化工塑料为我们的生活带来极大的便捷,同时也造成了很多的困扰,因此新型生物塑料便进入了人们的视野,并已经被成功地应用于食品、饮品包装等领域。在食品生产领域,消费者对产品的安全、卫生等要求越来越高,研制新型抗菌包装材料,提高食品质量安全成为了新型食品包装材料的研究方向。聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoates, PHAs)作为一类新型生物高分子材料,因其多样的材料性质与生物可降解性受到研究者们的青睐。在本研究中,我们以PHA塑料为基质,使用乳酸链球菌素(Nisin)赋予其食品级、天然安全的抗菌性能,制备获得了具有高效、持久抗菌功能的PHA塑料,并检测了该材料的其他特性。研究方法、过程和结论如下：1)采用溶剂浇铸方法将Nisin混合到正3-羟基丁酸-3羟基己酸共聚酯(PHBHHx■—一种具备高度生物相容性的PHA)中,从而得到具有抗菌效应的PHBHHx薄膜；2)使用激光共聚焦显微镜观察材料微观结构,结果显示Nisin在PHBHHx薄膜中呈颗粒分布；3)以条件致病菌藤黄微球菌(Micrococcus luteus)为测试菌株,用琼脂扩散法测定PHBHHx薄膜的抗菌效应与Nisin含量的对应关系；4)在液体培养条件下测试PHBHHx薄膜的Nisin释放效果与抗菌功能。研究结果表明Nisin可从PHBHHx薄膜中顺利释放；当Nisin的含量达到25μg/g时,即表现出显著的抑菌效果,且可长时间维持。此外,随着Nisin在工业中用量的日益升高,如何进一步提高Nisin的生物产量成为研究者们关注的焦点。传统的诱变筛选、发酵工艺改良等手段虽然在一定程度上提高了产量,但存在着工作量大,过程复杂且效率低的劣势。Nisin本身是其生产菌株乳酸乳球菌细胞间自发诱导的激活信号分子,本研究将这种自诱导信号通路进行人工再造,并利用合成生物学理念及T7RNA聚合酶特异专一性,设计了新型基因回路,放大乳酸乳球菌的细胞间交流信号,以期提高Nisin的产量,方法如下：1)应用CATCH法从野生型菌株Lactococcus lactis SO基因组中获得Nisin基因簇,并构建质粒P32-Nisin-36e、 Po-2-Nisin-36e和P0-4-Nisin-36e; 2)测定构建菌种的生长曲线,观察它们的生长状态；3).使用琼脂扩散法定性检测Nisin的表达。结果：1)成功构建了所需质粒,并转化至Nisin敏感菌株Lactococcus lactis MG1363; 2)新构菌株具有正常的生长曲线,即Nisin表达质粒不会影响菌株的生长状态,但是Nisin野生型菌株的生长速率更快,较新菌株提前约5h进入平台期；3)Nisin的活性检测结果：P32-Nisin-36e/MG1363> Po-2-Nisin-36e/MG1363和Po-4-Nisin-36e/MG1363的发酵液中均检测到了Nisin的活性,但是其抗菌能力仅为野生型菌株的十分之一。尽管本次研究没有突破野生型菌株的Nisin生产性能,但为改造Nisin的合成途径提供了新思路和新基础。总之,本研究将安全、高效的Nisin抗菌肽整合到了生物塑料PHA中,向消费者提供了安全可靠的抗菌塑料,这即为解决传统材料的污染问题提供了方法,也为抗菌型PHA的工业化生产奠定了重要技术基础,拓展了Nisin在材料科学中的应用范围。同时,Nisin基因簇新型设计途径的尝试,也对提高Nisin产量做了有益的探索。