨酸溶于水,微溶于
乙醇。对其
表征进行红外光谱分析表明:在1680~1640cm -1和1580—1520cm-1有强吸收峰。
ε-聚赖氨酸是一种具有抑菌功效的
多肽,这种生物
防腐剂在80年代就首次应用于食品防腐。ε-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,也是世界各国允许在食品中强化的氨基酸。因此ε一聚赖氨酸是一种营养型抑菌剂,安全性高于其他
化学防腐剂,其急性口服毒性为5g/kg。 ε-聚赖氨酸抑菌谱广,对于酵母属的尖锐假丝酵母菌、法红酵母菌、产膜毕氏酵母、玫瑰
掷孢酵母;
革兰氏阳性菌中的耐热脂肪
芽孢杆菌、
凝结芽孢杆菌、
枯草芽孢杆菌;革兰氏阴性菌中的产气节杆菌、
大肠杆菌等都有明显的抑制和杀灭作用。聚赖氨酸对革兰氏阳性的微
球菌,
保加利亚乳杆菌,热
链球菌,革兰氏阴性的大肠杆菌,
沙门氏菌属以及酵母菌的生长有明显抑制效果,聚赖氨酸与
食用醋酸复合试剂对枯草
芽孢杆菌属有明显抑制作用。
一般都是以50%的
有效成分配合成商品出售.如:
乙醇制剂:以含质量分数50%聚赖氨酸的糊精粉末为基础原料,添加体积分数30%~70%的酒精的制剂,主要用于各种
蛋制品。醋酸制剂:添加体积分数O.5%~5.0%的醋酸,主要用于米饭,色拉等食品;
丙三醇制剂:添加量为体积分数O.01%~5%,主要用于含有动物性蛋白乳蛋白较多的食品;
甘氨酸制剂:添加量为质量分数0.01%一10%,和聚赖氨酸复合使用,协同抑菌效果更佳。
(3)作用于酶或功能蛋白。我们对聚赖氨酸的抑菌性能进行了研究,发现ε一PL不仅可抑制耐热性较强的G+的微球菌,而且对其它
天然防腐剂(如Nisin)不易抑制的G-的
大肠杆菌、
沙门氏菌属抑菌效果亦非常好,同时还可抑制
保加利亚乳杆菌、
嗜热链球菌、酵母菌的生长。但是单独使用ε-PL时对
枯草芽孢杆菌、
黑曲霉抑制不明显,采用ε一PL与
食用醋酸复合处理,对枯草芽孢杆菌抑制作用增强,经高温处理后的ε- PL对微
球菌仍有抑菌活性。
(3)聚赖氨酸与大蒜为主要原料混合制成食品
防腐剂。这种食品防腐剂使用时加入食品中或喷淋到食品表面,均具有显着的抗菌防腐作用,能杀死或抑制食品内部或表面的致病微生物。
ε-聚赖氨酸富含
阳离子,与带有
阴离子的物质有强的
静电作用力并且对
生物膜有良好的
穿透力,基于这一特性
多聚赖氨酸可用于某些药物的载体,因此在医疗和制药方面得到广泛应用。 ε-聚赖氨酸与氨甲
嘌呤(治疗
白血病、肿瘤的药物)聚合,能提高药物的疗效。电脉冲对不同分子量聚赖氨酸修饰的细胞膜的破坏程度,发现细胞膜
吸附高分子量聚赖氨酸会降低其破损临界电压。另外ε-PL的另一个重要用途是作为高吸I生聚合物,用于妇女卫生巾、婴儿尿片和其他各种工业产品中。