利用Nisin提高可降解塑料的抑菌性及Nisin合成途徑的新型設(shè)計(jì).pdf

1、化工塑料為我們的生活帶來(lái)極大的便捷，同時(shí)也造成了很多的困擾，因此新型生物塑料便進(jìn)入了人們的視野，并已經(jīng)被成功地應(yīng)用于食品、飲品包裝等領(lǐng)域。在食品生產(chǎn)領(lǐng)域，消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的安全、衛(wèi)生等要求越來(lái)越高，研制新型抗菌包裝材料，提高食品質(zhì)量安全成為了新型食品包裝材料的研究方向。聚羥基脂肪酸酯（polyhydroxyalkanoates, PHAs）作為一類新型生物高分子材料，因其多樣的材料性質(zhì)與生物可降解性受到研究者們的青睞。在本研究中，我們以PH

2、A塑料為基質(zhì)，使用乳酸鏈球菌素（Nisin）賦予其食品級(jí)、天然安全的抗菌性能，制備獲得了具有高效、持久抗菌功能的PHA塑料，并檢測(cè)了該材料的其他特性。
　　研究方法、過(guò)程和結(jié)論如下：1）采用溶劑澆鑄方法將Nisin混合到正3-羥基丁酸-3羥基己酸共聚酯（PHBHHx——一種具備高度生物相容性的PHA）中，從而得到具有抗菌效應(yīng)的PHBHHx薄膜；2）使用激光共聚焦顯微鏡觀察材料微觀結(jié)構(gòu)，結(jié)果顯示Nisin在PHBHHx薄膜中呈顆粒分

3、布；3）以條件致病菌藤黃微球菌（Micrococcus luteus）為測(cè)試菌株，用瓊脂擴(kuò)散法測(cè)定PHBHHx薄膜的抗菌效應(yīng)與Nisin含量的對(duì)應(yīng)關(guān)系；4）在液體培養(yǎng)條件下測(cè)試PHBHHx薄膜的Nisin釋放效果與抗菌功能。研究結(jié)果表明Nisin可從PHBHHx薄膜中順利釋放；當(dāng)Nisin的含量達(dá)到25μg/g時(shí)，即表現(xiàn)出顯著的抑菌效果，且可長(zhǎng)時(shí)間維持。
　　此外，隨著 Nisin在工業(yè)中用量的日益升高，如何進(jìn)一步提高 Nisin

4、的生物產(chǎn)量成為研究者們關(guān)注的焦點(diǎn)。傳統(tǒng)的誘變篩選、發(fā)酵工藝改良等手段雖然在一定程度上提高了產(chǎn)量，但存在著工作量大，過(guò)程復(fù)雜且效率低的劣勢(shì)。Nisin本身是其生產(chǎn)菌株乳酸乳球菌細(xì)胞間自發(fā)誘導(dǎo)的激活信號(hào)分子，本研究將這種自誘導(dǎo)信號(hào)通路進(jìn)行人工再造，并利用合成生物學(xué)理念及T7RNA聚合酶特異專一性，設(shè)計(jì)了新型基因回路，放大乳酸乳球菌的細(xì)胞間交流信號(hào)，以期提高Nisin的產(chǎn)量，方法如下：1）應(yīng)用CATCH法從野生型菌株Lactococcus l

5、actis S0基因組中獲得Nisin基因簇，并構(gòu)建質(zhì)粒P32-Nisin-36e、P0-2-Nisin-36e和P0-4-Nisin-36e；2）測(cè)定構(gòu)建菌種的生長(zhǎng)曲線，觀察它們的生長(zhǎng)狀態(tài)；3）使用瓊脂擴(kuò)散法定性檢測(cè)Nisin的表達(dá)。
　　結(jié)果：1）成功構(gòu)建了所需質(zhì)粒，并轉(zhuǎn)化至Nisin敏感菌株Lactococcus lactis MG1363；2）新構(gòu)菌株具有正常的生長(zhǎng)曲線，即Nisin表達(dá)質(zhì)粒不會(huì)影響菌株的生長(zhǎng)狀態(tài)，但是Ni

6、sin野生型菌株的生長(zhǎng)速率更快，較新菌株提前約5h進(jìn)入平臺(tái)期；3） Nisin的活性檢測(cè)結(jié)果：P32-Nisin-36e/MG1363、P0-2-Nisin-36e/MG1363和P0-4-Nisin-36e/MG1363的發(fā)酵液中均檢測(cè)到了Nisin的活性，但是其抗菌能力僅為野生型菌株的十分之一。盡管本次研究沒(méi)有突破野生型菌株的Nisin生產(chǎn)性能，但為改造Nisin的合成途徑提供了新思路和新基礎(chǔ)。
　　約5h進(jìn)入平臺(tái)期；3） N

7、isin的活性檢測(cè)結(jié)果：P32-Nisin-36e/MG1363、P0-2-Nisin-36e/MG1363和P0-4-Nisin-36e/MG1363的發(fā)酵液中均檢測(cè)到了Nisin的活性，但是其抗菌能力僅為野生型菌株的十分之一。盡管本次研究沒(méi)有突破野生型菌株的Nisin生產(chǎn)性能，但為改造Nisin的合成途徑提供了新思路和新基礎(chǔ)。
　　總之，本研究將安全、高效的Nisin抗菌肽整合到了生物塑料PHA中，向消費(fèi)者提供了安全可靠的抗菌