利用醋酸菌液態(tài)及固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)gaba的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微生物發(fā)酵工程及酶工程技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種利用醋酸菌液態(tài)及固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)GABA的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]GABA (γ-氨基丁酸，γ- aminobutyric acid)是一種非蛋白質(zhì)氨基酸，除了在哺乳動(dòng)物、甲殼類動(dòng)物、昆蟲和某些寄生蠕蟲神經(jīng)系統(tǒng)中作為重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)起作用外，還廣泛存在于細(xì)菌、真菌、藻類、蘚類、蕨類和一些高等植物中。高等植物組織中GABA的含量通常為0.3-32.5μπιΟ1 g1，其合成主要由L-谷氨酸(L-Glu)經(jīng)L-谷氨酸脫羧酶催化的脫羧反應(yīng)而來，超過許多蛋白質(zhì)類氨基酸的含量。
[0003]研究發(fā)現(xiàn)，GABA是在人腦能量代謝過程中起重要作用的活性氨基酸，它具有激活腦內(nèi)葡萄糖代謝、促進(jìn)乙酰膽堿合成、降血氨、抗驚厥、降血壓、改善腦機(jī)能、精神安定、促進(jìn)生長激素分泌等多種生理功能。
[0004]GABA作為一種新型的功能性因子正越來越引起人們的注意。目前獲得GABA的方法有化學(xué)合成法、生物法和天然提取法?；瘜W(xué)合成法的缺點(diǎn)是成本較高，得率較低，合成方法條件劇烈，且有化學(xué)物質(zhì)殘留，即使得到純品也不屬于天然產(chǎn)物，并且在生產(chǎn)工藝中使用危險(xiǎn)溶劑，甚至是有毒溶劑。因此化學(xué)合成法制備的GABA不能用于食品，也不能作為一種天然的食品添加劑，該法主要應(yīng)用于化工和醫(yī)藥領(lǐng)域。生物法包括植物富集法和微生物發(fā)酵法兩種。植物富集法是通過對植物體進(jìn)行逆境刺激使得植物體內(nèi)GABA富集，然后依靠一定的提取方法得到GABA，缺點(diǎn)是產(chǎn)量低。微生物發(fā)酵法早期研究以大腸桿菌發(fā)酵生產(chǎn)GABA為主，利用大腸桿菌的谷氨酸脫羧酶的脫羧作用，將L-谷氨酸轉(zhuǎn)化為GABA，再分離純化得到GABA純品，制品一般用于化工目的。除大腸桿菌外，利用含有谷氨酸脫羧酶的酵母菌、乳酸菌和曲霉菌等食品安全級微生物也可發(fā)酵制得GABA，其產(chǎn)品具有成本低及含量高可安全用于食品等優(yōu)點(diǎn)，但高效的微生物菌種通常較難獲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了提供一種全新的生產(chǎn)GABA的方法，因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)了除乳酸菌、霉菌、酵母菌等微生物以外，醋酸菌同樣具有將L-谷氨酸高效轉(zhuǎn)化為GABA的能力，具體為一種利用醋酸菌液態(tài)及固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)GABA的方法。
[0006]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種利用醋酸菌液態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)GABA的方法，包括如下步驟:1)準(zhǔn)備僅含有1%酵母膏、1%葡萄糖及3%無水乙醇的液體培養(yǎng)基(即所述液體培養(yǎng)基中，酵母膏、葡萄糖和無水乙醇分別占液體培養(yǎng)基總質(zhì)量的1%、1%和3%，剩余的為水)，接入醋酸菌(醋酸菌的接入量是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉且容易掌握的)，置于32°C、150r/min的搖床中振蕩培養(yǎng)48h，以活化醋酸菌；2)準(zhǔn)備僅含有1%酵母膏、1%葡萄糖及3%無水乙醇的液體培養(yǎng)基，向其內(nèi)加入L-谷氨酸鈉或L-谷氨酸，再接入步驟I)中培養(yǎng)好的醋酸菌菌液，同樣置于32°C、150r/min的搖床中振蕩培養(yǎng)24h ;3)將步驟2)中得到的發(fā)酵液經(jīng)過濾、離心處理后，即生產(chǎn)得到GABA，應(yīng)用液相色譜儀即可檢測生產(chǎn)得到的GABA含量達(dá)0.2mg/ml以上。
