[發(fā)明專利]一種農(nóng)副產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化γ-氨基丁酸的生產(chǎn)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110102098.8
• 申請(qǐng)日: 2011-04-22
• 公開（公告）號(hào): CN102154394A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉士旺;毛建衛(wèi);黃俊;吳元鋒;平麗娟;黃娟;楊志祥;尤玉如;肖功年;方理明;葉蓋夏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江科技學(xué)院
• 主分類號(hào): C12P13/00
• 分類號(hào): C12P13/00;C12R1/225
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所 33213
• 代理人: 吳秉中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于農(nóng)副產(chǎn)品生物加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種農(nóng)副產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化γ-氨基丁酸的生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)

γ-氨基丁酸（GABA），又名氨酪酸，是一種白色結(jié)晶性粉末，廣泛分布于動(dòng)植物體內(nèi)的非蛋白氨基酸，是中樞神經(jīng)系統(tǒng)主要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)。它在丁酸的γ位上有一個(gè)氨基，以非結(jié)合態(tài)存在，極易溶于水，微溶于熱乙醇，不易溶于醇、醚和酚。具有類似于谷氨酸的甜昧，能夠增強(qiáng)食品的風(fēng)味。分子式:?C₄H₉NO₂，分子量:103.12，化學(xué)結(jié)構(gòu)式：NH₂CH₂CH₂CH₂COOH。

GABA可抑制中樞神經(jīng)系統(tǒng)過度興奮，對(duì)腦部具有安定作用，進(jìn)而促進(jìn)放松和消除神經(jīng)緊張，具有重要的生理功能：?(1)改善記憶，增強(qiáng)記憶功能；?(2)對(duì)成長(zhǎng)荷爾蒙分泌的促進(jìn)效果，成長(zhǎng)荷爾蒙有促進(jìn)骨骼肌肉的增強(qiáng)，提高免疫力，減少脂肪，改善機(jī)體機(jī)能等作用；(3)鎮(zhèn)痛、鎮(zhèn)靜和改善睡眠作用；?(4)對(duì)高血壓有緩解和治療作用。

微生物發(fā)酵法生產(chǎn)GABA，是以谷氨酸或其衍生物(谷氨酸鈉，或富含谷氨酸的物質(zhì)等)為原料，利用酵母菌、乳酸菌和曲霉菌等食品安全級(jí)微生物發(fā)酵制得。其產(chǎn)品具有成本低、含量高及可安全用于食品的優(yōu)點(diǎn)，但高效的微生物菌種通常較難獲得。目前研究者成功從泡菜、酸奶、奶酪、米糠發(fā)酵液、水果等分離出高產(chǎn)GABA乳酸菌。除了菌種，乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)GABA時(shí)，培養(yǎng)基也是一個(gè)關(guān)鍵因素。菌種活化和保藏培養(yǎng)基可以選擇脫脂乳培養(yǎng)基、MRS培養(yǎng)基等。常用的發(fā)酵培養(yǎng)基有MRS培養(yǎng)基、GYP培養(yǎng)基、番茄汁培養(yǎng)基等，也有研究者采用天然培養(yǎng)基如糙米，豆芽汁，牛奶等發(fā)酵產(chǎn)GABA，但乳酸菌的生長(zhǎng)效果不如合成培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的好。鈉離子，錳離子，鎂離子，鉀離子是一般培養(yǎng)基首選離子，而蛋白胨，酵母膏，牛肉膏則是作為氮源或生長(zhǎng)因子的首選材料，葡萄糖作為廉價(jià)工業(yè)原料而做碳源，前體物質(zhì)用谷氨酸鈉。

發(fā)酵時(shí)，溫度、pH、轉(zhuǎn)速、發(fā)酵周期、金屬離子、前提物質(zhì)濃度等都可能對(duì)GABA最終產(chǎn)量有影響。根據(jù)乳酸菌菌種的不同，溫度大致在30-34℃時(shí)GAD酶活較高，此時(shí)GABA產(chǎn)量也較高；pH影響物質(zhì)的解離狀態(tài)，酶的活性，物質(zhì)的運(yùn)輸?shù)龋瑢?duì)發(fā)酵產(chǎn)量影響很大，一般選擇pH5-7之間為宜；轉(zhuǎn)速對(duì)發(fā)酵產(chǎn)量并無(wú)明顯影響，通常采用靜置培養(yǎng)；發(fā)酵周期依據(jù)菌種不同可能有所不同，一般選擇在3天后結(jié)束；金屬離子影響酶的活性，李云等研究發(fā)現(xiàn)，鋅離子和鎂離子對(duì)GAD酶活有較大提高，尤其是鋅離子，而鋇離子和汞離子對(duì)GAD酶活有抑制作用，當(dāng)金屬離子濃度升高時(shí)，會(huì)對(duì)GAD酶活產(chǎn)生抑制作用。前體物質(zhì)過低導(dǎo)致GABA產(chǎn)量不高，過高雖不會(huì)造成抑制作用，但對(duì)產(chǎn)量提高已無(wú)益處，故一般選擇在5%-10%的量為宜。

乳酸菌之所以能將L-谷氨酸催化生成GABA是因?yàn)楹蠰-谷氨酸脫羧酶，它能高效專一性地催化L-谷氨酸脫羧產(chǎn)生GABA和CO2。乳酸菌富集GABA的能力可能與乳酸菌的耐酸機(jī)制有關(guān)。乳酸菌在生長(zhǎng)過程中分泌乳酸，使周圍pH下降，雖然可以抑制雜菌生長(zhǎng)，但對(duì)自身生長(zhǎng)也有不利影響。在這樣酸性環(huán)境下它必須啟動(dòng)某種機(jī)制，使GAD在低pH下(小于5.5)得到激發(fā)，催化L-谷氨酸脫羧產(chǎn)生GABA和CO2。

部分農(nóng)副產(chǎn)品中富含GABA，開發(fā)利用該農(nóng)副產(chǎn)品，可以提高其附加值，特別是稻米、玉米和豆類等大宗農(nóng)副產(chǎn)品，利用乳酸菌能夠發(fā)酵這類農(nóng)副產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行GABA生產(chǎn)方法，進(jìn)一步豐富了乳酸菌作為有益菌的保健功效，還能夠通過生物技術(shù)富集GABA含量，提高農(nóng)副產(chǎn)品的利用開發(fā)新途徑，有利于農(nóng)副產(chǎn)品的綜合利用。

但現(xiàn)有技術(shù)中未見用乳酸菌發(fā)酵農(nóng)副產(chǎn)品的制備GABA的方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)提供一種農(nóng)副產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化γ-氨基丁酸的生產(chǎn)方法的技術(shù)方案，該方法操作簡(jiǎn)單，原料易于獲得，適合工業(yè)化生產(chǎn)，并且得到的發(fā)酵液中富含γ-氨基丁酸。

所述的一種農(nóng)副產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化γ-氨基丁酸的生產(chǎn)方法，其特征在于包括以下工藝步驟：

1）配制農(nóng)副產(chǎn)品培養(yǎng)基：該培養(yǎng)基含有葡萄糖20-40g/l、糙米40-60g/l、玉米粉10-30g/l、大豆粉5-20g/l、VB0.01-0.03?g/l和VH0.005-0.02?g/l，取上述配比量的原料，在水中混合，并調(diào)PH至6.2-6.5，115℃滅菌20分鐘后,得到農(nóng)副產(chǎn)品培養(yǎng)基；