專(zhuān)利名稱(chēng)：一種農(nóng)副產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化γ-氨基丁酸的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于農(nóng)副產(chǎn)品生物加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種農(nóng)副產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化Y-氨基丁酸的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
Y-氨基丁酸(GABA)，又名氨酪酸，是一種白色結(jié)晶性粉末，廣泛分布于動(dòng)植物體內(nèi)的非蛋白氨基酸，是中樞神經(jīng)系統(tǒng)主要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)。它在丁酸的Y位上有一個(gè)氨基，以非結(jié)合態(tài)存在，極易溶于水，微溶于熱乙醇，不易溶于醇、醚和酚。具有類(lèi)似于谷氨酸的甜昧，能夠增強(qiáng)食品的風(fēng)味。分子式C4H9NO2,分子量103. 12，化學(xué)結(jié)構(gòu)式 NH2OI2OI2CH2COOH。GABA可抑制中樞神經(jīng)系統(tǒng)過(guò)度興奮，對(duì)腦部具有安定作用，進(jìn)而促進(jìn)放松和消除神經(jīng)緊張，具有重要的生理功能(1)改善記憶，增強(qiáng)記憶功能；( 對(duì)成長(zhǎng)荷爾蒙分泌的促進(jìn)效果，成長(zhǎng)荷爾蒙有促進(jìn)骨骼肌肉的增強(qiáng)，提高免疫力，減少脂肪，改善機(jī)體機(jī)能等作用；(3)鎮(zhèn)痛、鎮(zhèn)靜和改善睡眠作用；(4)對(duì)高血壓有緩解和治療作用。微生物發(fā)酵法生產(chǎn)GABA，是以谷氨酸或其衍生物(谷氨酸鈉，或富含谷氨酸的物質(zhì)等)為原料，利用酵母菌、乳酸菌和曲霉菌等食品安全級(jí)微生物發(fā)酵制得。其產(chǎn)品具有成本低、含量高及可安全用于食品的優(yōu)點(diǎn)，但高效的微生物菌種通常較難獲得。目前研究者成功從泡菜、酸奶、奶酪、米糠發(fā)酵液、水果等分離出高產(chǎn)GABA乳酸菌。除了菌種，乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)GABA時(shí)，培養(yǎng)基也是一個(gè)關(guān)鍵因素。菌種活化和保藏培養(yǎng)基可以選擇脫脂乳培養(yǎng)基、MRS 培養(yǎng)基等。常用的發(fā)酵培養(yǎng)基有MRS培養(yǎng)基、GYP培養(yǎng)基、番茄汁培養(yǎng)基等，也有研究者采用天然培養(yǎng)基如糙米，豆芽汁，牛奶等發(fā)酵產(chǎn)GABA，但乳酸菌的生長(zhǎng)效果不如合成培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的好。鈉離子，錳離子，鎂離子，鉀離子是一般培養(yǎng)基首選離子，而蛋白胨，酵母膏，牛肉膏則是作為氮源或生長(zhǎng)因子的首選材料，葡萄糖作為廉價(jià)工業(yè)原料而做碳源，前體物質(zhì)用谷氨酸鈉。發(fā)酵時(shí)，溫度、pH、轉(zhuǎn)速、發(fā)酵周期、金屬離子、前提物質(zhì)濃度等都可能對(duì)GABA最終產(chǎn)量有影響。根據(jù)乳酸菌菌種的不同，溫度大致在30-34°C時(shí)GAD酶活較高，此時(shí)GABA產(chǎn)量也較高；PH影響物質(zhì)的解離狀態(tài)，酶的活性，物質(zhì)的運(yùn)輸?shù)?，?duì)發(fā)酵產(chǎn)量影響很大，一般選擇PH5-7之間為宜；轉(zhuǎn)速對(duì)發(fā)酵產(chǎn)量并無(wú)明顯影響，通常采用靜置培養(yǎng)；發(fā)酵周期依據(jù)菌種不同可能有所不同，一般選擇在3天后結(jié)束；金屬離子影響酶的活性，李云等研究發(fā)現(xiàn)，鋅離子和鎂離子對(duì)GAD酶活有較大提高，尤其是鋅離子，而鋇離子和汞離子對(duì)GAD酶活有抑制作用，當(dāng)金屬離子濃度升高時(shí)，會(huì)對(duì)GAD酶活產(chǎn)生抑制作用。