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)。

食品贮存、运输、销售过程都有可能造成细菌污染。由于食品的营养成分比较丰富和多样，食品中会存在各种各样的微生物，一旦污染食品，由于微生物生长迅速，能很快产生大量个体，有些会使食品腐败变质，而有些会产生致病的毒素。ε-PL(ε-Poly-L-lysine,简称ε-PL)作为一种天然防腐剂，相对于其他防腐剂，具有抗菌谱广，稳定性好，在日本,ε-PL已经进入了商业市场，我们可以看到各种各样的食品中都包含ε-PL，尤其是在超市和杂货店购买盒饭的煮熟的大米中。目前，国内只是处于研究阶段，还没有实际应用于食品中,然而，由于ε-PL具有的高安全性、抑菌效果好、抑菌谱广、耐高温的优良的性质，它在食品中会有良好的应用前景。1

1977年，日本科学家Shima和Sakai在白色链霉菌( Streptomyces albulus 346)发酵液中首次发现ε- PL, ε- PL是赖氨酸α-位上羰基和ε-位氨基结合的产物，由25 -30个赖氨酸残基组成。ε-PL是-一种的阳离子聚合多肽，当聚合度低于十肽时，会丧失抑菌活性。与盐酸、柠檬酸、苹果酸、甘氨酸和高级脂肪甘油酯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-聚赖氨酸为淡黄色粉末、吸湿性强，略有苦味，溶于水，微溶于乙醇，但不溶于乙酸乙酯、乙醚等有机溶剂。ε- PL遇酸性多糖类、盐酸盐类、磷酸盐类、铜离子等可因结合而使活性降低，与盐酸、柠檬酸、苹果酸、甘氨酸和高级脂肪甘油酯等合用有增效作用。ε-PL的等电点为9.04，最适pH为5~8。ε- PL的热稳定性非常好，其水溶液在高温(121°C)情况下不分解、不失活1。ε-PL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。

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，沙门氏菌以及酵母菌的生长有明显抑制效果，聚赖氨酸与醋酸复合试剂对枯草芽胞杆菌有明显抑制作用。

ε-聚赖氨酸的作用机理主要表现在如下3个方面：

(1)作用于细胞壁和细胞膜系统；

(2)作用于遗传物质或遗传微粒结构；

(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。

ε-聚赖氨酸在保鲜防腐方面的应用

（1） ε-聚赖氨酸和甘氨酸混合能延长牛奶保质期。

（2）对方便米饭和快餐食品等提高保存期。

（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，均具有显著的抗菌防腐作用，能杀死或抑制食品内部或表面的致病微生物。

Shima等研究了ε-PL的分子大小与对大肠杆菌抑菌活性的关系，发现含有多于9个L-赖氨酸残基的聚赖氨酸可以严格抑制微生物的生长，八聚赖氨酸最小的抑菌浓度大于100mg/mL。ε-PL中α-氨基基团的化学修饰可以降低它的抑菌活性。阳离子表面活性化合物由于对外膜起作用从而抑制微生物的增殖。ε-PL可以显著改变水中的氨基基团，是阳离子表面活性剂，因此可以像其他阳离子聚合物一样对微生物的生长有抑制作用，对酵母菌、霉菌、革兰氏阳性菌阴性菌的生长都有抑制作用。ε-PL对微生物的抑制作用机理合理的解释是根据Shima等用电子显微镜ε-PL观察到的处理后的大肠杆菌K-12细胞的形态学表面的结果，由于ε-PL的阳离子特性，对微生物细胞表面有静电吸附作用，用电子显微镜发现微生物外部的膜结构被剥夺，细胞质也呈现非正态分布，最终导致ε-PL处理后的细胞的生理性的损害,刘蔚等用ε-PL处理大肠杆菌和枯草芽胞杆菌，发现其细胞壁完整性被破坏，生理作用丧失并在细胞膜上形成孔道，胞外离子含量升高，大分子物质溢出，蛋白质的合成受到影响，最终导致细胞死亡。1
　　另外，ε-PL对细菌、霉菌、酵母菌最小抑菌浓度不同可能是由于他们细胞表面状况的不同，需要做进一步的研究。

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水性聚合物，用于妇女卫生巾、婴儿尿片和其他各种工业产品中。

ε-PL应用在食品中要考虑对食品风味的影响，大量添加会产生苦味，影响食品的口感;在食品加工中它会与蛋白质和酸性多糖结合，对食品的质构也会产生一定的改变。但是ε-PL的抑菌性较高，它在食品中的添加的浓度是较低的，所以ε-PL对食品质量的影响也较小。由于ε-PL无毒的安全性研究，ε-PL在日本被批准作为食品防腐剂用于食品中，在日本，ε-PL作为食品防腐剂用于多种食品有很长的历史,包括传统的菜和主食像米饭和面条。例如切片鱼和鱼类寿司，将ε-PL喷射或浸蘸在鱼上。在日本许多传统的日常的菜肴中ε-PL浓度一般为500ppm，此外，在日本如煮熟的大米、老汤面条、其他的汤、面条和即食性的菜中ε-PL的含量一般为10~500ppm，在日本的寿喜烧、马铃薯沙拉、蒸蛋糕和乳蛋糕乳脂中也会使用。ε-PL在FDA提议作为食品添加剂用于做好的米饭和寿司中建议ε-PL的添加量为5~50ppm。

