[发明专利]一种以732阳离子交换树脂提高谷氨酸脱羧酶活性的方法

说明书

本发明涉及一种利用732阳离子交换树脂提高屎肠球菌谷氨酸脱羧酶活性的方法，属于生物技术领域；本发明是以732阳离子交换树脂作为屎肠球菌谷氨酸脱羧酶的酶活促进剂，按照732阳离子交换树脂质量∶L‑谷氨酸溶液体积∶屎肠球菌菌悬液或谷氨酸脱羧酶游离酶液体积为1∶1∶1的比例混合构建732阳离子交换树脂‑谷氨酸脱羧酶复合催化体系，当于80r/min、37℃～43℃水浴振荡器反应或搅拌罐中低速搅拌反应24 h～36 h，γ‑氨基丁酸的产量可提高25.31%～143.23%。本发明提供的方法中，732阳离子交换树脂除了显著提高谷氨酸脱羧酶的活性外，其对γ‑氨基丁酸的交换吸附作用也是一种γ‑氨基丁酸纯化的过程，简化了下游提取纯化工艺，降低生产成本；方法简便，绿色环保。

技术领域

本发明涉及一种以732阳离子交换树脂提高谷氨酸脱羧酶活性的方法，属于生物技术领域。

背景技术

γ-氨基丁酸 (γ-Aminobutyric acid, GABA) 是一种具有4个碳原子的非蛋白质组成氨基酸，为哺乳动物中枢神经系统主要的抑制性神经递质，具有利尿、降血脂、抗糖尿病、抗氧化、抗炎、抗癌、降血压、镇静和改善睡眠等作用，已成为备受关注的药品和保健品成分。由于可以通过内酰胺化作用形成2-吡咯烷酮，因此γ-氨基丁酸还是生产生物塑料聚酰胺4的重要原料。

微生物生长繁殖快，以其生产γ-氨基丁酸不受时间和空间限制，因此通过微生物谷氨酸脱羧酶(glutamate decarboxylase，GAD，EC4.1.1.15)生产γ-氨基丁酸备受关注。谷氨酸脱羧酶是一种依赖于磷酸吡哆醛(pyridoxal 5′-phosphate，PLP)的裂解酶，存在于细胞质中，是生物体催化L-谷氨酸(L-glutamic acid, L-Glu) 发生α-羧基脱羧作用生成γ-氨基丁酸的唯一酶。由于谷氨酸脱羧酶作用的底物(L-谷氨酸)和产物(γ-氨基丁酸)均为小分子，可以透过细胞膜，因此可以直接采用细胞转化法生产γ-氨基丁酸，减少胞内酶的提取成本，简化生产工艺。已有文献通过唾液链球菌嗜热亚种、戊糖片球菌、屎肠球菌、短小乳杆菌、大肠杆菌细胞转化法制备γ-氨基丁酸的报道。

陆兆新、杨胜远等在中国专利(专利号ZL 200510040758.9)中公开了一种γ-氨基丁酸的生产方法，它是以唾液链球菌嗜热亚种 (Streptococcus thermophilus)为菌种，作用于谷氨酸、谷氨酸盐、含谷氨酸或谷氨酸盐的物质，使谷氨酸的α-羧基发生脱羧作用，从而生成γ-氨基丁酸。

吴天祥等在中国专利(公开号CN101240301)中公开了固态发酵制备γ-氨基丁酸的方法，包括如下步骤：首先以腐乳为原料筛选出红曲霉菌种；接着将红曲霉MP1104菌种置于斜面培养基上培养7 d，使菌种活化；然后发酵菌种转接到培养基中，在温度30 ℃、转速150 r/min下将活化菌种摇床培养2 d，制备发酵种子，优选固态发酵条件和培养基；最后将菌种在上一步骤中优选的培养基和培养条件下进行培养生产γ-氨基丁酸。该方法以大米为发酵原料，以红曲霉为菌种，具有食用安全性，可以作为保健食品直接食用；该方法的γ-氨基丁酸产量和纯度均高，在最佳发酵条件与培养基下，γ-氨基丁酸产量由初始的0.21mg/g可达到0.35 mg/g，最终产品的纯度可以达到45%。