前體物質(zhì)過(guò)低導(dǎo)致GABA產(chǎn)量不高，過(guò)高雖不會(huì)造成抑制作用，但對(duì)產(chǎn)量提高已無(wú)益處，故一般選擇在5%-10%的量為宜。乳酸菌之所以能將L-谷氨酸催化生成GABA是因?yàn)楹蠰-谷氨酸脫羧酶，它能高效專(zhuān)一性地催化L-谷氨酸脫羧產(chǎn)生GABA和C02。乳酸菌富集GABA的能力可能與乳酸菌的耐酸機(jī)制有關(guān)。乳酸菌在生長(zhǎng)過(guò)程中分泌乳酸，使周?chē)鶳H下降，雖然可以抑制雜菌生長(zhǎng)，但對(duì)自身生長(zhǎng)也有不利影響。在這樣酸性環(huán)境下它必須啟動(dòng)某種機(jī)制，使GAD在低pH下(小于5. 5)得到激發(fā)，催化L-谷氨酸脫羧產(chǎn)生GABA和C02。部分農(nóng)副產(chǎn)品中富含GABA，開(kāi)發(fā)利用該農(nóng)副產(chǎn)品，可以提高其附加值，特別是稻米、玉米和豆類(lèi)等大宗農(nóng)副產(chǎn)品，利用乳酸菌能夠發(fā)酵這類(lèi)農(nóng)副產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行GABA生產(chǎn)方法，進(jìn)一步豐富了乳酸菌作為有益菌的保健功效，還能夠通過(guò)生物技術(shù)富集GABA含量， 提高農(nóng)副產(chǎn)品的利用開(kāi)發(fā)新途徑，有利于農(nóng)副產(chǎn)品的綜合利用。但現(xiàn)有技術(shù)中未見(jiàn)用乳酸菌發(fā)酵農(nóng)副產(chǎn)品的制備GABA的方法。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)提供一種農(nóng)副產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化 Y -氨基丁酸的生產(chǎn)方法的技術(shù)方案，該方法操作簡(jiǎn)單，原料易于獲得，適合工業(yè)化生產(chǎn)，并且得到的發(fā)酵液中富含Y-氨基丁酸。所述的一種農(nóng)副產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化Y-氨基丁酸的生產(chǎn)方法，其特征在于包括以下工藝步驟
1)配制農(nóng)副產(chǎn)品培養(yǎng)基該培養(yǎng)基含有葡萄糖20-40g/l、糙米40-60g/l、玉米粉 10-30g/l、大豆粉 5-20g/l、VB0. 01-0. 03 g/1 和 VH0. 005-0. 02 g/1，取上述配比量的原料， 在水中混合，并調(diào)PH至6. 2-6. 5，115°C滅菌20分鐘后，得到農(nóng)副產(chǎn)品培養(yǎng)基；
2)乳酸菌生物轉(zhuǎn)化將Y-氨基丁酸乳酸菌按照0.5-5%的接種量接種至步驟1)得到的農(nóng)副產(chǎn)品培養(yǎng)基中，并控制發(fā)酵溫度34-36°C，發(fā)酵搖瓶轉(zhuǎn)速100-300r/min，培養(yǎng)20-30 小時(shí)；
3)獲得產(chǎn)品將發(fā)酵培養(yǎng)20-30小時(shí)的Y-氨基丁酸乳酸菌發(fā)酵液停止發(fā)酵，使活菌數(shù)高達(dá)106cfu/ml，該發(fā)酵液富含Y-氨基丁酸，該發(fā)酵液即為農(nóng)副產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化Y-氨基丁酸產(chǎn)品。所述的一種農(nóng)副產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化Y-氨基丁酸的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟1)中培養(yǎng)基含有葡萄糖25-35g/l、糙米45-55g/l、玉米粉15_25g/l、大豆粉10_15g/l、 VB0.015-0. 025 g/1 和 VH0. 01-0. 015 g/1。所述的一種農(nóng)副產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化Y-氨基丁酸的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟
1)中培養(yǎng)基含有葡萄糖30g/l、糙米50g/l、玉米粉20g/l、大豆粉10g/l、VB0.02 g/1和 VH0. 01 g/1。所述的一種農(nóng)副產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化Y-氨基丁酸的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟
2)中Y-氨基丁酸乳酸菌按照1-3%的接種量接種至步驟1)得到的農(nóng)副產(chǎn)品培養(yǎng)基中，并控制發(fā)酵溫度34. 5-35. 5°C，發(fā)酵搖瓶轉(zhuǎn)速150-200r/min，培養(yǎng)23- 小時(shí)。所述的一種農(nóng)副產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化Y-氨基丁酸的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟 2)中Y -氨基丁酸乳酸菌按照1%的接種量接種至步驟1)得到的農(nóng)副產(chǎn)品培養(yǎng)基中，并控制發(fā)酵溫度35°C，發(fā)酵搖瓶轉(zhuǎn)速150r/min，培養(yǎng)M小時(shí)。本發(fā)明所涉及的Y-氨基丁酸乳酸菌為現(xiàn)有菌種，可在市場(chǎng)上購(gòu)得。上述的一種農(nóng)副產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化Y-氨基丁酸的生產(chǎn)方法，設(shè)計(jì)合理，操作簡(jiǎn)單，原料易于獲得，適合工業(yè)化生產(chǎn)，得到的發(fā)酵液中既含有農(nóng)副產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，又含有大量 Y-氨基丁酸，Y-氨基丁酸量為6-8mg/g，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。并且發(fā)酵液可再添加一定的食品輔料，按照一定比例進(jìn)行色、香、味的調(diào)配，可制作成多種農(nóng)副產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化Y-氨基丁酸飲品。本發(fā)明的產(chǎn)品能夠預(yù)防老年癡呆和增強(qiáng)老年記憶功能，能夠降低血壓和鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜功能、改善機(jī)體免疫力等多種生理功能。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例1
1)配制農(nóng)副產(chǎn)品培養(yǎng)基葡萄糖30g，糙米50g、玉米粉20g，大豆粉10g，VB20mg, VH 10 mg，水1000ml。在1000ml燒杯中放入500ml水，分別加入葡萄糖30g，糙米50g、玉米粉 20g，大豆粉10g，混合均勻后加入VB20mg和VH 10 mg，攪拌均勻，定容至1000ml，pH調(diào)整為 6. 2-6. 5，在300ml三角瓶中加入該培養(yǎng)基150ml，包扎瓶口，在115°C滅菌20min，滅菌完成
后取出冷卻備用；
2)乳酸菌生物轉(zhuǎn)化將Y-氨基丁酸乳酸菌，按照1%的比例接種上述盛有培養(yǎng)基的三角瓶中，控制發(fā)酵溫度35°C，發(fā)酵搖瓶轉(zhuǎn)速150 r/min，培養(yǎng)M小時(shí)，進(jìn)行農(nóng)副產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化Y-氨基丁酸發(fā)酵培養(yǎng)；
3)獲得產(chǎn)品將發(fā)酵培養(yǎng)M小時(shí)的乳酸菌發(fā)酵液停止發(fā)酵，使活菌數(shù)高達(dá)106cfu/ml， 發(fā)酵液中具有高含量的Y-氨基丁酸(每100克發(fā)酵液中含有800 11^^-氨基丁酸)，獲得的農(nóng)副產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化Y-氨基丁酸發(fā)酵培物，該發(fā)酵培養(yǎng)物為農(nóng)副產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化Y-氨基丁酸初級(jí)產(chǎn)品。農(nóng)副產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化Y-氨基丁酸初級(jí)產(chǎn)品可進(jìn)行直接飲用，還可以照飲料生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行色味適當(dāng)比例混均調(diào)配，獲得生物轉(zhuǎn)化富含Y -氨基丁酸產(chǎn)品，該產(chǎn)品具有保持乳酸菌發(fā)酵的特性外，還具有富含Y-氨基丁酸重要的生物功能。實(shí)施例2
