乳酸链球菌素（Nisin）亦称乳酸链球菌肽或音译为尼辛，是乳酸链球菌产生的一种多肽物质，由34个氨基酸残基组成，分子量约为3500Da，为淡棕色至乳白粉末状。合成乳酸链球菌素通常采用微生物发酵法进行生产。乳酸链球菌素难以产生抗药性，且不留药物残余，被全球公认为安全无害的天然生物食品防腐和抑菌剂，被广泛应用于食品、医药、畜牧等多个领域，在食品方面，它常被用于防腐抑 菌、保持生鲜以及改善产品品质等。在畜牧行业中，该物主要应用于促进畜禽的健康养殖。由于乳酸链球菌素可抑制大多数革兰氏阳性细菌，并对芽孢杆菌的孢子有强烈的抑 制 作 用，因此被作为食品防腐剂广泛应用于食品行业。食用后在人体的生理pH条件和α—胰凝乳蛋白酶作用下很快水解成氨基酸，不会改变人体肠 道内正常菌群以及产生如其它抗 菌 素所出现的抗性问题，更不会与其它抗 菌素出现交叉抗性，是一种高效、无 毒、安全、无 副 作 用的天 然 食品防腐剂。采用乳酸链球菌发酵生产Nisin，是唯 一获得Nisin的途径。本文对本实验室保存的乳酸链球菌MEN105菌株进行了培养基和发酵条件优化。首先采用单因素试验方法，找到了碳源、氮源、磷源和无机盐等种类的较适因素水平，运用均匀设计进一步优化Nisin发酵培养基，得到的Nisin最适发酵培养基(g/100mL)为：蔗糖2.93，大豆蛋白胨1.0，酵母膏0.43，Na_2HPO_4为1.89，MgSO_4·7H_2O 0.02。比出发培养基效价提高了35.8%。采用单因素实验方法对培养条件进行了优化，确定了最 适的Nisin发酵条件：灭菌前培养基pH调至7.5，150mL三角瓶装20mL，30℃培养24h。 在3L自动控制发酵罐中，比较了自然pH分批发酵和恒pH 6.5分批发酵。通过控制pH发酵，削弱了发酵过程中产生乳酸导致pH下降对发酵的抑 制 作 用，Nisin发酵效价比自然pH发酵提高了21.9%。通过不同初始糖浓度发酵过程的比较，发现高糖浓度会对乳酸链球菌发酵产生底物抑 制 作 用，并且延长发酵周期。因此，确定对乳酸链球菌进行补糖发酵，以1%蔗糖浓度作为初始糖浓度，在以上基础上，考察补糖发酵对Nisin产量的影响。对数中期的两种补料方式显示，2种模式均有效得缩短了发酵周期，提高了发酵产量，其中分2次等量补加蔗糖的模式比恒速连续流加蔗糖模式，效价提高了175IU，比恒pH分批发酵效价提高了19.2%，达到4673IU/mL。发酵动力学的研究是对微生物发酵参数之间关系的深层次了解。利用Logistic等模型描述，恒pH条件下，乳酸链球菌ATCC11454的菌体生长、乳酸和Nisin的合成，以及蔗糖消耗的动力学。并使用遗传算法(Genetic Algorithm，GA)对模型参数进行估算，确定了Nisin发酵过程的动力学数学模型，并通过实验数据验证了此模型的正确性。这将为进一步研究和预测Nisin发酵过程奠定了一定的理论基础。