ε-PL可作为防腐剂用于延长肉制品的货架期，400mg/L的ε-PL单独使用时就能显著抑制冷鲜猪肉感官品质的下降、微生物的生长繁殖、pH的上升和TVB-N的积累。袁秋萍等将ε-PL应用于牛肉干，研究ε-PL、甘氨酸和食用酒精复配对牛肉干的防腐保鲜效果，结果显示采用该复合防腐剂的牛肉千产品在货架期和感官品质方面比原有产品有明显的优势。莫树平等在广式腊肠中使用ε-PL,得到数据显示样品菌落总数及TVB-N值均比对照低。这些结果都表明了ε-PL应用于肉制品有着良好的防腐和保鲜的效果。
　　ε-PL对某些具体的菌抑菌作用的研究，主要是一些重要的食品污染的致病菌。如Jung等研究ε-PL对耐酸阴性鼠伤寒沙门氏菌的抗菌效果时发现，在10C1%及24°C和359C2%的ε一PL存在的条件下，鼠伤寒沙门氏菌不能生存。此外，耐酸阴性的鼠伤寒沙门氏菌对ε-PL不具有耐受性，即使在较低的储存温度下，ε-PL的抑菌效果仍有所增强。由此，我们认为ε-PL可以用于控制家禽类产品中的阴性鼠伤寒沙门氏菌的生长繁殖。Chang等研究了ε-PL对大肠杆菌0157:H7、鼠伤寒沙门氏菌、单核性增生李斯特菌的抑菌效果，从储存7天的烤牛肉浆中观察到受损的细胞和细胞数目的减少都表明了ε-PL的杀菌性和抗菌性。证明了ε-PL作为新型的抗菌剂在各种食品例如烤牛肉中的应用的潜力，最佳的ε-PL的浓度为1%，明显高于报道过的10-500ppm作为淀粉类食品的防腐剂。因为应用的食品种类不相同，不能简单地将这个结果与其他文献中ε-PL有效浓度的结果比较，对于不同的食品最佳抑菌浓度有待进一步的研究。尽管如此，选择使用低浓度的ε-PL替代高浓度也是值得肯定并且提倡的，因为ε-PL比较昂贵并且在高浓度下使用会产生苦味。

水产类由于其高营养、高水分和接近中性的pH等条件是极易腐败变质的，而微生物活动是引起腐败变质的主要原因，ε-PL的良好的抑菌作用可以有效的抑制水产类食品的腐败，延长它它们的货架期。在4±1°C的储藏环境下，0.1%的ε-PL溶液处理3min能够有效地控制南美白对虾的腐败变质，不添加ε-PL溶液组相比，可延长货架期2-3d。Ting对ε-PL改进鱼肉酱产品的质量进行了研究，研究发现ε-PL对鱼肉酱质构的影响不大，加入0.2%的ε-PL可以有效地延长货架期。可以得知ε-PL对水产类食品的腐败变质有良好的抑制作用，添加ε一PL浓度的不同，处理原材料的不同，抑菌效果有所不同，但均能有效控制水产类食品的腐败。

ε-PL在中性和微碱性环境中有较强的抑菌性，而米饭、面条、年糕等高淀粉食品中，pH偏中性到弱碱性，而目前多数防腐剂的最适抑菌范围偏酸性，很难起到真正的防腐保鲜效果。因此，将ε-PL用于淀粉类食品的保鲜是可行的，其效果值得期待。杨云斌等将ε-PL添加如米饭中、张春红等将ε-PL用于湿面条，均发现添加了ε-PL后可以有效地延长保存期。由此可以看出，ε-PL可以作为一种新型的生物保鲜剂应用于淀粉类食品中。

ε-PL还可以应用于一些饮料、调味品、乳制品等。例如，吕志良等将ε-PL添加到玉米汁饮料中，玉米汁的保存明显的时间延长。程涛等在食醋添加ε-PL,随ε-PL用量增加其抑菌率也提高，但效果不明显，当与EDTA、山梨酸钾、纳他霉素复合使用时，抑菌率有极显著的提高，有效延长食醋保质期。

ε一PL具有光谱的抗菌活性和安全性，可以将它应用在食品包装材料上，来抑制食品中微生物的生长。黄崇杏等将ε-PL混合乳液涂布于食品包装纸表面，大肠杆菌和金黄色葡萄球菌悬液涂布于平板上，将制备的含ε-PL的纸张放在上面恒温培养后测量抑菌圈大小和细菌的生长曲线，结果表明ε-P对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有明显的抗菌效力，抑菌环的宽度随着ε-PL质量分数的增加而增大，从细菌的生长曲线也可以看出随着ε-PL用量的增加，抗菌纸对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制效果逐渐增强。

ε-PL能在人体内分解为赖氨酸，不但没有任何毒副作用，而且可以作为一种赖氨酸的来源。ε-PL已于2003年10月被美国的FDA批准为食品保鲜剂。在日本，ε-PL批准用于食品，Fukutome等进行的慢性毒性和致癌性联合试验结果表明，每天摄取的食物中ε-PL含量在6500μg/g属于极安全的水平;在ε-PL添加量为20000μg/g时，无明显的组织病理变化，也观察不到可能的致癌性。这与Hiraki9]和Neda的实验结果一致，Hiraki在老鼠饮食中长期添加高剂量的ε-PL也没有发现对老鼠明显的作用。Neda进行毒性试验研究，认为ε-PL几乎没有毒性和致突变性。另外，Hiraki 用急性毒性试验，在毒理试验证实了ε- PL作为食品保鲜剂的高度安全性，ε-PL几乎是无毒，对大鼠急性口服毒性(5g/kg)研究，死亡率为零; ε-PL在食品中的添加的浓度是较低的。ε-PL在生殖、神经学上、免疫学上、胚胎和胎儿的发育后代的生长及两代人的胚胎和胎儿的发育也都没有毒性。1

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