一种提高产品中高聚合度ε-聚赖氨酸的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高产品中高聚合度ε

【技术实现步骤摘要】
一种提高产品中高聚合度
ε-聚赖氨酸的方法


[0001]本专利技术涉及一种提高产品中高聚合度ε-聚赖氨酸的方法，属于发酵食品工业


技术介绍

[0002]化学添加剂对人体健康的影响，已经受到人们的高度关注，而生物添加剂以其安全、有效、对人体无毒副作用的优点受到人们的推崇。ε-聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine，简称ε-PL)是由多个赖氨酸残基通过α-羧基和ε-氨基连接而成的一种同型氨基酸聚合物，聚合度多为5-35，分子量范围一般在780-4600Da，其在酸性、中性和微碱性环境下对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、酵母菌和霉菌均有显著抑制作用。因此，ε-PL作为一种绿色、安全生物食品防腐剂被广泛使用。
[0003]ε-PL的抑菌性能受其聚合度影响，当ε-PL聚合度＜9时，抑菌活性很低，当聚合度＞9时，抑菌活性较高，ε-聚赖氨酸聚合度＞25时，其抑菌性能最佳。现有的ε-PL研究中，对于ε-PL聚合度控制的研究大都集中在菌株改造和发酵过程控制等环节，有研究人员在Streptomyces albulus细胞膜上发现了ε-PL降解酶(PLD)的存在，该酶的最适pH为7.0，在酸性环境(pH4.0)酶活很低，在发酵过程中控制低pH可以避免ε-PL降解，从而积累高聚合度的ε-PL。也有研究在ε-PL合成过程中向培养基内同时添加甘油和璜化β-环糊精，使得ε-PL分子量由3.5-4.5KDa减小到2.5KDa，操作复杂。还有一些研究人员提出了一种通过调节培养基中多元醇浓度来控制ε-PL中赖氨酸残基数量的方法。但是通过下游分离提取工艺来控制商品ε-PL的聚合度却鲜有研究。
[0004]ε-聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine，简称ε-PL)是由多个赖氨酸残基通过α-羧基和ε-氨基连接而成的一种同型氨基酸聚合物。ε-PL主链是长的脂肪族烃链，几乎不形成螺旋结构，主要为β-折叠构象。ε-PL侧链氨基的电离常数在8.0至9.0之间，当pH值低于电离常数时，氨基带有强正电荷，这导致主链中的残基相互排斥，无法形成氢键并自由膨胀，因此在pH小于8-9的截留液和透过液中，ε-PL主要为β-折叠和随机线圈构型。
[0005]而超滤膜技术虽然操作简单，但是膜分离技术最大的一个缺点是膜污染，由于分离过程终连续拦截大颗粒物质，相邻膜的表面积被溶解量浓度增加导致差极化。在浓度差异的作用下，溶质反向扩散将产生流体电阻和局部渗透压增加最终导致剂渗透通量的降低。若浓差极化严重，甚至可能导致溶质沉淀和膜表面上电阻层形成，最终导致膜通量的显著降低。
[0006]因此，如何将ε-PL通过超滤进行分离，且保持膜通量是目前存在的一大难点问题。

