郑州拜纳佛生物工程股份有限公司

一、 ε-聚赖氨酸的应用现状

(一)国内ε-聚赖氨酸(ε-PL)的应用现状

郑州拜纳佛生物工程股份有限公司率先在国内实现了ε-PL的工业化生产。2014年4月国家卫生计生委食品安全标准与监测评估司发布公告(2014年第5号)，批准了ε-聚赖氨酸及其盐酸盐为食品添加剂新品种。批准ε-聚赖氨酸及其盐酸盐的用量及使用范围见表3-1、3-2。

表3-1 ε-聚赖氨酸的用量及使用范围

目前，国内有郑州拜纳佛生物工程股份有限公司等近十家企业具备ε-聚赖氨酸的生产能力。

(二)国外ε-聚赖氨酸(ε-PL)的应用现状

19世纪80年代，日本健康卫生部批准ε-PL可作为食品防腐剂应用于食品。此后，ε-PL出现于韩国食品添加剂法规中。主要生产厂商有奥野制药、智索等公司。

2003年7月10日，日本智索公司(Chisso Corporation)向美国食品药品管理局(FDA)提交申请材料，请求FDA认定该公司的产品ε-聚赖氨酸为GRAS(一般公认安全Generally regarded as safe)，2004年1月16日FDA对申请作出答复，批准ε-聚赖氨酸为GRAS 产品，将其编号为安全食品GRAS(公告No.GRN 000135)，ε-聚赖氨酸的化学品摘要服务注册号CAS 28211-04-03。

可以将ε-聚赖氨酸作为防腐剂加入煮熟的大米或寿司中，添加量为50 mg/kg。根据美国相关法律[proposed 21 CFR 170.36(f)]要求FDA的公开信与智索公司提供的申请信息一起，接受公众的质询，所有的内容都可以在FDA安全办公室主页上查找和拷贝。

ε-PL作为食品防腐剂在日本具有很长的安全历史，在食品商店和超市可发现许多含有ε-PL的食品。包括日本传统菜、熟米饭、面条、马铃薯沙拉和蔬菜。除此之外，ε-PL也应用于点心，包括蛋糕和蛋羹奶油。

日本智索公司开发了SAVE-ORYTM系列的ε-PL产品，包括SAVE-ORY GA30、SAVE-ORY CL610等，这些产品并不将ε-PL单独使用，而是针对不同的产品将ε-PL与其他物质复配使用。以SAVE-ORY GA30为例，除ε-PL外还添加了醋、醋酸钠、糖酯、盐、香料等物质，其适用对象主要包括米饭、意大利面、熟蔬菜、肉制品等。而对于SAVE-ORY CL610，除ε-PL外还包括醋酸钠、糊精、苹果酸、柠檬酸、乳糖等，其适用对象主要包括天麸罗(日本食品)、汉堡、寿喜烧(日本食品)等。不同适用对象其添加量也不尽相同，具体参见表3-3。

表3-3 SAVE-ORYTM系列的ε-PL产品组成及其适用范围

在美国，聚赖氨酸的产品规格有粉末和水溶液。粉末产品为比例50:50聚赖氨酸和麦芽糖糊精粉末的混合物，商品名为PuraQ Xtend FXSOP。水溶液产品为25%(w/v)聚赖氨酸溶液，商品名为PuraQ Xtend FX25。

在欧盟，比利时汉德瑞生物工程有限公司(Handary)，“Handary牌”多聚赖氨酸系列产品已经在美国FDA(食品和药品管理局)注册，并通过了GMP和ISO9001:2000质量管理认证体系，适合北美和大中华地区市场销售。

(三) ε-PL的应用研究现状

为扩大ε-PL应用范围，研究了ε-PL复配剂在草莓保鲜中的应用，采用ε-PL复配涂膜保鲜剂，可有效提高草莓保鲜率，并减少失重率。将熟面条浸泡 ε-PL制剂(采用0. 15% ε-PL与0. 25% 醋酸复配)后，以微生物检测为指标，可有效延长熟面条的保质期。发明的一种简单快速、货架期长的馒头的制作方法，是将ε-PL应用于馒头中，适当延长了馒头的货架期。还建立了毛细管电泳法检测米饭中ε-聚赖氨酸含量的方法。对ε-PL在米饭防腐保鲜中的应用进行了试验研究，确定了在米饭中的使用量为200 mg/kg，适使用量为100-125 mg/kg，并确定了米饭保鲜中与ε-PL复合的制剂为柠檬酸，其添加比例为1:2.5。在米饭中添加上述制剂，保鲜期可长达20天。

此外，ε-PL还可用作乳化剂、水凝胶、基因载体等，在生物芯片和生物电子的镀膜材料等方面也具有十分重要的用途。

二、ε-聚赖氨酸(ε-PL)的发展趋势

(一)生物防腐剂逐渐扩大市场份额

目前，国内外食品防腐剂市场依然是化学防腐剂占份额。但是，从人们所能接受和更安全的角度而言，生物防腐剂的市场占有率会不断提高。另外，随着食品防腐剂行业的发展以及人们食品安全意识的提高，做到“使用防腐剂而不食用防腐剂”是我们终的目标。这就需要我们通过不断地努力，研究与开发新的天然防腐剂产品。天津科技大学生化工程研究室采用现代生物技术，制备出具有防腐能力的细菌纤维素管(即将ε-PL与细菌纤维素复合)。将此管作为肠衣，在有效抑制腐败菌的增殖，延长香肠货架期的同时，在食用此香肠时，由于去除了纤维素肠衣，就做到了使用防腐剂，而不食用防腐剂的目的。

(二)从安全的角度，有必要了解生物防腐剂抑菌机制

目前，基于国外学者对ε-PL抑菌机理的研究，推测ε-PL抑菌机制可能是首先吸附到细胞膜表面，由于静电反应致使细胞膜裂解以及细胞质异常分布，当生理损伤达到一定程度后细胞膜会发生一定程度上的物理破裂及胞内物质发生渗漏，从而达到抑菌的效果。

ε-PL对酿酒酵母的作用模式和抑制机理，提出ε-PL的抑菌和杀菌机制是完全不同的。首先，ε-PL会通过静电引力与细胞膜表面带阴离子的物质结合。当ε-PL达到阈值浓度时，ε-PL迅速以“毡毯模型”中描述的作用模式作用于细胞膜，导致磷脂双分子层弯曲和穿孔，将细胞致死。而未达到阈值浓度时，ε-PL会附着在细胞膜上，导致细胞膜流动性发生变化，改变细胞膜结构及其通透性，进而对细胞膜功能产生扰动作用，间接对胞内中心碳代谢代谢产生抑制。另外，由于ε-PL在人体内可分解为L-Lys，而Lys是人体必需的八种氨基酸之一，可作为营养型防腐剂在食品中强化使用。

目前，由于世界各国食品腐败问题严重，造成重大经济损失，因此食品防腐剂的使用是不可避免的。但食品添加剂必然是要从毒性较高向毒性更低、更安全方向发展，由化学合成食品防腐剂向天然食品防腐剂方向发展是人类健康的需要;天然防腐剂的“绿色使用”也是我们不懈追求的目标。