一种用酿酒酵母生产γ-氨基丁酸的方法技术

本发明专利技术提供一种用酿酒酵母生产γ

【技术实现步骤摘要】
一种用酿酒酵母生产
γ
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氨基丁酸的方法


[0001]本专利技术涉及γ
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氨基丁酸的生产方法
，具体而言，涉及一种用酿酒酵母生产γ
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氨基丁酸的方法。

技术介绍

[0002]γ
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氨基丁酸(Gamma
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aminobutyric acid，简称GABA)又称4
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氨基丁酸，是一种天然存在的非蛋白质氨基酸，广泛存在于动植物的体内。在人体内，脑组织中的GABA含量最高，大约为0.1
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0.6mg/克组织，是哺乳动物中枢神经系统中重要的抑制性神经传达物质。同时γ
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氨基丁酸有许多重要的生理功能，如镇静、抗焦虑、抗抑郁、改善睡眠等。国内外GABA广泛应用于保健食品中，主要用于辅助睡眠。目前，我国的食品法规中，GABA有2处与食品相关，一是用作新资源食品，二是作为食品添加剂中用作合成各类香精的香料原料。γ
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氨基丁酸的主要有三种制备方法：化学合成法、植物富集法和微生物转化法。
[0003]化学合成法是是最先工业化生产GABA的方法，有脱硫反应法、氨化水解法等多种方法，获得GABA速度快、得率高，成本低。但化学合成法都存在反应不易控制的控制，且如吡咯烷酮等原料为剧毒物质，存在环境污染问题，更不能添加到食品中。
[0004]植物富集法主要利用一些特定植物食物，例如茶叶和糙米，进行物理处理或发芽处理等，激发植物组织生长代谢或应激代谢，使植物本身的GABA大量增加。如对绿茶进行二氧化碳等处理后，其GABA含量可以达到2000～3000ppm。该方法原料安全可靠，没有毒副作用。然而该方法生产GABA产量和产品纯度很低，难以分离提取，无法获得高纯度的氨基丁酸产品，从而制约了进一步的工业发展。
[0005]微生物转化法是目前应用较多的工业生产方法，包括直接发酵法和全细胞转化法。相比化学合成法和植物富集法，生物转化法生产效率高，条件温和，环境友好，更适合GABA的工业化生产。直接发酵法是通过发酵培养可以产生GABA的微生物，然后从发酵液中分离纯化出GABA，但发酵液成分往往较为复杂，分离纯化方法使生产GABA的成本较高。全细胞转化法是利用微生物细胞，将L
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谷氨酸及其钠盐转化为GABA，生产效率更高、转化体系成分更简单，有利于下游纯化GABA。常见转化菌种有大肠杆菌、乳酸菌(希氏乳杆菌、短乳杆菌、植物乳杆菌等)、酿酒酵母等。
[0006]人类食用酿酒酵母或用酿酒酵母加工的食物(如酒、面包、馒头等)已有几千年的历史，其安全性毋庸置疑。但截止目前采用酵母菌来生产GABA的转化率偏低，分离提纯比较困难，主要采用基因编辑的酿酒酵母，或酿酒酵母菌与乳酸菌联合产GABA。
[0007]申请号为200580046782.1的中国专利公开了一种异常毕赤酵母生产γ
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氨基丁酸的发酵方法，其特征是方法步骤为：将异常毕赤酵母以0.4重量％的接种量接种于5重量％葡萄糖和1重量％谷氨酸的转化液中，45℃培养24h，得到150mg/100ml的γ
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氨基丁酸。本专利中涉及的异常毕赤酵母在国内不允许添加到食品中。
[0008]申请号为201910488794.3的中国专利公开了一种用酿酒酵母细胞催化生产γ
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氨基丁酸的方法。通过醋酸锂快速转化法将构建了谷氨酸脱羧酶的重组质粒导入酿酒酵母
中，获得重组酿酒酵母细胞。将所述重组酿酒酵母细胞在含L
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谷氨酸的培养基中培养并转化，得到γ
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氨基丁酸。本专利的酿酒酵母为基因工程菌，在食品中应用受限。
[0009]申请号为202110047700.6的中国专利申请公开了一种酿酒酵母以及提高酿酒酵母产γ
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氨基丁酸的方法，通过培养、筛选获得产GABA酿酒酵母为发酵微生物，外源添加植物乳杆菌无细胞发酵上清液以提高GABA产量。
[0010]现有以酵母为菌种产GABA的技术中，多用酿酒酵母与乳酸乳球菌、乳酸链球菌等乳酸菌进行混合发酵、转化，混合发酵控制难道远大于单一菌种发酵，诸如不同菌种的比例、发酵培养基的调配、发酵过程控制等都是影响发酵及转化率稳定性的因素，且多菌种混合发酵，培养基成分更为复杂，微生物代谢产物多样，将极大提高GABA的后提取和纯化难度，增加生产成本。

