一株希氏乳杆菌FR-1012及其工业化生产γ-氨基丁酸的方法技术

本发明专利技术涉及微生物技术领域，尤其涉及一株希氏乳杆菌FR

【技术实现步骤摘要】
一株希氏乳杆菌FR
‑
1012及其工业化生产
γ
‑
氨基丁酸的方法


[0001]本专利技术涉及微生物应用
，尤其涉及一株希氏乳杆菌FR
‑
1012及其工业化生产γ
‑
氨基丁酸的方法。

技术介绍

[0002]γ
‑
氨基丁酸(γ
‑
aminobutyric acid，简称GABA)是一种化合物，化学式是C4H9NO2，别名4
‑
氨基丁酸、氨酪酸，是广泛分布于动植物体内的一种非蛋白质氨基酸。GABA是一种重要的中枢神经系统抑制性神经递质，其拥有良好的水溶性与热稳定性。现已证实，作为小分子量非蛋白质氨基酸的GABA具备食用安全性，并可用于饮料等食品的生产。欧洲食品安全局(EFSA)和美国食品药品管理局(FDA)承认乳酸菌发酵生产的GABA为天然食品添加剂，2009年我国卫生部批准γ
‑
氨基丁酸为新食品原料。
[0003]生产GABA的方法主要包括化学合成法和生物合成法，由于化学合成法存在生产成本高、反应不容易控制、副产物成分复杂且有害等缺点，最后产物存在有机试剂残留的问题而不能添加在食品中；生物合成法则具有反应条件温和、环境污染小、安全性高等优点，具有较大的生产食品级GABA的潜力。多种微生物都可以合成GABA，包括细菌、真菌和酵母，而乳酸菌作为安全的食品微生物，已广泛用于发酵食品的生产中，其GABA产生能力研究也最为广泛。目前，国家卫健委批准使用制备食品用γ<br/>‑
氨基丁酸的乳酸菌仅短乳杆菌(Lactobacillus brevis)与希氏乳杆菌(Lactobacillus hilgardii)两种。中国专利CN102796779B公开了一种生物法制备γ
‑
氨基丁酸的方法，在生产γ
‑
氨基丁酸环节中，分批加入底物谷氨酸钠，总反应底物浓度为25g/L，最终得到的转化液中γ
‑
氨基丁酸含量为12g/L，浓度较低，对后续提取纯化工艺增加了难度，不利于实现工业化生产。

技术实现思路

[0004]为了提高希氏乳杆菌生产γ
‑
氨基丁酸的转化效率和产量，本专利技术提供一株希氏乳杆菌FR
‑
1012及其工业化生产γ
‑
氨基丁酸的方法。
[0005]第一方面，本专利技术提供一株希氏乳杆菌FR
‑
1012，希氏乳杆菌(Lactobacillus hilgardii)FR
‑
1012，已于2022年11月11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，保藏地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所，保藏编号为CGMCC No.26138。
[0006]第二方面，本专利技术提供上述希氏乳杆菌FR
‑
1012在生产γ
‑
氨基丁酸中的应用。
[0007]第三方面，本专利技术提供一种工业化生产γ
‑
氨基丁酸的方法，使用上述希氏乳杆菌FR
‑
1012催化L
‑
谷氨酸或L
‑
谷氨酸钠生产γ
‑
氨基丁酸。
[0008]进一步的，包括以下步骤：
[0009](1)种子液培养：将希氏乳杆菌FR
‑
1012接种于种子培养基中摇床培养，培养温度为30～34℃，培养时间为8～12h；
[0010](2)发酵液培养：将上述种子液以体积比5％～20％的接种量接种于发酵培养基
中，在温度为26～30℃下培养24～30h，得到菌体；
[0011](3)转化：将上述收集的菌体，按一定比例悬浮在含0.1
‰
～1
‰
的5
‑
磷酸吡哆醛的纯化水中，投加L
‑
谷氨酸30～60g/L，30℃静置转化30～60h，得到含γ
‑
氨基丁酸的转化液。
[0012]进一步的，种子培养基的组分及含量：蛋白胨10～15g/L，酵母粉2～5g/L，葡萄糖1～10g/L，磷酸氢二钾1～5g/L，硫酸镁0.01～1g/L，pH 7.0～8.0。
[0013]进一步的，种子培养基组分及含量为：蛋白胨12g/L，酵母粉4g/L，葡萄糖5g/L，磷酸氢二钾2g/L，硫酸镁0.05g/L，pH 7.2。
[0014]进一步的，发酵培养基的组分及含量为：牛肉粉1～10g/L，酵母粉5～15g/L，玉米浆干粉5～20g/L，葡萄糖10～40g/L，磷酸氢二钾1～10g/L，乙酸钠1～10g/L，柠檬酸钠1～10g/L，硫酸镁0.01～1g/L，吐温80 1～5mL/L，pH 7.0～7.5。
[0015]进一步的，发酵培养基的组分及含量为：牛肉粉7g/L，酵母粉10g/L，玉米浆干粉15g/L，葡萄糖20g/L，磷酸氢二钾5g/L，乙酸钠6g/L，柠檬酸钠2g/L，硫酸镁0.02g/L，吐温80 1mL/L，pH 7.2。
[0016]进一步的，步骤(3)中，5
‑
磷酸吡哆醛的含量为0.5
‰
，L
‑
谷氨酸浓度为55g/L，转化时间为40h。
[0017]本专利技术的有益效果在于：
[0018]本专利技术通过诱变育种、高通量筛选得到的希氏乳杆菌FR
‑
1012，具有稳定的γ
‑
氨基丁酸产量，10T发酵罐转化实验的最终γ
‑
氨基丁酸产量为37.6g/L，底物摩尔转化率为99.76％，比出发菌株产量提高了69.83％，使用希氏乳杆菌FR
‑
1012生产制备的γ
‑
氨基丁酸不存在安全隐患，达到食品安全级别，可应用于功能性食品、保健品、化妆肤品、生物饲料、农业等不同领域，具有广泛的应用前景。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本专利技术实施例1获得的突变株希氏乳杆菌FR
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1012的生长曲线图。
[0021]图2为希氏乳杆菌FR
‑
1012菌落特征图。
[0022]图3为显微镜下希氏乳杆菌FR
‑
1012菌落的观察结果图。
[0023]图4为10T发酵罐中随时间变化的γ
‑
氨基丁酸产量图。
具体实施方式
[0024]为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一株希氏乳杆菌FR
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1012，其特征在于，希氏乳杆菌(Lactobacillus hilgardii)FR
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1012，已于2022年11月11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，保藏地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所，保藏编号为CGMCC No.26138。2.一种如权利要求1所述希氏乳杆菌FR
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1012在生产γ
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氨基丁酸中的应用。3.一种工业化生产γ
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氨基丁酸的方法，其特征在于，使用如权利要求1所述的希氏乳杆菌FR
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1012催化L
‑
谷氨酸或L
‑
谷氨酸钠生产γ
‑
氨基丁酸。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)种子液培养：将希氏乳杆菌FR
‑
1012接种于种子培养基中摇床培养，培养温度为30～34℃，培养时间为8～12h；(2)发酵液培养：将上述种子液以体积比5％～20％的接种量接种于发酵培养基中，在温度为26～30℃下培养24～30h，得到菌体；(3)转化：将上述收集的菌体，按一定比例悬浮在含0.1
‰
～1
‰
的5
‑
磷酸吡哆醛的纯化水中，投加L

【专利技术属性】
技术研发人员：王超，李海军，张英华，张鑫，胡红涛，徐波，李珍爱，
申请(专利权)人：山东福瑞达生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：