[0007]進(jìn)一步的，步驟2)中，所述L-谷氨酸鈉或L-谷氨酸的加入質(zhì)量為液體培養(yǎng)基總質(zhì)量的1%，所述步驟I)中培養(yǎng)好的醋酸菌菌液的加入質(zhì)量為液體培養(yǎng)基總質(zhì)量的3%。
[0008]一種利用醋酸菌固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)GABA的方法，包括如下步驟:1)準(zhǔn)備糧食原料(一般選用高粱、大米、小米等作為糧食原料)，向其內(nèi)加入62.5%的曲制劑、4%。的糖化酶、1%的酵母菌制劑(即曲制劑、糖化酶、酵母菌制劑的加入質(zhì)量分別占糧食原料總質(zhì)量的62.5%、4%。、1%)，同時(shí)也加入1%的L-谷氨酸鈉或L-谷氨酸(即L-谷氨酸鈉或L-谷氨酸的加入質(zhì)量為糧食原料總質(zhì)量的1%)，進(jìn)行酒精發(fā)酵，控制溫度在20-30°C，直至酒精度達(dá)到9°以上；2)取步驟I)中制作好的酒醪，并向其內(nèi)拌入輔料，拌成酒精度為4° -5°的酒醅，然后向其內(nèi)接入10%的純種醋酸菌(即純種醋酸菌的接入質(zhì)量占酒醅總質(zhì)量的10%)，進(jìn)行醋酸發(fā)酵，發(fā)酵時(shí)間為7-9天；3)發(fā)酵好后再經(jīng)過傳統(tǒng)工藝淋醋后，將醋液過濾、離心處理后，即生產(chǎn)得到GABA，應(yīng)用液相色譜儀即可檢測生產(chǎn)得到的GABA含量達(dá)0.6mg/ml以上。
[0009]本發(fā)明技術(shù)方案具有如下幾個(gè)特點(diǎn):1)微生物發(fā)酵法制備γ -氨基丁酸早期主要是利用大腸桿菌，但是，若要進(jìn)行食品開發(fā)，使用大腸桿菌無疑存在安全性問題。根據(jù)最新的研究報(bào)道和專利文獻(xiàn)，乳酸菌、酵母菌、曲霉菌等一些安全性高的微生物均可以富集γ-氨基丁酸，本發(fā)明首先將醋酸菌應(yīng)用于富集GABA，是本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)之一。2)根據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道，微生物發(fā)酵法生產(chǎn)GABA具有成本低、含量高、可安全食用等優(yōu)點(diǎn)，但高效的微生物菌種通常較難獲得。3)醋中營養(yǎng)物質(zhì)豐富，尤其是糧食釀造食醋中含有各種氨基酸已被大家所熟知，但醋中γ-氨基丁酸的含量卻較少，也鮮少被人提及，在糧食釀醋的醋酸發(fā)酵階段添加L-谷氨酸及其鈉鹽即可顯著提高γ -氨基丁酸含量，且方法簡便，可以應(yīng)用于功能醋飲料、保健品等產(chǎn)品的開發(fā)生產(chǎn)。
[0010]本發(fā)明的有益效果如下:
1)本發(fā)明首次提出應(yīng)用醋酸菌來富集γ-氨基丁酸，為Y-氨基丁酸的富集生產(chǎn)提供了一大類菌種以供選擇；
2)無論是液態(tài)還是固態(tài)釀醋時(shí)，在醋酸發(fā)酵階段添加L-谷氨酸或其鹽類，可增加醋中功能因子GABA的含量，豐富醋中的營養(yǎng)成份，增加醋的保健功能；
3)醋酸菌可大量富集γ-氨基丁酸的發(fā)現(xiàn)，提供了更廣泛的γ-氨基丁酸的應(yīng)用形式，例如乳酸菌可以富集γ-氨基丁酸的發(fā)現(xiàn)，使得γ-氨基丁酸富集于乳制品中被消費(fèi)，同樣醋酸菌可以富集γ-氨基丁酸的發(fā)現(xiàn)即開發(fā)了一條新的途徑，使γ-氨基丁酸可富集于調(diào)味醋或功能性醋飲料中被消費(fèi)。
【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例1
一種利用醋酸菌液態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)GABA的方法，包括如下步驟:1)準(zhǔn)備僅含有1%酵母膏、1%葡萄糖及3%無水乙醇的液體培養(yǎng)基，接入醋酸菌，置于32°C、150r/min的搖床中振蕩培養(yǎng)48h，以活化醋酸菌；2)準(zhǔn)備僅含有1%酵母膏、1%葡萄糖及3%無水乙醇的液體培養(yǎng)基，向其內(nèi)加入L-谷氨酸鈉或L-谷氨酸，再接入步驟I)中培養(yǎng)好的醋酸菌菌液，同樣置于32°C、150r/min的搖床中振蕩培養(yǎng)24h ;3)將步驟2)中得到的發(fā)酵液經(jīng)過濾、離心處理后，即生產(chǎn)得到GABA，應(yīng)用液相色譜儀即可檢測生產(chǎn)得到的GABA含量達(dá)0.2mg/ml以上。具體實(shí)施時(shí)，步驟2)中，所述L-谷氨酸鈉或L-谷氨酸的加入質(zhì)量為液體培養(yǎng)基總質(zhì)量的1%，所述步驟I)中培養(yǎng)好的醋酸菌菌液的加入質(zhì)量為液體培養(yǎng)基總質(zhì)量的3%。
