[发明专利]一种微生物发酵制备γ-氨基丁酸的方法

说明书

本发明属于γ‑氨基丁酸生物技术领域，具体涉及一种微生物发酵制备γ‑氨基丁酸的方法。该制备方法包括将L‑谷氨酸在磷酸吡哆醛辅酶、维生素B6辅酶、半胱氨酸酶激活剂、缓冲溶液的存在下与L‑谷氨酸脱羧酶固定纯化酶进行催化反应，得到γ‑氨基丁酸。本发明方法解决了GABA制备工艺下游纯度低，转化效率低、分离提纯困难的问题，具有γ‑氨基丁酸产出率高，固定化酶可循环利用的优点，是一种产量可观、安全性好、前景广阔的生物发酵方法。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种微生物发酵制备γ-氨基丁酸的方法。

背景技术

γ-氨基丁酸(别名4-氨基丁酸，γ-aminobutyricacid，简称GABA)是一种天然存在的非蛋白质氨基酸，是中枢神经系统中重要的抑制性神经传导物质,是由L-谷氨酸脱羧酶(glutamicaciddecarboxylase,GAD)不可逆地催化L-谷氨酸(L-glutamicacid,L-Glu)生成的，具有多种生理功能，能够改善睡眠和治疗抑郁，增强免疫力，降低血压，提高视觉皮层功能，抵制肥胖，减轻焦虑和更年期综合症，治疗癫痫病等,而人体内源产生的GABA含量低，往往需要通过外源予以补充保持人体健康。

专利CN114369631A公开了一种利用酶转化制备γ-氨基丁酸的方法，主要通过植物乳酸杆菌发酵，乳糖诱导产生L-谷氨酸脱氢酶，然后用全细胞催化酶转化L-谷氨酸进而生成γ-氨基丁酸清液，虽然避免了γ-氨基丁酸清液中培养基杂质的影响，但是全细胞催化剂酶含量低，大都表达在细胞内，催化过程也会产生代谢杂质，影响L-谷氨酸转化效率以及转化液中γ-氨基丁酸的纯度。专利CN114657219A公开了一种γ-氨基丁酸的制备方法、全细胞催化剂及应用，该方法利用自转运蛋白AIDA-1作为载体蛋白，将L-谷氨酸脱羧酶表达展示在细胞表面，得到全细胞催化剂，有利于L-谷氨酸脱羧酶活性与稳定性的维持，避免包涵体的形成，也能在催化转化过程中能够直接与底物发生反应，避免在细胞内表达时出现的交叉反应，但是细胞表面的L-谷氨酸脱羧酶分布在发酵液中，会导致离心收集全细胞催化剂时，不仅L-谷氨酸脱羧酶提取不充分，转化效率低差，利用度低，而且转化时也伴随着代谢杂质产生。

所以，提供一种新的GABA制备工艺使下游转化液产品纯度更高、转化效率高、分离提纯更简单，L-谷氨酸脱羧酶利用度更高、γ-氨基丁酸产出率更大的微生物发酵制备γ-氨基丁酸的方法，具有显著价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足之处，提供一种新的微生物发酵制备γ-氨基丁酸的方法。

本发明包括以下步骤：

将L-谷氨酸在磷酸吡哆醛辅酶、维生素B6辅酶、半胱氨酸酶激活剂、缓冲溶液的存在下与L-谷氨酸脱羧酶固定酶进行催化反应，得到γ-氨基丁酸。

作为本发明的一种实施方式，磷酸吡哆醛辅酶、维生素B6辅酶、半胱氨酸酶激活剂的质量比为1:2-5:5-10。

作为本发明的一种实施方式，磷酸吡哆醛辅酶与缓冲溶液的质量体积比(g/L)为1:5000-10000。

作为本发明的一种实施方式，L-谷氨酸与缓冲溶液的质量体积比(kg/L)为1:1-3。

作为本发明的一种实施方式，缓冲溶液选自甲酸盐缓冲液、乙酸盐缓冲液、三氟乙酸盐缓冲液、磷酸盐缓冲液中的一种。所述盐选自钠盐、钾盐、铵盐中的一种或几种。

作为本发明的一种实施方式，所述催化反应的反应温度为30-45℃，如进一步为35-40℃。

作为本发明的一种实施方式，所述催化反应的反应pH为4.0-6.0，如进一步为4.6-5.0。

作为本发明的一种实施方式，在反应过程中，可选加入消泡剂以处理反应过程中可能产生的泡沫。