[发明专利]一种高产4-丁内酰胺水解酶的菌株及利用该菌株制备γ-氨基丁酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物工程领域，具体涉及一种高产4-丁内酰胺水解酶的菌株(Escherichia coli)HHSW-16及利用该菌株制备γ-氨基丁酸的方法。该菌株为大肠埃希氏菌菌株(Escherichia coli)，命名为HHSW-16，并于保藏日期2010年7月7日，保藏于位于北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所的中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号：CGMCC No.3998。

背景技术

γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid，简称GABA)，分子式为C₄H₉NO₂，相对分子量为103.1，白色结晶或结晶性粉末，易溶于水，微溶于热乙醇，不溶于其他有机溶剂，是一种天然活性成分，广泛分布于动植物体内。

GABA是目前研究较为深入的一种重要的抑制性神经递质，它参与多种代谢活动，具有很高的生理活性。根据目前的研究，发现GABA的生理活性主要表现在以下几方面：(1)GABA能结合抗焦虑的脑受体并使之激活，然后与另外一些物质协同作用，阻止与焦虑相关的信息抵达脑指示中枢；(2)GABA能作用于脊髓的血管运动中枢，有效促进血管扩张，达到降低血压的目的。(3)GABA能进入脑内三羧酸循环，促进脑细胞代谢，同时还能提高葡萄糖代谢时葡萄糖磷酸酯酶的活性，增加乙酰胆碱的生成，扩张血管增加血流量，并降低血氨，促进大脑的新陈代谢，恢复脑细胞功能。(4)GABA作为活性因子，具有良好的生理活性，将其应用于功能性食品中将大有可为。虽然GABA在自然界的分布很广泛，但将其开发作为保健食品功能因子无疑还需大量的工作。

动植物组织中GABA的含量都较低，例如豆叶中的含量仅为0.04μg/g鲜重，因而从动植物体内直接提取GABA并作为食品配料的可行性不大，其原因主要是因为GABA存在量少并且分离困难。

根据目前文献报道，γ-氨基丁酸的制备方法主要有以下几种：

1、化学合成法

GABA的化学合成已有百余年历史，主要以邻苯二甲酰亚氨钾和γ-氯丁氰在强烈条件下(180℃)反应，产物与浓硫酸一起回流，在经过结晶提纯而得。2001年，Abbjasovale等人(RU 2202538，2001)将α-吡咯烷酮和氢氧化钾作用生成的γ-氨基丁酸钾盐转化为γ- 氨基丁酸。总的来说，化学合成法制备GABA由于在生产工艺中使用了一些腐蚀性较强的溶剂，反应条件剧烈，以及得率较低等原因，存在一定的安全隐患。上述方法不足在于：

(1)水解开环反应时间长、转化率不高；

(2)反应过程繁琐、中间产生大量的杂质，一次合格率低，综合成本高。

(3)分离方法主要采用离子交换树脂法，分离时间长，设备利用率低，成本居高不下。

2、生物合成法

1961年，陈志民等(生物化学与生物物理学报，Vol.1，No.2，1961)利用大肠杆菌E1、E2、E3、E4菌种产生的脱羧酶将L-谷氨酸及钠脱羧制备得γ-氨基丁酸。1989年，阿诺.舒尔茨等人(中国专利，CN1250101，1989)从E.coli DH-1中分离出一种氨基转移酶将L-谷氨酸的氨基转移至琥珀酸半醛得到γ-氨基丁酸。1997年，Darijel等人(RU 2143002，1997)用E.coli VKPMB-7460或B-7452产生的转氨酶将L-谷氨酸或其钠盐转化为γ-氨基丁酸。2002年，江波等人(中国专利，CN1392262，2002)用乳酸菌或乳酸菌和酵母菌混用产生的脱羧酶将L-谷氨酸或其钠盐转化为γ-氨基丁酸。2005年，焦庆才等人(中国专利，CN1635128，2005)用E.coli AS1.505产生的脱羧酶酶将L-谷氨酸脱羧制备得γ-氨基丁酸。2005年，梅乐和等人(中国专利，CN1673351，2005)用短乳杆菌CGMCCNO.1306产生的谷氨酸脱羧酶将谷氨酸钠脱羧制备得γ-氨基丁酸。