多基因工程改造白色链霉菌优化ε-聚赖氨酸生产及其在槟榔保鲜中的应用研究

本综述系统阐述了通过多基因工程（包括pgk、ak、ddc和pls基因的串联过表达）改造Streptomyces albulus以提升ε-聚赖氨酸（ε-PL）产量的策略，并深入探讨了ε-PL对Areca catechu（槟榔）表面微生物群的抑制作用及其通过调控群体感应（Quorum Sensing）和激活细胞修复通路（如细胞壁/膜生物合成和铁修复机制）实现保鲜的分子机制，为天然防腐剂在工业食品保鲜中的应用提供了创新性解决方案。

　　

Highlight

本研究通过基因工程手段对白色链霉菌（Streptomyces albulus）TG1003进行改造，串联过表达了ε-PL合成通路中的四个关键基因（pgk、ak、ddc和pls），显著提升了ε-PL产量。所获ε-PL对槟榔（Areca catechu）表面有害微生物表现出广谱抗菌活性，并通过高通量抑制实验证实其有效性。保鲜实验表明，ε-PL处理可延缓果实变色和腐败，延长货架期。宏基因组分析揭示ε-PL能显著改变微生物群落结构及功能通路，尤其通过调控群体感应（Quorum Sensing）并激活细胞壁、细胞膜和铁修复相关生物合成途径，凸显其通过多靶点调控微生物稳态实现保鲜的潜力。

Conclusion

本研究通过基因改造S. albulusTG1003过表达pgk、ak、ddc和pls基因，成功优化了ε-PL合成路径，并系统评估了ε-PL在槟榔保鲜中的应用效果。结果表明，ε-PL可通过调控微生物群落结构与功能（如群体感应和细胞修复机制）有效抑制病原微生物，为天然防腐剂在工业食品保鲜中的开发提供了理论依据和技术支撑。