[发明专利]一种高产γ-氨基丁酸的生产方法及应用

说明书

技术领域

本发明属医药生物与食品工程技术领域，是现代生物和化学工程与传统发酵工程技术的有机结合，是对目前采用生物技术生产γ-氨基丁酸（GABA）方法的改进。更具体的说是采用从我国北方酸菜中分离选育的短乳杆菌Lactobacillus brevis CGMCCNO.3414，通过生长细胞和休止细胞的生物转化，高效率地生产国际上公认最安全的原料药和保健食品—γ-氨基丁酸。

背景技术

γ-氨基丁酸（GABA）也称氨酪酸，是一种非蛋白质组成成份的天然氨基酸，广泛存在于自然界中，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，具有降血压、调节心律失常、改善睡眠、抗焦虑、改善脂质代谢、防止动脉硬化等功效，因此受到越来越多的科学工作者的关注。

目前，GABA的生产方法主要有化学合成、植物富集和生物合成三种。其中化学法是以邻苯二甲酰亚氨钾和γ-氯丁氰或丁内酯为原料在强烈条件下反应，所得产物与浓硫酸作用后再经过水解制得产品GABA；该法速度快，得率高，但成本高，安全性差。植物富集法是从富含GABA的麸皮、茶叶、番茄汁等原料中分离提取。生物法是采用微生物发酵，生物合成方法，此方法生产成本低、无毒、安全且环保，是属低碳、绿色生产方式。现有技术公开的菌株大多都是以大肠杆菌作为发酵GABA的菌株，但其存在安全卫生方面的隐患。最近发现乳酸菌中同样拥有谷氨酸脱羧酶，可以催化底物谷氨酸钠来合成GABA，而且被安全地应用于食品医药行业当中。

目前已报道的采用乳酸菌生产GABA的方法有两种：一是：培养短乳杆菌的同时不断流加底物谷氨酸钠进行发酵，生成积累GABA。目前国内报道采用此法发酵最高水平为12g/L。二是：培养并获得大量富含谷氨酸脱羧酶的短乳杆菌细胞，收集此细胞并制成休止细胞，放入含有谷氨酸钠的缓冲液中，在最佳的谷氨酸脱羧酶酶促反应条件下，将谷氨酸转化为GABA，目前国内外报道生成的GABA可达345.83mM。

发明内容

本发明巧妙的将上述两种方法有机结合，采用生长短乳杆菌Lactobacillus brevis (CGMCC NO.3414）细胞发酵积累GABA和发酵结束后收集的短乳杆菌Lactobacillus brevis CGMCC N_O.3414菌的休止细胞生物转化生产GABA可达100g/L左右，使得菌体产生的谷氨酸脱羧酶充分发挥作用，达到高效率的生产国际上公认最安全的原料药和保健食品—γ-氨基丁酸。本发明还成功的将短乳杆菌Lactobacillus brevis TCCC CGMCCNO.3414，应用于味精厂电点废液生产GABA，实现变废为宝、循环经济。

为实现上述目的本发明提供如下的技术方案：

本发明的一个目的是公开了高产γ-氨基丁酸（GABA）的生长短乳杆菌S5，其保藏号为CGMCC NO.3414。保藏日期：2009年11月06日。

本发明的短乳杆菌菌株Lactobacillus brevis ，其菌株保藏号为CGMCCNO.3414，所具有的生理、生化特征如下：

（1）奥林巴斯双目显微镜观察菌株形态，菌株在梯度平板培养时因产酸而形成透明圈，菌落形态扁平湿润，边缘光滑呈白色不透明状态，镜检观察为短杆状，不运动，无孢子，根据革兰氏染色法鉴定为革兰氏阳性细菌，兼性厌氧型。诱变菌株的筛选平板和菌体形态见附图3，诱变菌株发酵液纸层析色谱图见附图4。从众多诱变菌株中得到一支产GABA较高的菌株，命名为菌株S5，由图可见S5菌株对应的色斑颜色最深，产生的GABA的量最多。然后利用液相色谱仪进行定量分析。S5菌株发酵液HPLC图见附图5。如图所示，S5菌株发酵后其发酵液经HPLC检测显示，样品中含有的少量杂质在最初几分钟被冲出，12min后出现衍生剂的峰，16min的时候GABA的峰出现，峰面积为16.679，GABA的产量为25.4g/L。

（2）诱变结果及稳定性试验：