[发明专利]一种固定化酶制备γ-氨基丁酸的工艺

说明书

本发明涉及氨基丁酸的制备技术领域，尤其涉及一种固定化酶制备γ‑氨基丁酸的工艺。其包括以下步骤：制备固定化谷氨酸脱羧酶：制备离子液体再生纤维素载体；将海藻糖、普鲁兰多糖和氧化石墨烯混合后高速匀浆得到热稳定剂，并加入到谷氨酸脱羧酶液中得到热稳定处理后的酶液；向热稳定处理后的酶液中加入还原型谷胱甘肽，得到活性处理后的酶液；将离子液体再生纤维素载体加入到活性处理后的酶液中，密封、并置于25~30℃水浴震荡12~16h，然后取出载体、并用去离子冲洗，冷冻冻干得到固定化谷氨酸脱羧酶；以浓度为1~2%的谷氨酸溶液为底物，固定化谷氨酸脱羧酶为酶源，将谷氨酸转化为γ‑氨基丁酸。通过本申请的工艺制备γ‑氨基丁酸具有较高的收率。

技术领域

本发明涉及氨基丁酸的制备技术领域，尤其涉及一种固定化酶制备γ-氨基丁酸的工艺。

背景技术

γ-氨基丁酸（GABA）是一种天然存在的功能性氨基酸，具有治疗高血压、癫痫和帕金森病，防止动脉硬化、调节心律失常、镇痛、抗皮肤衰老等功能，在医疗、保健上有非常重要的价值。生物体内的GABA大多由谷氨酸脱羧酶（GAD）催化谷氨酸脱羧产生，其辅酶是5-磷酸吡哆醛。作为药品或保健品原理的GABA制备方法主要有化学合成法、分离提取法和生物合成法3种，生物合成法成为主流技术。生物合成法是利用固定化谷氨酸脱羧酶（IGAD）转化谷氨酸得到GABA。

生物合成法的产率极大程度上由固定化酶的活性决定，酶的固定化是将酶束缚在载体材料上，使其与整体相分隔，但仍能与底物反应，这种固定化酶不但具有酶的专一性、高效性等特性，且具有可回收、反复使用等优点，使用寿命和存储寿命都比游离酶长。载体材料作为固定化酶的一个重要部分，其自身的结构和性能对固定化酶的各种性能有及其重大的影响，目前常用的固定化载体大多为水凝胶、碳纤维、壳聚糖等。

比如专利号为CN103045666A的专利号公开了这样一种用磁性微球固定化米糠谷氨酸脱羧酶制备γ-氨基丁酸的方法。其是将米糠酶提取液提取出谷氨酸脱羧酶，与制备好的磁性壳聚糖微球进行微粒反应，得到磁性固定化谷氨酸脱羧酶；将此固定化酶与反应液混合，加入0.01-0.05mol/L的谷氨酸钠作为底物，摇床反应得到γ-氨基丁酸。其以磁性壳聚糖作为载体，只是通过磁性便于载体从反应体系中分离回收，不具有提高酶活的效用，γ-氨基丁酸的产率较低。

发明内容

本发明要解决上述问题，提供一种固定化酶制备γ-氨基丁酸的工艺。

本发明解决问题的技术方案是，提供一种固定化酶制备γ-氨基丁酸的工艺，包括以下步骤：

（1）制备固定化谷氨酸脱羧酶：a.制备离子液体再生纤维素载体；b. 将海藻糖、普鲁兰多糖和氧化石墨烯混合后高速匀浆得到热稳定剂，并加入到谷氨酸脱羧酶液中得到热稳定处理后的酶液；c.向热稳定处理后的酶液中加入还原型谷胱甘肽，并使得还原型谷胱甘肽的质量浓度为0.3~0.8mg/mL，得到活性处理后的酶液；d. 将离子液体再生纤维素载体加入到活性处理后的酶液中，密封、并置于25~30℃水浴震荡12~16h，然后取出载体、并用去离子冲洗，冷冻冻干得到固定化谷氨酸脱羧酶；

（2）以浓度为1~2%的谷氨酸溶液为底物，所述固定化谷氨酸脱羧酶为酶源，将谷氨酸转化为γ-氨基丁酸。

其中，普鲁兰多糖、海藻糖和氧化石墨烯形成的热稳定剂能够在酶周边提供保水层，使得酶不容易因为失水变形，利于维持酶分子空间构造的稳定性。

凡能增强酶的活性、加快酶促反应速度的物质，称为激活剂。激活剂种类很多，有①无机阳离子，如钠离子、钾离子、铜离子、钙离子等；②无机阴离子，如氯离子、溴离子、碘离子、硫酸盐离子磷酸盐离子等；③有机化合物，如维生素C、半胱氨酸、还原性谷胱甘肽等。还原性谷胱甘肽是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成，在体内可以增强GABA激活的神经元反应，本申请采用还原形谷胱甘肽作为酶刺激剂，能够激发酶的活性，提高酶活以提高γ-氨基丁酸的收率，并提高生产得到的γ-氨基丁酸的使用效果。