技术实现思路

[0011]本专利技术的主要目的在于提供一种用酿酒酵母生产γ
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氨基丁酸的方法，以解决现有技术中采用酿酒酵母生产γ
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氨基丁酸转化率偏低、难以分离提纯的问题。
[0012]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种用酿酒酵母生产γ
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氨基丁酸的方法，该方法包括：步骤S1，在基础培养基中加入酿酒酵母菌种进行发酵，得到酵母乳，酿酒酵母为保藏编号为CCTCC NO：M2016418的酿酒酵母，基础培养基包括：YNB培养基、碳源和氮源；步骤S2，向酵母乳中加入谷氨酸底物进行转化，得到转化液，谷氨酸底物含有L
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谷氨酸、L
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谷氨酸钠中的一种或者两种；步骤S3，分离除去转化液中的酵母细胞，得到γ
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氨基丁酸粗液；步骤S4，将γ
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氨基丁酸粗液进行提纯，得到γ
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氨基丁酸产品。
[0013]进一步地，步骤S1中发酵的温度为28～33℃，pH值为5.0～5.5，发酵时间为10～20h，优选发酵终点时酵母乳湿重大于150g/L。
[0014]进一步地，步骤S1的实施过程中持续向基础培养基中流加碳源和/或氮源，使基础培养基中的碳源质量含量维持在1～20g/L，和/或，氮源质量含量维持在1～10g/L；优选碳源为葡萄糖溶液、水解糖溶液、甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜中的任意一种或者多种，优选氮源为硫酸铵溶液和氨水中的任意一种或多种。
[0015]进一步地，步骤S2中转化的温度为20～55℃，pH值为3.0～6.0，转化时间为10～40h。
[0016]进一步地，谷氨酸底物流加进入酵母乳，优选酵母乳中谷氨酸的浓度维持在1～5g/L，进一步优选谷氨酸底物由谷氨酸发酵液或者谷氨酸母液提供。
[0017]进一步地，步骤S3中分离的方式为离心分离或板框压滤。
[0018]进一步地，步骤S4中提纯包括：步骤S41，对γ
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氨基丁酸粗液进行膜过滤，得到γ
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氨基丁酸原液；步骤S42，将γ
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氨基丁酸原液进行树脂吸附、洗脱，得到γ
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氨基丁酸洗脱液；步骤S43，将γ
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氨基丁酸洗脱液浓缩至干物质含量为50～65％，得到γ
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氨基丁酸浓缩液；步骤S44，将γ
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氨基丁酸浓缩液进行结晶、干燥，得到γ
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氨基丁酸产品。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用酿酒酵母生产γ
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氨基丁酸的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S1，在基础培养基中加入酿酒酵母菌种进行发酵，得到酵母乳，所述酿酒酵母为保藏编号为CCTCC NO：M2016418的酿酒酵母，所述基础培养基包括：YNB培养基、碳源和氮源；步骤S2，向酵母乳中加入谷氨酸底物进行转化，得到转化液，所述谷氨酸底物含有L
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谷氨酸、L
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谷氨酸钠中的一种或者两种；步骤S3，分离除去转化液中的酵母细胞，得到γ
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氨基丁酸粗液；步骤S4，将所述γ
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氨基丁酸粗液进行提纯，得到γ
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氨基丁酸产品。2.根据权利要求1所述的生产γ
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氨基丁酸的方法，其特征在于，所述步骤S1中所述发酵的温度为28～33℃，pH值为5.0～5.5，发酵时间为10～20h，优选发酵终点时酵母乳湿重大于150g/L。3.根据权利要求2所述的生产γ
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氨基丁酸的方法，其特征在于，所述步骤S1的实施过程中持续向所述基础培养基中流加碳源和/或氮源，使基础培养基中的碳源质量含量维持在1～20g/L，和/或，氮源质量含量维持在1～10g/L；优选所述碳源为葡萄糖溶液、水解糖溶液、甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜中的任意一种或者多种，优选所述氮源为硫酸铵溶液和氨水中的任意一种或多种。4.根据权利要求1至3中任一项所述的生产γ
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氨基丁酸的方法，其特征在于，所述步骤S2中转化的温度为20～55℃，pH值为3.0～6.0，转化时间为10～40h。5.根据权利要求4所述的生产γ
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氨基丁酸的方法，其特征在于，所述谷氨酸底物流加进入所述酵母乳，优选所述酵母乳中谷氨酸的浓度维持在1～5g/L，进一步优选所述谷氨酸底物由谷氨酸发酵液或者谷氨酸母液提供。6.根据权利要求1所述的生产γ
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【专利技术属性】
技术研发人员：郑重，肖明华，张彦，张松，伍业旭，雷森林，刘春晓，朱亚军，
申请(专利权)人：安琪酵母股份有限公司，
类型：发明
国别省市：