[發明專利]一種微膠囊化重組枯草芽孢桿菌和γ-氨基丁酸的制備方法

在審

• 申請號: 202110582269.5
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN115404247A
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 張六六
• 申請（專利權）人: 江蘇納克生物工程有限公司
• 主分類號: C12P13/00
• 分類號: C12P13/00;C12N1/04;C12R1/125
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• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種利用重組枯草芽孢桿菌生產γ?氨基丁酸的全質微囊化制備方法。以重組枯草芽孢桿菌(保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，保藏編號為CGMCC No.5550)為出發菌株發酵。針對發酵液體系選擇乙基纖維素、甘油、蔗糖、酵母提取物、磷酸氫二鉀和明膠對其進行微膠囊化制備，噴霧干燥。本發明通過對重組枯草芽孢桿菌發酵液體系微膠囊化制備方法的理性設計，保護枯草芽孢桿菌的活性，同時對其催化產物(γ?氨基丁酸)進行最大限度的利用，降低成本，減少廢液處理壓力。

技術領域

本發明涉及食品和飼料用益生菌生物技術領域。具體涉及一種微膠囊化益生菌（枯草芽孢桿菌）和其催化產物（γ-氨基丁酸）的制備方法。

背景技術

枯草芽孢桿菌是普遍存在的一類好氧性細菌。大量的研究表明，芽孢桿菌具有拮抗腸道病原菌、提高防病能力的作用。枯草芽孢桿菌在其生長過程中能夠產生乙酸、丙酸、丁酸等揮發性脂肪酸，這些酸類能降低動物腸pH值，可有效抑制病原菌生長，同時通過生物奪氧消耗腸道內的氧氣造成厭氧環境，有利于腸道原籍優勢菌繁殖，維持腸道正常生態平衡。同時，枯草芽孢桿菌可以代謝包括蛋白酶等在內的眾多酶系，在動物腸道中可將大分子物質降解為可被動物吸收的小分子物質，大大提高飼料轉化率，提高料肉比，降低養殖成本。

γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid，GABA)是一種非蛋白質氨基酸，在日本和美國等國家已被廣泛應用于食品、醫藥、化妝品和畜牧行業中。目前，國內GABA的生產主要以化學合成法為主，分離提取法和生物發酵法生產GABA由于受到技術和原材料的限制而未能形成真正意義上的產業化。生物制造具有高效、綠色、低碳、可持續性等特征，已經成為全球性的戰略新興產業，呈現出高速增長的態勢。

由于GABA具有調節動物食欲，改善肝臟、腎臟，和調節激素分泌等功能，其在畜牧行業中的應用研究報道也較多。在仔豬養殖方面，楊小軍等在28天斷奶的三元雜交豬日糧中分別添加了400、800 mg/kg GABA，飼喂28天后發現GABA主要對試驗后期的日增重和采食量影響顯著，且800 mg/kg劑量效果更好。在生長育肥豬方面，韋習會等在30 kg左右的三元雜交豬日糧中分別添加0、10、20和40 mg/kg GABA飼喂80天，結果表明10和20 mg/kg組的日增重比對照組分別提高了11.39%和9.49%，采食量分別提高了7.82%和9.47%，而40 mg/kg組的采食量和日增重卻有所下降。GABA對家禽生長性能的影響同樣也引起了研究者的關注。陳忠等在肉仔雞飲水中添加0.05% GABA后發現，熱應激仔雞的呼吸頻率明顯降低，肉雞的日增重顯著提高，料重比得到改善。吳常信報道，將適量GABA添加到肉雛雞前期（50、100mg/kg）和后期（75、150 mg/kg）日糧中均能提高日增重和降低料重比，且低劑量效果優于高劑量組。在水產養殖方面，有學者分別開展了飼喂GABA對鯉魚、草魚、鯽魚、草金魚、日本比目魚泥鰍等的促生長和抗應激的影響研究。結果表明，添加一定量的GABA能夠提高水產動物的料肉比和抗缺應激能力。

前期張六六采用安全菌株—枯草芽孢桿菌為宿主細胞，基于基因工程手段構建低能耗、高產GABA基因工程菌，利用代謝工程手段對該菌株進行了理性改造、發酵條件優化和中試放大。以谷氨酸為底物進行生物催化24 h，生成的GABA濃度達到327 g/L。由于GABA 是一種小分子晶體氨基酸，晶體氨基酸與飼料蛋白中氨基酸相比，在動物、魚蝦腸道中吸收過快，在血漿中很快達到高峰并代謝分解，不能持久的發揮其生理功能。特別是在水產養殖過程魚蝦采食緩慢，GABA易溶于水中，十分容易從飼料顆粒中向水中滲出，這也不利于晶體氨基酸的添加效果。同時枯草芽孢桿菌如何在微生態制劑干燥過程中容易受熱而死亡，如何提高其存活程度也是另一關鍵問題。