[发明专利]一株高产γ-谷氨酰转肽酶的干酪乳杆菌及其在L-茶氨酸生产中的应用

说明书

本发明涉及一株高产γ‑谷氨酰转肽酶的干酪乳杆菌Lactobacillus casei TH139，保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏编号CGMCC No.18686；使用该菌株在37℃，pH7.0条件下发酵生产γ‑谷氨酰转肽酶；离心收集菌体细胞后在40℃，pH9.0条件下生物转化L‑谷氨酰胺和乙胺得到L‑茶氨酸；反应液经膜分离、离子交换树脂分离和浓缩结晶后获得合格的L‑茶氨酸成品。本发明开发的使用干酪乳杆菌生产L‑茶氨酸的方法具有食品安全、绿色环保、操作简便以及成本低廉的优点，具有良好的工业应用价值。

技术领域

本发明属于发酵技术领域，具体地，涉及一株高产γ-谷氨酰转肽酶的干酪乳杆菌及其在L-茶氨酸生产中的应用。

背景技术

L-茶氨酸是茶叶中特有的氨基酸，占其总游离氨基酸50%以上。L-茶氨酸有许多有益的生理效果，能够促进人脑放松，提高注意力和促进学习能力。在医疗保健方面，L-茶氨酸具有降低血压、预防血管疾病、缓解压力、保护神经、减肥降脂和提高免疫系统能力等功效。在食品方面，L-茶氨酸已被FDA列为安全的食品药品添加剂，用于改良食品品质、增强食品风味。

现有L-茶氨酸的主要制备途径包括提取分离法、化学合成法和酶促合成法。提取法存在一定的缺点，从植物中提取茶氨酸步骤繁琐、周期长、成本昂贵、提取量少，不能满足大规模生产需求。化学合成法方法简单且成本低廉，是目前工业化生产的主要途径之一，但合成的茶氨酸易存在消旋体、提取困难、污染能耗大且难于在食品领域中应用。近来使用酶催化法生产L-茶氨酸引起了很多学者的关注，目前主要有4种不同的细菌来源的酶可作为理想的生物催化剂并显示出不同的潜力。这4种细菌来源的酶，包括L-谷氨酰胺合成酶，γ-谷氨酰甲基酰胺合成酶，γ-谷氨酰转肽酶和L-谷氨酰胺酶。其中γ-谷氨酰转肽酶是一种能够催化多种γ-谷氨酰基供体合成L-茶氨酸的催化用酶，且无需消耗ATP。但现有技术用于γ-谷氨酰转肽酶的生产菌株主要为枯草芽孢杆菌和重组大肠杆菌（ZL200810021187.8、ZL200810021188.2、ZL201310302347.7、ZL200910027192.4），存在表达效率低、酶活力低的缺点，并且在食品中的应用受到限制。

干酪乳杆菌是目前研究最为深入、应用最为广泛的益生菌之一，与嗜酸乳杆菌、双歧杆菌一同被认为是目前最为经典的三种益生菌。本发明以河南省各地区发酵乳制品中分离的200株干酪乳杆菌为研究对象，筛选出高产高活性γ-谷氨酰转肽酶的菌株，并将其用于食品级L-茶氨酸的生产中，满足产品在食品和医药领域的需求。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明的目的一在于提供一株高产γ-谷氨酰转肽酶的干酪乳杆菌，目的二在于提供使用所述干酪乳杆菌Lactobacillus casei TH139生产L-茶氨酸的方法。利用所述高产γ-谷氨酰转肽酶的干酪乳杆菌生产L-茶氨酸，具有产品收率高、纯度高、成本低廉等优点。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

一株高产γ-谷氨酰转肽酶的干酪乳杆菌Lactobacillus casei TH139，分类命名为干酪乳杆菌（Lactobacillus casei），已在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号；保藏日期为2019年10月15日；保藏编号为CGMCC No.18686。

利用上述干酪乳杆菌生产L-茶氨酸的方法，采用如下步骤：

（1）细胞培养和收集：取300 μL干酪乳杆菌菌液接入30 mL LBS培养基中，pH7.0，37℃，200 r/min条件下培养8-10 h后，再取30 mL种子液接种于3 L发酵培养基中，pH7.0，37℃，200 r/min条件下培养14-16 h后，冷冻离心获得菌体细胞；