[发明专利]一种发酵生产γ-氨基丁酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发酵生产γ-氨基丁酸的方法，属于微生物发酵工程领域。

背景技术

γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，简称GABA）是一种天然存在的、非蛋白质组成氨基酸，主要存在于哺乳动物脑、脊髓中。GABA具有提高脑活力、降血压和胆固醇、安定精神、防止肥胖、改善肝肾机能等作用，因而它在功能性食品领域具有广泛的应用前景。

目前，GABA的生产方法主要有化学合成法和生物法两种。化学合成法虽然纯度较高，但成本较高，得率较低，并且在生产工艺中涉及到危险溶剂，很难在食品工厂中实现。生物合成法主要利用酶催化将GABA前提物转化合成，是一种既安全，成本又低的方法。生物方法又分为植物富集和微生物发酵两种，植物富集提取法是以植物为原料，经富集、提取、分离、提纯制得，虽然操作简便，但GABA含量较低，成本仍较高。而微生物发酵法生产条件温和，设备要求简单，安全性好，尤以乳酸菌生产安全性最佳，且产生的GABA不易被降解，因此微生物发酵生产GABA在此功能性食品开发中具有巨大优势和潜力。

将乳酸菌与酵母菌进行混菌发酵产GABA，一方面酵母菌可以提供给乳酸菌如维生素、氨基酸等营养物质，另一方面乳酸菌的抑制性代谢产物乳酸也可被酵母菌利用。经混菌发酵实验结果知，在相同培养基培养条件下，混菌发酵产GABA是单菌培养条件下的4倍以上，这种现象迄今为止未见有报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种发酵生产γ-氨基丁酸的方法，通过简单易行、适于常规应用的混菌发酵操作，提高γ-氨基丁酸的产量。

本发明的技术方案，以一株产γ-氨基丁酸的乳酸乳球菌（Lactococcus lactis）SYFS 1.009和酿酒酵母W303-1A（Saccharomyces cerevisiae）W303-1A为混菌菌种，在三角瓶发酵条件下，使用加有15 g/L谷氨酸钠的MRS培养基培养。总接种量为2%，静置30℃培养。在30 L发酵罐条件下，其发酵培养基如下：葡萄糖 30 g/L，酵母膏 40 g/L，磷酸二氢钾 10 g/L，谷氨酸钠15 g/L，MgSO₄ 0.6 g/L，MnSO₄·H₂O 0.1 g/L，吐温80 0.5 mL/L。在30 L发酵罐中进行混菌发酵，起始pH控制在6.8-7.0，培养温度为30℃，待发酵液pH自然降至5.0时，流加25%（w/v）的氨水维持pH为5.0±0.5，36 h时向发酵液中添加15 g/L的谷氨酸钠浓缩液，整个发酵过程中添加葡萄糖使其发酵液浓度维持在10 g/L左右，培养48 h即得高含γ-氨基丁酸的乳酸菌发酵液。

酿酒酵母W303-1A是一株常见的基因工程宿主菌，2008年江南大学王付转的博士学位论文《絮凝性酿酒酵母基因工程菌的构建与发酵》等均有报道；乳酸乳球菌Lactococcus lactis SYFS 1.009，在2004年5月《无锡轻工大学学报》第23卷第3期79-85页《Lactococcus lactis 谷氨酸脱羧酶的分离纯化及部分酶学性质》，以及《食品工业科技》Vol.35,No.14,2014第197-201页《乳酸乳球菌的高密度发酵研究》中有报道。以上菌株均为江南大学食品科学与技术国家重点实验室保藏，并保证在20年内向公众提供。

本发明的有益效果：本发明由于采用了上述方案，所述的培养基安全可靠、生产周期短，γ-氨基丁酸产量高。发酵过程中操作简单，极大提高了发酵液中γ-氨基丁酸的产量。

具体实施方式

实施例1

培养基配制：

（1）分别称取各组分，用蒸馏水溶解，其中葡萄糖单独溶解，将培养基初始pH调至6.8-7.0；

（2）葡萄糖115℃单独灭菌20分钟，其他组分装入灭菌锅或发酵罐121℃灭菌20分钟；

（3）接种前通过无菌操作将葡萄糖加入三角瓶或发酵罐中，搅拌混匀，即得。