短乳杆菌菌株及其培养方法和用途技术

本发明专利技术公开一种短乳杆菌菌株及其培养方法和用途，该短乳杆菌菌株为分离自萝卜泡菜的革兰氏阳性、过氧化氢酶阴性，且形状为短杆状的短乳杆菌PL6‑1，其中包含耐热性谷氨酸脱羧酶。同时，本发明专利技术基于该菌株开发了用于提高其发酵性能的白菜提取液培养基及生产γ‑氨基丁酸的方法。该白菜提取液培养基包含20‑35重量份白菜提取液、2‑6重量份葡萄糖、0.2‑4.5重量份酵母提取液和0.3‑2.2重量份金属盐。本发明专利技术的培养基能够大大降低γ‑氨基丁酸生产成本，同时显著提高γ‑氨基丁酸的产量和转化率。

【技术实现步骤摘要】
短乳杆菌菌株及其培养方法和用途本申请是申请日为2020年7月17日，申请号为CN202010691133.3，专利技术名称为短乳杆菌菌株及其培养方法和用途的分案申请。
本专利技术涉及微生物发酵领域，具体地涉及一种新型短乳杆菌菌株及其培养方法和用途。
技术介绍
γ-氨基丁酸(γ-aminobutyricacid,GABA)是一种天然存在的四碳非蛋白质氨基酸，对中枢神经性疾病、高血压、癌症、糖尿病、人体免疫力等都具有调节作用。除植物富集外，食品级GABA主要通过微生物谷氨酸脱羧酶(glutamatedecarboxylase,GAD)作用底物谷氨酸生产。乳酸菌普遍被认为安全无毒，且对人体具有较好的益生效果，利用乳酸菌发酵生产GABA是一种比较安全理想的生产方式，具有成本低、含量高及安全可用于食品的优点。利用微生物发酵来生产γ-氨基丁酸是一种高效的方法。目前已公开了多种用于发酵生产γ-氨基丁酸的细菌。例如CN106479932A即公开了一种产γ-氨基丁酸的戊糖乳杆菌。另外，还公开了多种用于发酵生产γ-氨基丁酸的短乳杆菌。例如，CN103966139A公开了四川泡菜中一种高产γ-氨基丁酸的短乳杆菌。该菌分离于四川泡菜，具有在含谷氨酸钠的培养基中产生γ-氨基丁酸的能力。但该菌株利用糙米粉为培养基，虽然降低了成本，但是其产量仍达不到高产的要求。再例如，CN101333508A公开了一种高产γ-氨基丁酸的短乳杆菌，其培养基为MRSG液体培养基，于25-30℃培养60-90h，发酵液中的γ-氨基丁酸达到50-145mM。另外，CN1673351A公开了一种产γ-氨基丁酸的短乳杆菌，其在MRS发酵培养基中的产量为2g/L，在GYP发酵培养基中的产量为4g/L。微生物培养时，培养基的选择要考虑生产成本、细胞生产效率和易收获性。综上所述，目前仍需要以更低成本高产γ-氨基丁酸的技术。
技术实现思路
为解决现有技术中的至少部分技术问题，本专利技术提供一种短乳杆菌菌株及其培养方法和用途。具体地，本专利技术包括以下内容。本专利技术的第一方面，提供一种短乳杆菌菌株，其为分离自萝卜泡菜的革兰氏阳性、过氧化氢酶阴性，且形状为短杆状的短乳杆菌PL6-1，其中包含耐热性谷氨酸脱羧酶。根据本专利技术的短乳杆菌菌株，优选地，所述耐热性是指在pH值4.5的0.2mol/L吡啶-HCl缓冲液，50-90℃温度条件下保温处理后，谷氨酸脱羧酶具有酶活性。根据本专利技术的短乳杆菌菌株，优选地，所述菌株于2020年5月22日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为：CGMCCNo.19868。本专利技术的第二方面，提供一种用于培养含有耐热性谷氨酸脱羧酶的短乳杆菌的方法，其包括在适于菌株生长的环境下使含有耐热性谷氨酸脱羧酶的短乳杆菌在包含白菜提取液、葡萄糖、酵母提取液和金属盐的培养基中生长或增殖的步骤。根据本专利技术的用于培养含有耐热性谷氨酸脱羧酶的短乳杆菌的方法，优选地，所述培养基中包含20-35重量份白菜提取液、2-6重量份葡萄糖、0.2-4.5重量份酵母提取液和0.3-2.2重量份金属盐。根据本专利技术的用于培养含有耐热性谷氨酸脱羧酶的短乳杆菌的方法，优选地，所述金属盐包括乙酸钠、柠檬酸钠、硫酸铵、硫酸镁和硫酸锰。根据本专利技术的用于培养含有耐热性谷氨酸脱羧酶的短乳杆菌的方法，优选地，所述白菜提取液为白菜废弃物提取液。本专利技术的第三方面，提供一种白菜提取液培养基及其用途，该白菜提取液培养基包含20-35白菜提取液、2-6重量份葡萄糖、0.2-4.5重量份酵母提取液和0.3-2.2重量份金属盐。根据本专利技术的白菜提取液培养基，优选地，所述培养基用于乳酸菌的增殖培养及相关代谢产物如γ-氨基丁酸的生产。本专利技术的第四方面，提供一种生产γ-氨基丁酸的方法，其包括在白菜提取液培养基中发酵短乳杆菌菌株的步骤；其中，所述白菜提取液培养基包含20-35重量份白菜提取液、2-6重量份葡萄糖、0.2-4.5重量份酵母提取液、0.3-2.2重量份金属盐和5-15重量份谷氨酸钠；所述短乳杆菌菌株为根据第一方面所述的短乳杆菌菌株。