1)配制農(nóng)副產(chǎn)品培養(yǎng)基葡萄糖20g，糙米40g、玉米粉10g，大豆粉5g，VBIOmg, VH 5mg，水1000ml。在1000ml燒杯中放入500ml水，分別加入葡萄糖20g，糙米40g、玉米粉 10g，大豆粉5g，混合均勻后加入VBlOmg和VH 5 mg，攪拌均勻，定容至1000ml，pH調(diào)整為 6. 2-6. 5，在300ml三角瓶中加入該培養(yǎng)基150ml，包扎瓶口，在115°C滅菌20min，滅菌完成后取出冷卻備用；
2)乳酸菌生物轉(zhuǎn)化將Y-氨基丁酸乳酸菌，按照0.5%的比例接種上述盛有培養(yǎng)基的三角瓶中，控制發(fā)酵溫度34°C，發(fā)酵搖瓶轉(zhuǎn)速100 r/min，培養(yǎng)觀小時(shí)，進(jìn)行農(nóng)副產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化Y-氨基丁酸發(fā)酵培養(yǎng)；
3)獲得產(chǎn)品將發(fā)酵培養(yǎng)觀小時(shí)的乳酸菌發(fā)酵液停止發(fā)酵，使活菌數(shù)高達(dá)106cfu/ml， 發(fā)酵液中具有高含量的Y-氨基丁酸(每100克發(fā)酵液中含有600 11^^-氨基丁酸)，獲得的農(nóng)副產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化Y-氨基丁酸發(fā)酵培物，該發(fā)酵培養(yǎng)物為農(nóng)副產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化Y-氨基丁酸初級(jí)產(chǎn)品。實(shí)施例3
1)配制農(nóng)副產(chǎn)品培養(yǎng)基葡萄糖40g，糙米60g、玉米粉30g，大豆粉20g，VB 30mg, VH20mg，水1000ml。在1000ml燒杯中放入500ml水，分別加入葡萄糖40g，糙米60g、玉米粉30g，大豆粉20g，混合均勻后加入VB30mg和VH20mg，攪拌均勻，定容至1000ml，pH調(diào)整為6. 2-6. 5，在300ml三角瓶中加入該培養(yǎng)基150ml，包扎瓶口，在115°C滅菌20min，滅菌完成后取出冷卻備用；
2)乳酸菌生物轉(zhuǎn)化將Y-氨基丁酸乳酸菌，按照5%的比例接種上述盛有培養(yǎng)基的三角瓶中，控制發(fā)酵溫度36°C，發(fā)酵搖瓶轉(zhuǎn)速300 r/min，培養(yǎng)30小時(shí)，進(jìn)行農(nóng)副產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化Y-氨基丁酸發(fā)酵培養(yǎng)；
3)獲得產(chǎn)品將發(fā)酵培養(yǎng)30小時(shí)的乳酸菌發(fā)酵液停止發(fā)酵，使活菌數(shù)高達(dá)106cfu/ml， 發(fā)酵液中具有高含量的Y -氨基丁酸(每100克發(fā)酵液中含有750mg γ -氨基丁酸)，獲得的農(nóng)副產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化Y-氨基丁酸發(fā)酵培物，該發(fā)酵培養(yǎng)物為農(nóng)副產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化Y-氨基丁酸初級(jí)產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種農(nóng)副產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化Y-氨基丁酸的生產(chǎn)方法，其特征在于包括以下工藝步驟1)配制農(nóng)副產(chǎn)品培養(yǎng)基該培養(yǎng)基含有葡萄糖20-40g/l、糙米40-60g/l、玉米粉 10-30g/l、大豆粉 5-20g/l、VB0. 01-0. 03 g/1 和 VH0. 005-0. 02 g/1，取上述配比量的原料， 在水中混合，并調(diào)PH至6. 2-6. 