[發明專利]一種γ-氨基丁酸的制備方法

有效

• 申請號: 200910235693.1
• 申請日: 2009-10-21
• 公開（公告）號: CN101705261A
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發明（設計）人: 李榮杰;薛培儉;尚海濤;鄭輝
• 申請（專利權）人: 安徽豐原發酵技術工程研究有限公司
• 主分類號: C12P13/00
• 分類號: C12P13/00;C12R1/24
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王朋飛

技術領域

本發明屬于生物發酵領域，本發明涉及一種γ-氨基丁酸的制備 方法。

背景技術

γ-氨基丁酸(γ-Aminobutanoic?acid，簡稱GABA)又名4-氨基丁酸 (4-Aminobutanoica?cid，4-AB)，γ-氨酪酸，分子式為C₄H₉NO₂，相對 分子量103.2，是一種白色或近白色結晶性粉末，極易溶于水，微溶 于熱乙醇，不溶于冷乙醇、苯、乙醚，熔點(mp)：203-204℃(分解)， 熔化分解成毗咯烷酮和水，GABA的解離常數：pKCOOH＝4.03， pKNH₃＝10.56，無旋光性。

GABA是一種以自由態廣泛存在于原核生物和真核生物的非蛋 白質氨基酸。神經生理及神經醫學的研究表明，GABA是中樞神經系 統的抑制性傳遞物質，它是腦組織中最重要的神經遞質之一，是在人 腦能量代謝過程中起重要作用的活性氨基酸，它具有激活腦內葡萄糖 代謝，促乙酰膽堿合成，降血氨，抗驚厥，降血壓，恢復腦細胞的功 能。最新的研究表明，GABA還有精神安定作用、腎機能和肝機能改 善作用、促進酒精代謝作用和消臭以及高效減肥等作用。GABA既可 以開發成為一種具有顯著藥理作用的藥物，又可以開發成為一種具有 保健性的食品，前景非常樂觀。

GABA可以在專一性較強的谷氨酸脫羧酶作用下由谷氨酸轉化 而成，但GABA的積累會隨著年齡的增長而變得困難，日常飲食可以 有效改善這種情況，以有利于人體的健康。

由于GABA天然存在量低，很難從一些天然組織中大量提取分 離，目前獲得GABA的方法是化學合成法和生物法兩大類，其中生物 法包括植物中富集和微生物發酵法兩種。

GABA的化學合成已有百余年歷史，主要是以鄰苯二甲酰亞氨鉀 和γ-氯丁氰在強烈條件下(180℃)反應，產物與濃硫酸一起回流，再 經過結晶提純而得。另一種方法是通過吡咯烷酮經氫氧化鈣、碳酸氫 銨水解制得?？偟膩碚f，化學合成法制備GABA由于在生產工藝中使 用了一些腐蝕性較強的溶劑，反應條件劇烈，以及得率較低等原因， 使其很難在食品加工生產中得以應用，所得產品也不能被認為是一種 天然的食品添加劑，存在一定的安全隱患。

植物中GABA富集與其所處的逆境條件下的應激反應有關，這些 應激反應包括低氧、低溫、干旱、高H⁺濃度、機械損傷、黑暗和蟲害 等。逆境條件下，細胞內Ca²⁺濃度快速增高，導致GABA的積累，而 積累的GABA反過來刺激細胞內Ca²⁺的繼續釋放，從而加大了植物體 對逆境的反應。

發酵法是以L-谷氨酸鈉為轉化底物，添加碳源、氮源以及無機鹽 組成發酵培養基，利用γ-氨基丁酸生產菌株轉化制備γ-氨基丁酸。 相比而言，化學合成安全性較差，植物富集的GABA含量很低，而微 生物發酵合成GABA就顯得具有開發前景的。

發明內容

本發明的目的是提供一種γ-氨基丁酸的制備方法，以提高γ-氨 基丁酸的產率，降低生產成本。

本發明提供一種γ-氨基丁酸的制備方法，其包括如下步驟：

將經過培養的γ-氨基丁酸生產菌株接種到發酵培養基中，進行 有氧、厭氧兩段組合發酵，第一階段為好氧發酵階段，控制pH5.5～ 6.0，維持溶氧濃度為60～90％，溫度控制在30～32℃，好氧培養10～ 20小時，當細胞濃度即光密度(O.D.)達到15～30時，轉入第二階 段厭氧發酵，厭氧培養直至發酵結束，厭氧階段溫度控制在35～38 ℃，發酵40～50小時，即得到γ-氨基丁酸。

所述γ-氨基丁酸生產菌株為乳短桿菌CGMCC?NO.1306 (Lactobacillus?brevis?CGMCC?NO.1306)。

所述發酵培養基中碳源為玉米芯水解液、植物秸稈水解液或甘蔗 渣水解糖中的一種或幾種及L-谷氨酸鈉。

氮源為酵母膏，蛋白胨，玉米漿，尿素，硫酸銨，麩皮水解液或 豆粕水解液中的一種或幾種。