技术实现思路

[0007]为了解决上述至少一个问题，本专利技术提供了一种提高高聚合度(聚合度25-35)ε-PL含量的方法，以提高其抑菌活性，使产品中高聚合度ε-聚赖氨酸占比增加，单位质量产品的防腐效果提高。
[0008]本专利技术的第一个目的是提供一种提高ε-PL产品中高聚合度ε-PL含量的方法，所述的方法是对ε-聚赖氨酸粗品进行超滤处理，其中，超滤处理中料液pH控制在5.5-6.5，进一步优选为6。
[0009]在本专利技术的一种实施方式中，超滤处理中初始进料浓度为10-30g/L，进一步优选为20g/L。
[0010]在本专利技术的一种实施方式中，超滤处理中压力为0.2-0.25MPa，进一步优选为0.25MPa。
[0011]在本专利技术的一种实施方式中，超滤处理采用的膜是截留分子量为1000-3000Da的超滤膜，进一步优选为PES超滤膜(聚醚砜超滤膜)。
[0012]在本专利技术的一种实施方式中，高聚合度ε-PL是指聚合度为25-35。
[0013]在本专利技术的一种实施方式中，超滤处理的过程中采用间歇变容渗滤，具体是当料液浓缩至原料液体积的2/5时，添加水至原体积，如此反复直至透过液中不再出现高聚合度ε-PL时结束。
[0014]本专利技术的第二个目的是提供一种制备聚合度为25-35的ε-PL含量达到90％以上的ε-PL产品的方法，包括如下步骤：
[0015]将ε-聚赖氨酸粗品配制为浓度为10-30g/L的初始料液，pH控制在5.5-6.5，压力为0.2-0.25MPa，使用截留分子量为1000-3000Da的PES膜进行过滤，即得到高聚合度ε-PL含量达到90％以上的ε-PL产品。
[0016]在本专利技术的一种实施方式中，料液pH进一步优选为6；初始进料浓度进一步优选为20g/L；压力进一步优选为0.25MPa。
[0017]本专利技术的第三个目的是本专利技术所述的方法制备得到的聚合度为25-35的ε-PL含量达到90％以上的ε-PL产品。
[0018]本专利技术的第四个目的是超滤在提高聚合度为25-35的ε-PL含量中的应用，具体是：将ε-聚赖氨酸粗品配制为浓度为10-30g/L的初始料液，pH控制在5.5-6.5，使用截留分子量为1000-3000Da的超滤膜进行过滤，压力为0.2-0.25MPa，即得到聚合度为25-35的ε-PL含量达到90％以上的ε-PL产品。
[0019]本专利技术的有益效果：
[0020](1)本专利技术通过下游提取方法提高了产品中高聚合度ε-聚赖氨酸的占比，通过超滤之后，产品中高聚合度的ε-聚赖氨酸比原产品提高了8.4％以上，对于革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的抑菌活性均得到改善。
[0021](2)本专利技术中用到的膜分离结束，其过程简单，无相变，无二次污染且分离系数大，不改变原产品的性质，不会增加额外的提取工艺成本。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的膜分离装置示意图。
[0023]图2为实施例2中分离前后ε-PL溶液中ε-PL聚合度，其中a为原产品；b为截留液；c为透过液。
[0024]图3为实施例3中不同截留分子量膜透过液中高低聚合度ε-PL含量。
[0025]图4为实施例4中不同压力下透过液中高低聚合度ε-PL含量。
[0026]图5为实施例5中不同进料溶液pH下透过液中高低聚合度ε-PL含量。
[0027]图6为实施例6中不同进料浓度下透过液中高低聚合度ε-PL含量。
具体实施方式
[0028]以下对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本专利技术，不用于限制本专利技术。
[0029]测试方法：
[0030]高聚合度(25-35)ε-PL含量的测试：ε-PL聚合度通过离子对色谱来测定。TSKgel ODS-80Ts色谱柱(4.6
×
250mm；Tosoh，Tokyo)，流动相A：10mM NaH2PO4、100mM NaClO4·
H2O，10mM辛烷磺酸钠，磷酸调pH至2.6。流动相B：20mM NaH2PO4，200mM NaClO4·
H2O，20mM辛烷磺酸钠，磷酸调pH至2.6，50％(v/v)乙腈。色谱柱的平衡：45％(v/v)流动相A+55％流动相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高ε-PL产品中高聚合度ε-PL含量的方法，其特征在于，所述的方法是对ε-聚赖氨酸粗品进行超滤处理，其中，超滤处理中料液pH控制在5.5-6.5。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，超滤处理中初始进料浓度为10-30g/L。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，超滤处理中压力为0.2-0.25MPa。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，超滤处理采用的膜是截留分子量为1000-3000Da的超滤膜。5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，高聚合度ε-PL是指聚合度为25-35。6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，超滤处理的过程中采用间歇变容渗滤，具体是当料液浓缩至原料液体积的2/5时，添加水至原体积，如此反复直至透过液中不再出现高聚合度ε-PL时结束。7.一种制备聚合度为25-...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建华，陈旭升，赵星宇，张宏建，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：