[发明专利]一株具有γ‑氨基丁酸和谷胱甘肽合成能力的嗜热链球菌及其应用

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及一株具有γ-氨基丁酸和谷胱甘肽合成能力的嗜热链球菌及其应用。 

背景技术

嗜热链球菌是重要的发酵剂菌株，与德氏乳杆菌保加利亚亚种或瑞士乳杆菌混合发酵生产酸奶、硬奶酪等发酵乳制品。嗜热链球菌通过产生乳酸、胞外多糖、香味物质等赋予产品特殊的风味和质地，是公认的安全级食品微生物。全世界嗜热链球菌年消费量达10²¹菌体细胞。目前选育的嗜热链球菌发酵剂菌株，在保证快速产酸、产黏及产生浓郁香味的传统优良特性的基础上，对增强菌株的益生特性方面给予极大关注。 

γ-氨基丁酸(gama-amino butyric acid，GABA)一种天然存在的非蛋白组成氨基酸，广泛存在于动植物体内，参与多种代谢活动，具有镇静神经、抗焦虑、提高脑活力和改善睡眠等生理功能，是一种抑制性神经递质。随着研究的深入，GABA已经成为一种新型功能性因子，逐渐应用于医药和食品加工业。GABA的制备方法包括化学合成法和生物合成法。化学合成的GABA，成本高且使用有毒溶剂提取，产品缺乏安全性，不宜用于食品添加；而生物合成法安全性高，产物可以达到食品级标准。生物合成法主要是利用微生物的谷氨酸脱羧酶(Glutamate decarboxylase,GAD)催化L-谷氨酸发生脱羧反应转化为GABA。许多微生物都编码有谷氨酸脱羧酶，目前利用大肠杆菌固定化细胞转化谷氨酸为GABA的效率高达85％。但是大肠杆菌菌株本身存在极大安全隐患，因而利用食品安全级菌株生产GABA在食品工业中有巨大的应用潜力。 

谷胱甘肽(GSH)是另一种广泛存在于动植物体内由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成的功能性三肽化合物。由于GSH分子中含有一个还原性的巯基，可通过氧化脱氢作用将活性氧还原，从而消除细胞内的自由基，因此GSH在保护细胞抵抗氧化胁迫中具有重要的作用。此外，GSH的巯基能够螯合重金属、氟化物等起到解毒的功能。鉴于GSH重要的生理功能，不仅作为药物应用于临床，还可以广泛应用于延缓衰老、增强免疫力、抗肿瘤等功能性食品中。利用微生物合成GSH包括两个步骤，首先L-谷氨酸和L-半胱氨酸在γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶催化下生成γ-谷氨酰半胱氨酸，然后在谷胱甘肽合成酶的催化下γ-谷氨酰半胱氨酸与甘氨酸缩合形成GSH。目前比较基因组分析发现，嗜热链球菌细胞内催化上述两种反应的酶融合成为由一种酶即谷胱甘肽合成酶直接催化合成谷胱甘肽的反应，使得嗜热链球菌产生谷胱甘肽，由此提高了嗜热链球菌发酵乳制品的益生性。鉴于此，开发或筛选具有γ-氨基丁酸和谷胱甘肽合成能力的嗜热链球菌能够同时产生γ-氨基丁酸和谷胱甘肽以极大的满足人们对发酵乳制品的功能性要求有重要的意义。 

发明内容

针对传统发酵乳制品菌株益生特性不足，本发明要解决的问题是提供一株具有γ-氨基丁酸(GABA)和谷胱甘肽(GSH)合成能力的嗜热链球菌及其应用。 

本发明所述的具有γ-氨基丁酸和谷胱甘肽合成能力的嗜热链球菌，其特征在于：该菌株命名为嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)ST1，已于2014年8月29日保藏于“中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心”，其保藏编号为CGMCC No.9781。 

上述嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)CGMCC No.9781分离自新疆传统发酵酸奶中，是一株能够转化谷氨酸产生GABA并利用谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸合成GSH的嗜热链球菌，具有嗜热链球菌的典型特征：革兰氏阳性、兼性厌氧，无芽孢，不运动；菌落较小且大小均一，边缘整齐；细胞呈椭球形，液体培养时以链状出现；其生理生化特征是：过氧化氢酶阴性，V-P反应阴性，吲哚反应阴性，详见表1。 

表1：嗜热链球菌CGMCC No.9781的生理生化特征 

上述嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)CGMCC No.9781生长温度为37-42℃，最适生长温度为42℃。 

上述嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)CGMCC No.9781在MRS培养基中快速生长，静置培养12小时后，pH值4.54，乳酸产量为3.6g/L。