本专利技术的短乳杆菌菌株为革兰氏阳性、过氧化氢酶阴性，包含耐热性谷氨酸脱羧酶，并具有优异的发酵特性，其γ-氨基丁酸(GABA)产量以及转化率显著高于其他产γ-氨基丁酸菌株。该菌株的谷氨酸脱羧酶(GAD)具有较好的pH和温度耐受性，在较宽pH和温度范围内依然保持较高的酶活性质，具有理想的热稳定性，同时该菌株具有一定的抑菌性和耐酸性能。此外，本专利技术人基于该菌株通过大量实验开发了一种用于提高其发酵性能的白菜提取液培养基，本专利技术的培养基与现有用于产GABA的MRS培养基(DeMon,RogosaandSharp)的结果基本一致，目前研究中常用的MRS培养基成本较高，而本专利技术的培养基成本是MRS培养基的1/20。因此，该培养基有望替代MRS培养基用于工业乳酸菌发酵和GABA生产，降低食品级GABA的生产成本。基于本专利技术的白菜提取液培养基，本专利技术人通过一系列的优化，在降低GABA生产成本的同时提高了GABA的产量和转化率。本专利技术的菌株在白菜提取液中发酵生产GABA反应完成后，发酵液中的主要成分即为GABA、白菜提取液，可大大降低发酵后期GABA的分离提纯等耗费的人力物力，进一步降低生产GABA的成本。为食品级GABA的工业化生产提供有力的技术支撑，同时实现白菜废弃物的综合利用。附图说明图1为LactobacillusbrevisPL6-1的电镜图。图2为LactobacillusbrevisPL6-1的革兰氏染色显微图。图3为发酵液中的谷氨酸和GABA的高效液相色谱图。图4为白菜废弃物综合利用流程。图5为LactobacillusbrevisPL6-1所含GAD酶的最适pH测定结果。图6为LactobacillusbrevisPL6-1所含GAD酶的最适温度的测定结果。图7为LactobacillusbrevisPL6-1的GAD酶在50-90℃的热稳定性(其中RA表示相对活性)。图8为LactobacillusbrevisPL6-1的GAD酶的logD-T曲线图。图9为LactobacillusbrevisPL6-1发酵生产萝卜-海藻泡菜中GABA的液相色谱图(黑色为标准品，淡绿色为添加海藻泡菜图谱)。图10为接种LactobacillusbrevisPL6-1发酵泡菜的亚硝酸盐含量变化。图11为萝卜-海藻泡菜感官评定图。图12为天然发酵果块气泡水产品工艺流程图。图13为发酵苹果块中的乳酸菌数。图14为发酵苹果块酸度变化图。图15为发酵果块感官评价。具体实施方式现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限制，而应理解为是对本专利技术的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。应理解本专利技术中所述的术语仅仅是为描述特别本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种短乳杆菌菌株，其特征在于，其为分离自萝卜泡菜的革兰氏阳性、过氧化氢酶阴性，且形状为短杆状的短乳杆菌PL6-1，其中包含耐热性谷氨酸脱羧酶。/n

【技术特征摘要】
1.一种短乳杆菌菌株，其特征在于，其为分离自萝卜泡菜的革兰氏阳性、过氧化氢酶阴性，且形状为短杆状的短乳杆菌PL6-1，其中包含耐热性谷氨酸脱羧酶。


2.根据权利要求1所述的短乳杆菌菌株，其特征在于，所述耐热性是指在pH值4.5的0.2mol/L吡啶-HCl缓冲液，50-90℃温度条件下保温处理后，谷氨酸脱羧酶具有酶活性。


3.根据权利要求1所述的短乳杆菌菌株，其特征在于，所述菌株于2020年5月22日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为：CGMCCNo.19868。


4.一种用于培养含有耐热性谷氨酸脱羧酶的短乳杆菌的方法，其特征在于，包括在适于菌株生长的环境下使含有耐热性谷氨酸脱羧酶的短乳杆菌在包含白菜提取液、葡萄糖、酵母提取液和金属盐的培养基中生长或增殖的步骤。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述培养基中包含20-35重量份白菜提取液、2-6重量份葡萄糖、0.2-4...

【专利技术属性】
技术研发人员：李华敏，刘文丽，孙舒扬，任向亮，
申请(专利权)人：鲁东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37