[發明專利]一種微生物發酵制備富含GABA的牛蒡發酵基料的方法

有效

• 申請號: 202011135197.1
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112352949B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 張顯;饒志明;倪晗朦;楊套偉;徐美娟;邵明龍
• 申請（專利權）人: 徐州天利工貿有限公司;江南大學
• 主分類號: A23L33/00
• 分類號: A23L33/00;C12P39/00;C12P13/00;C12R1/07;C12R1/15;C12R1/25
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 仇鈺瑩

本發明涉及一種微生物發酵制備富含GABA的牛蒡發酵基料的方法，屬于生物工程發酵技術領域。本發明以市售牛蒡粉為發酵原料，經食品安全菌株解淀粉芽孢桿菌、谷氨酸棒狀桿菌和植物乳桿菌發酵混合發酵，代替大腸桿菌、曲霉和酵母等GABA生產菌株，利用原料中本身含有的大量淀粉、蛋白質和氨基酸，混合發酵產生GABA，降低生產成本。同時，益生菌的引入增加了發酵基料的保健功能和食品應用安全性，賦予產品更高的市場價值。

技術領域

本發明涉及一種微生物發酵制備富含GABA的牛蒡發酵基料的方法，屬于生物工程發酵技術領域。

背景技術

牛蒡富含菊糖、纖維素、蛋白質、氨基酸及礦物質，其中類胡蘿卜素含量比胡蘿卜高150倍。研究表明，牛蒡具有擴張血管、降血壓、降血脂、抑制癌細胞生長和預防老年癡呆的作用，是非常理想的天然保健食品。牛蒡根含有人體必需的各種氨基酸，尤其是具有特殊藥理作用的氨基酸含量高，如具有健腦作用的天門冬氨酸占總氨基酸的25%-28%，精氨酸占18%-20%。

γ－氨基丁酸（γ-aminobutyric?acid，GABA）是一種四碳非蛋白質組成的天然氨基酸，廣泛存于脊椎動物、植物和微生物，被認為是哺乳動物、昆蟲或者某些寄生蠕蟲神經系統中的神經抑制劑，對神經元的興奮程度有著重要的影響。GABA因具有抗焦慮、降血壓、鎮定安神、健肝利腎、增強腦力、調節激素分泌等功能，在食品、醫藥行業中被廣泛應用。

GABA的制備方法主要有化學合成法和生物合成法兩種。化學合成法雖然迅速，但具有反應條件苛刻、安全性差等缺點，該方法生產的GABA不宜用于食品添加。相較而言，生物合成法經由谷氨酸脫羧酶（Glutamic?acid?decarboxylase，GAD）催化L-谷氨酸或L-谷氨酸鹽生成的GABA具有安全性高、成本低的優點。

解淀粉芽孢桿菌可產生多種蛋白酶、α-淀粉酶，能夠將牛蒡粉中富含的蛋白質、淀粉類物質分解為小分子氨基酸和葡萄糖。解淀粉芽孢桿菌作為一種益生菌，其生長過程中可產生多種抑菌物質，抑制病原菌生長而對谷氨酸棒桿狀菌和植物乳桿菌不產生影響。谷氨酸棒狀桿菌作為最常用的谷氨酸生產菌能夠以葡萄糖、果糖、蔗糖以及一些有機酸如乙酸、乳酸、琥珀酸等為單一碳源生產谷氨酸。植物乳桿菌能夠以谷氨酸為底物，高效催化合成GABA。

市場上現有的牛蒡相關產品的品種比較單一，以風味飲料和酵素為主，目前國內外市場上通過微生物發酵牛蒡原料，提高產品中功能性營養化學成分含量，開發基于目標人群健康需求的功能性牛蒡食品還處于空白階段。且現有產品中的GABA多為直接外源添加或投加谷氨酸為底物進行發酵生產，本發明中發酵菌株以牛蒡本身富含的淀粉質原料和谷氨酸作為發酵底物進行GABA轉化生產，節省了成本的同時，以益生菌為發酵菌株實現原料的從頭利用，增加產品的安全性。相比于牛蒡酵素，本發明中的發酵基料發揮GABA在食品中功能性運用的同時兼顧了產品的口感和風味，具有更加廣泛的運用前景。王飛等發明的一種牛蒡酵素的制備方法中，前期需將新鮮牛蒡在-5℃恒溫中貯存7個月以上，且前期處理工藝較為復雜，發酵周期為17天。相較于酵素的長時間的發酵周期，牛蒡食品基料具有發酵周期短、原料價格低廉、食品應用范圍廣泛和易于保存等優點。目前，急需一種微生物發酵制備富含GABA的牛蒡發酵基料的方法。

發明內容

為了得到一種微生物發酵制備富含GABA的牛蒡發酵基料，本發明提供了一種以牛蒡粉為原料，利用解淀粉芽孢桿菌、谷氨酸棒狀桿菌和植物乳桿菌混合發酵生產富含GABA的食品用牛蒡基料的方法。發酵初期，通過解淀粉芽孢桿菌產生的大量淀粉酶分解原料中的淀粉產生大量葡萄糖作為谷氨酸合成的原料。發酵中期，在較高的通氣量下，體系中的谷氨酸棒狀桿菌以葡萄糖為碳源生產谷氨酸。發酵后期通過減少體系中的通氣量，谷氨酸棒狀桿菌開始大量合成有機酸降低體系pH，植物乳桿菌開始大量增殖，同時將谷氨酸轉化成為GABA。

本發明提供了一種微生物發酵制備富含GABA的牛蒡發酵基料的方法，包括如下步驟：