[發明專利]一種規模化微生物全細胞轉化生產γ-氨基丁酸的系統及其方法

在審

• 申請號: 202110342729.7
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN112920953A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 陳紹幫;陸榮亮;李久銀
• 申請（專利權）人: 江蘇海楓達生物科技有限公司
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00;C12M1/24;C12M1/12;C12M1/04;C12P13/00;C12N1/20
• 代理公司: 上海領譽知識產權代理有限公司 31383
• 代理人: 高振紅

本發明公開了一種規模化微生物全細胞轉化生產γ?氨基丁酸的系統及其方法，該系統包括：無菌車間；若干種子液培養搖瓶，用于接收經斜面培養后的種子液進行搖瓶種子液培養；聯排式下料器，用于接收搖瓶種子液進行存儲及分料；若干一級種子培養筒，用于搖瓶種子液進行一級種子液培養；和若干發酵單元，用于接收一級種子培養液進行接種發酵。該系統方法采用的生物轉化法，γ?氨基丁酸由乳酸菌發酵表達制得，具有操作簡便、條件溫和、原料利用率高、轉化率高且分離、純化成本低等優點；且充分利用了無菌車間的多層結構，形成連續一體化的GABA綜合培養發酵系統，安全可靠，操作簡單方便，提高了投放料效率和生產效率，降低了生產周期和生產成本。

技術領域

本發明涉及生物培養技術領域，尤其涉及一種規模化微生物全細胞轉化生產γ-氨基丁酸的系統及其方法。

背景技術

γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid，GABA)是一種天然氨基酸，廣泛存在于動植物機體內，也是哺乳動物中樞神經系統中一種重要的抑制性神經遞質，是腦組織中最重要的神經遞質，具有促使精神安定、增加生長激素分泌、抗應激、健肝利腎、促進食欲等多種生物學功能。植物富集GABA含量低，不適于規模化生產。目前發酵法生產的GABA產品純度以20-90％居多，生產周期長，生產得率較低，而純度高的產品分離純化復雜，成本較高，使其工業化應用受到限制，而市場上發酵法生產的高純度的GABA產品成本較高，不能滿足未來市場需求，也無法實現工業化生產。

隨著GABA逐漸被國內消費者認知，應用安全菌生產天然原料GABA，綠色安全，符合消費者的需求。而采用安全菌生產GABA普遍存在產物的轉化率不高的問題，這是因為現有使用的基因工程菌是把GAD(谷氨酸脫羧酶)基因導入乳酸菌的質粒中使其表達，但是隨著細菌的傳代次數增加會使質粒基因丟失導致GAD分泌不足，進而使谷氨酸轉變成γ-氨基丁酸的量不足，即轉化率較低，影響產物的積累。且現有的生產方式通常采用分批發酵的方法獲取GABA，此種方法除去發酵過程，還需反復進行放料、洗罐、加料及滅菌等不產生任何對人類有用物質的動作，存在生產時間長、操作繁瑣及人力、物力、動力消耗較大等缺點。

因此，針對目前現有技術發酵法生產的高純度的GABA產品存在的成本較高、不能滿足未來市場需求的缺陷，亟需一種能夠實現大規模、高效的綜合性一體化裝置來進行GABA的工業化批量生產，從而滿足GABA的大規模成品化輸出和市場需求。

發明內容

本發明所要解決的問題是針對現有技術中存在的上述缺陷，提出一種工業化批量生產的規模化微生物全細胞轉化生產γ-氨基丁酸的系統及其方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明的第一個方面是提供一種規模化微生物全細胞轉化生產γ-氨基丁酸的系統，包括：

無菌車間，其包括樓層一、樓層一、樓層三、樓層四、樓層五及設置于所述樓層一下方的地庫區；所述樓層一的一端依次設置有嵌設于所述地庫區內的第一培養基配料槽、第二培養基配料槽和第三培養基配料槽；

若干種子液培養搖瓶，其采用大型三角瓶，設置于所述樓層五上對應的搖床內，用于接收經斜面培養后的種子液進行搖瓶種子液培養，且其底部通過管道連續所述聯排式下料器上的軟管，頂部開口分別通過輸送軟管經第一負壓吸料管連接所述第一培養基配料槽；

聯排式下料器，其嵌設于所述樓層四的樓板上，用于接收經所述種子液培養搖瓶培養后的搖瓶種子液進行存儲及分料，其包括下料槽和通過延伸板側立于所述下料槽一側的基板，所述基板上滑動設置有用于移動所述出料閥管至對應所述下料槽位置的縱向移動機構和用于控制所述插閥板啟閉的伸縮氣缸；

若干所述一級種子培養筒，呈間隔嵌設于所述樓層三的樓板上，用于接收所述聯排式下料器分配的搖瓶種子液進行一級種子液培養，其頂部通過管道分別對應連接所述出料閥管，且其頂部通過輸送軟管經第二負壓吸料管連接所述第二培養基配料槽，以及其下端位于所述樓層一，且底部分別設置有排料閥；和