[發明專利]一株利用生物質原料為碳源高產γ-氨基丁酸的乳桿菌及其應用

有效

• 申請號: 201310519881.3
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN103525740A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 王小元;趙安琪;胡曉清;潘露
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C12P13/00;C12R1/225
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所 32104
• 代理人: 時旭丹;劉品超

技術領域

本發明一株利用生物質原料為碳源高產γ-氨基丁酸的乳桿菌及其應用，具體涉及一株高產γ-氨基丁酸的乳桿菌及利用該菌株以富含纖維素和/或半纖維素的植物原料的水解液為碳源發酵生產γ-氨基丁酸的方法，屬于微生物發酵技術領域。

背景技術

γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric?acid，簡稱GABA）是一種在自然界中廣泛存在并具有重要的生理功能的非蛋白類氨基酸。在人體中GABA是中樞神經系統中三大抑制性神經遞質之一，具有緩解焦慮、降低血壓、安眠鎮定等生理功效，在醫療保健方面有廣泛的應用前景。

GABA的生產方法有化學合成法、植物富集法和微生物發酵法。與前兩者相比，后者因條件溫和，安全性好，設備要求相對簡單，不受原料、環境和空間的限制等，具有明顯的優勢。微生物發酵法生產GABA的原理是利用微生物自身或基因工程手段引入的外援的谷氨酸脫羧酶（glutamate?decarboxylase，GAD，EC?4.1.1.15），催化谷氨酸或谷氨酸鈉脫羧生成γ-氨基丁酸。此外，在眾多微生物中，乳酸菌具有安全性佳、GABA可大量分泌且不被降解的優勢，在藥品功能性食品的開發方面具有巨大潛力。

木質纖維素類生物質原料是世界上最豐富的可再生的資源，利用木質纖維素類生物質原料發酵得到具有高價值的產物的研究具有很高的經濟和社會意義。木質纖維素類生物質主要包括纖維素、半纖維素和木質素。纖維素是由葡萄糖以β-1,4-糖苷鍵連接的大分子多糖，分布廣泛，占植物界碳含量的50%以上。而半纖維素含量僅次于纖維素，一般由較短且高度分支的雜多糖組成，不同物料、同一物料的不同部分的半纖維素的單元組成和結構相差較大，其中木糖分布較為穩定，約占50%以上。

目前生物質原料在微生物領域的應用多集中于乙醇、木糖醇、乳酸等領域，尚無用于GABA生產的報道。目前除少數GABA功能性乳制品利用乳酸菌在其發酵過程中同步利用乳糖生產極少量GABA之外，供給高產GABA的微生物生長碳源的報道僅限于葡萄糖。?

發明內容

本發明目的是提供一種能夠以富含纖維素和/或半纖維素的生物質原料的水解液為碳源發酵生產GABA的乳桿菌，以及該菌株利用纖維素和/或半纖維素的生物質原料的水解液為碳源發酵生產GABA的方法。

本發明的技術方案：一種利用生物質原料為碳源高產γ-氨基丁酸的乳桿菌，其分類命名為乳桿菌（Lactobacillus?sp.）PZW0001，已保藏于中國典型培養物保藏中心，保藏編號為CCTCC?NO:?M?2013438。所述乳桿菌CCTCC?NO：M?2013438，是從發酵香腸中分離得到的天然菌株，為兼性厭氧型，革蘭氏染色呈陽性，桿菌。該菌株可高效轉化谷氨酸或谷氨酸鈉生成GABA，以生物質原料水解液為碳源生長良好。

用所述的乳桿菌CCTCC?NO:?M?2013438生產γ-氨基丁酸的方法，利用富含半纖維素和/或纖維素的生物質原料的水解液為碳源發酵生產，所述乳桿菌經MRS液體培養基二次活化后，以5%的接種量接種于MRS-G培養基中，靜態發酵72-96h；

MRS-G培養基配方以w/v計為：全部糖組分為2%的生物質原料水解液，蛋白胨1%，酵母提取物0.5%，牛肉浸膏1%，無水乙酸鈉0.3%，檸檬酸三銨0.2%，磷酸氫二鉀0.2%，無水硫酸鎂0.01%，一水硫酸錳0.025?%，吐溫80?0.1%，適量的一水合谷氨酸鈉，以蒸餾水配制。

本發明的有益效果：提供了一種以富含半纖維素和/或纖維素的植物原料的水解液為碳源發酵生產GABA的方法。富含纖維素和/或半纖維素的生物質原料的水解液代替乳桿菌通用培養基MRS中的葡萄糖，并在培養基中添加一定量的谷氨酸鈉，以5%的接種量接種于MRS-G培養基中，靜態發酵72-96?h，GABA產量達46.16?g/L。

生物材料樣品保藏：一種利用生物質原料為碳源高產γ-氨基丁酸的乳桿菌，其分類命名為乳桿菌（Lactobacillus?sp.）PZW0001，已保藏于中國典型培養物保藏中心，簡稱CCTCC，地址：中國??武漢??武漢大學，保藏編號為CCTCC?NO:?M?2013438。保藏日期2013年9月21日。

具體實施方式

實施例1?高產γ-氨基丁酸的發酵乳桿菌的篩選方法