ε-聚赖氨酸（ε-poly-L-lysine, ε-PL）是少数放线菌在细胞膜上将L-赖氨酸单体通过α-COOH和ε-NH2脱水缩合形成的异形肽键聚合而成的同聚物，聚合度为25～35，分子量一般为2500～4500Da。它主要是由土壤中筛选到的链霉菌属分泌的一种Dragendorff阳性物质，由于其侧链α-NH2的多阳离子性质，因此ε-PL具有广阔的抑菌谱，包括细菌、酵母以及一些病毒，又因为其具有易溶于水、热稳定和pH适用范围广以及小鼠实验中证实的安全性等特点，被美国、日本、韩国等若干国家作为食品防腐剂而广泛应用。本论文以一株ε-PL高产菌Streptomyces sp. M-Z18为研究对象，主要研究结果如下：1.为了解决ε-PL产生菌在摇瓶发酵过程中遇到的pH不可控制而引起菌体降解和ε-PL产量较低的共性问题，提出一种摇瓶pH控制策略。考察了柠檬酸-柠檬酸钠、磷酸二氢钠-柠檬酸、醋酸-醋酸钠、甘氨酸-盐酸四种常见缓冲体系对Streptomyces sp. M-Z18摇瓶发酵过程中pH稳定性及发酵特性的影响。结果表明，在摇瓶发酵进行到18h时添加0.1mol/L的柠檬酸-柠檬酸钠（pH3.5）能够有效控制整个发酵过程的pH变化，使其维持在所需要的3.8左右，从而使ε-PL产量达到5.00±0.05g/L，菌体干重（DCW）达到6.05±0.17g/L，较自然发酵（不控制pH）分别提高了167%和75%。5L发酵罐中pH控制实验表明：摇瓶中添加柠檬酸-柠檬酸钠对菌体生长与ε-PL合成的促进作用主要是由于控制pH在适合菌体生长与ε-PL合成的范围内。对筛选到的其他两株ε-PL野生菌采用此摇瓶pH控制策略，证实该策略具有一定的适用范围。2.通过添加不同的辅助能量物质提高胞内ATP水平以促进ε-PL合成。添加NADH、甲酸、柠檬酸三种辅助能量物质考察其对Streptomyces sp. M-Z18发酵ε-PL过程的影响。研究发现，柠檬酸作为辅助能量物质对ε-PL发酵过程影响显著。进一步对柠檬酸添加时间、添加量和pH进行优化，确定了最佳柠檬酸添加方式，结合补料-分批发酵工艺，显著提高了ε-PL的产量。实验结果表明：在5L发酵罐中，维持pH为3.8，初始柠檬酸添加量为20g/L时，分批发酵ε-PL的产量达到9.50g/L,产率达到4.40g/（L·d），较未添加柠檬酸发酵分别提高了46.4%和48.1%。采用添加柠檬酸的补料-分批发酵工艺，发酵168h后ε-PL的产量达到26.89g/L，较对照提高了26.7%。3.采用一种新型的添加固体微粒-滑石粉的方法，改变Streptomyces sp. M-Z18的菌球形态及大小，使之更适合菌体的生长及ε-PL合成。发现在摇瓶中采用中位径（D50）为5μm的滑石粉，其添加浓度为10g/L，发酵结束时ε-PL的产量为2.01±0.06g/L，DCW的量为7.86±0.72g/L，分别较对照提高了59.5%和119.6%。同时在显微镜下观察发现，菌球形状发生改变且菌球直径降低为原来的50%。在5L发酵罐中，维持pH3.8，添加10g/L滑石粉分批发酵合成ε-PL时，菌体活力得到提高，发酵时间缩短，此时ε-PL的产量为6.47g/L，相比同期对照提高了59.8%。整个过程中ε-PL的合成速度为3.98g/（L·d），比对照提高了32.3%；且随着时间的推移，ε-PL的合成速度逐渐加快。菌体的生长速度也得到大幅提升，39h时DCW的量为14.26g/L，相比同期对照提高45.9%。采用添加10g/L滑石粉补料-分批发酵工艺，174h时ε-PL的产量为30.57g/L，较对照提高了44.1%。