5，115°C滅菌20分鐘后，得到農(nóng)副產(chǎn)品培養(yǎng)基；2)乳酸菌生物轉(zhuǎn)化將Y-氨基丁酸乳酸菌按照0.5-5%的接種量接種至步驟1)得到的農(nóng)副產(chǎn)品培養(yǎng)基中，并控制發(fā)酵溫度34-36°C，發(fā)酵搖瓶轉(zhuǎn)速100-300r/min，培養(yǎng)20-30 小時(shí)；3)獲得產(chǎn)品將發(fā)酵培養(yǎng)20-30小時(shí)的Y-氨基丁酸乳酸菌發(fā)酵液停止發(fā)酵，使活菌數(shù)高達(dá)106cfu/ml，該發(fā)酵液富含Y-氨基丁酸，該發(fā)酵液即為農(nóng)副產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化Y-氨基丁酸產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)副產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化Y-氨基丁酸的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟1)中培養(yǎng)基含有葡萄糖25-35g/l、糙米45-55g/l、玉米粉15_25g/l、大豆粉 10-15g/l、VB0. 015-0. 025 g/1 和 VH0. 01-0. 015 g/1。
3.如權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)副產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化Y-氨基丁酸的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟1)中培養(yǎng)基含有葡萄糖30g/l、糙米50g/l、玉米粉20g/l、大豆粉10g/l、VB0. 02 g/1 和 VHO. 01 g/1。
4.如權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)副產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化Y-氨基丁酸的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟2)中γ -氨基丁酸乳酸菌按照1-3%的接種量接種至步驟1)得到的農(nóng)副產(chǎn)品培養(yǎng)基中，并控制發(fā)酵溫度34. 5-35. 5°C，發(fā)酵搖瓶轉(zhuǎn)速150-200r/min，培養(yǎng)23- 小時(shí)。
5.如權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)副產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化Y-氨基丁酸的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟2)中γ -氨基丁酸乳酸菌按照1%的接種量接種至步驟1)得到的農(nóng)副產(chǎn)品培養(yǎng)基中，并控制發(fā)酵溫度35°C，發(fā)酵搖瓶轉(zhuǎn)速150r/min，培養(yǎng)M小時(shí)。
全文摘要
一種農(nóng)副產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化γ-氨基丁酸的生產(chǎn)方法，屬于農(nóng)副產(chǎn)品生物加工技術(shù)領(lǐng)域。其步驟包括1)配制農(nóng)副產(chǎn)品培養(yǎng)基；2)乳酸菌生物轉(zhuǎn)化；3)獲得產(chǎn)品。上述的一種農(nóng)副產(chǎn)品生物轉(zhuǎn)化γ-氨基丁酸的生產(chǎn)方法，設(shè)計(jì)合理，操作簡(jiǎn)單，原料易于獲得，適合工業(yè)化生產(chǎn)，得到的發(fā)酵液中既含有農(nóng)副產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，又含有大量γ-氨基丁酸，γ-氨基丁酸量為6-8mg/g，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。
文檔編號(hào)C12P13/00GK102154394SQ201110102098
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者劉士旺, 葉蓋夏, 吳元鋒, 尤玉如, 平麗娟, 方理明, 楊志祥, 毛建衛(wèi), 肖功年, 黃 俊, 黃娟 申請(qǐng)人:浙江科技學(xué)院