[0012]實(shí)施例2
一種利用醋酸菌固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)GABA的方法，包括如下步驟:1)準(zhǔn)備糧食原料，向其內(nèi)加入62.5%的曲制劑、4%的糖化酶、1%的酵母菌制劑，同時(shí)也加入1%的L-谷氨酸鈉或L-谷氨酸，進(jìn)行酒精發(fā)酵，控制溫度在20-30°C，直至酒精度達(dá)到9°以上；2)取步驟I)中制作好的酒醪，并向其內(nèi)拌入輔料，拌成酒精度為4° -5°的酒醅，然后向其內(nèi)接入10%的純種醋酸菌，進(jìn)行醋酸發(fā)酵，發(fā)酵時(shí)間為7-9天；3)發(fā)酵好后再經(jīng)過傳統(tǒng)工藝淋醋后，將醋液過濾、離心處理后，即生產(chǎn)得到GABA，應(yīng)用液相色譜儀即可檢測生產(chǎn)得到的GABA含量達(dá)0.6mg/ml以上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用醋酸菌液態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)GABA的方法，其特征在于，包括如下步驟:1)準(zhǔn)備僅含有1%酵母膏、1%葡萄糖及3%無水乙醇的液體培養(yǎng)基，接入醋酸菌，置于32°C、150r/min的搖床中振蕩培養(yǎng)48h，以活化醋酸菌；2)準(zhǔn)備僅含有1%酵母膏、1%葡萄糖及3%無水乙醇的液體培養(yǎng)基，向其內(nèi)加入L-谷氨酸鈉或L-谷氨酸，再接入步驟I)中培養(yǎng)好的醋酸菌菌液，同樣置于32°C、150r/min的搖床中振蕩培養(yǎng)24h ;3)將步驟2)中得到的發(fā)酵液經(jīng)過濾、離心處理后，即生產(chǎn)得到GABA，應(yīng)用液相色譜儀即可檢測生產(chǎn)得到的GABA含量達(dá)0.2mg/ml以上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用醋酸菌液態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)GABA的方法，其特征在于:步驟2)中，所述L-谷氨酸鈉或L-谷氨酸的加入質(zhì)量為液體培養(yǎng)基總質(zhì)量的1%，所述步驟I)中培養(yǎng)好的醋酸菌菌液的加入質(zhì)量為液體培養(yǎng)基總質(zhì)量的3%。3.一種利用醋酸菌固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)GABA的方法，其特征在于，包括如下步驟:1)準(zhǔn)備糧食原料，向其內(nèi)加入62.5%的曲制劑、4%。的糖化酶、1%的酵母菌制劑，同時(shí)也加入1%的L-谷氨酸鈉或L-谷氨酸，進(jìn)行酒精發(fā)酵，控制溫度在20-30°C，直至酒精度達(dá)到9°以上；2)取步驟I)中制作好的酒醪，并向其內(nèi)拌入輔料，拌成酒精度為4° -5°的酒醅，然后向其內(nèi)接入10%的純種醋酸菌，進(jìn)行醋酸發(fā)酵，發(fā)酵時(shí)間為7-9天；3)發(fā)酵好后再經(jīng)過傳統(tǒng)工藝淋醋后，將醋液過濾、離心處理后，即生產(chǎn)得到GABA，應(yīng)用液相色譜儀即可檢測生產(chǎn)得到的GABA含量達(dá)0.6mg/ml以上。
【專利摘要】本發(fā)明為一種利用醋酸菌液態(tài)及固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)GABA的方法，醋酸菌是除乳酸菌、霉菌、酵母菌等微生物以外，同樣具有將L-谷氨酸高效轉(zhuǎn)化為GABA能力微生物。本發(fā)明首次提出應(yīng)用醋酸菌來富集γ-氨基丁酸，為γ-氨基丁酸的富集生產(chǎn)提供了一大類菌種以供選擇，醋酸菌可大量富集γ-氨基丁酸的發(fā)現(xiàn)，提供了更廣泛的γ-氨基丁酸的應(yīng)用形式，例如乳酸菌可以富集γ-氨基丁酸的發(fā)現(xiàn)，使得γ-氨基丁酸富集于乳制品中被消費(fèi)，同樣醋酸菌可以富集γ-氨基丁酸的發(fā)現(xiàn)即開發(fā)了一條新的途徑，使γ-氨基丁酸可富集于調(diào)味醋或功能性醋飲料中被消費(fèi)。
【IPC分類】C12P13/00
【公開號】CN105018540
【申請?zhí)枴緾N201510434179
【發(fā)明人】韓昱姝, 胡鳳山, 李永轉(zhuǎn), 牛萬生
【申請人】山西梁汾醋業(yè)有限公司
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年7月23日