CN105018540A - 利用醋酸菌液态及固态发酵生产gaba的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种利用醋酸菌液态及固态发酵生产GABA的方法，醋酸菌是除乳酸菌、霉菌、酵母菌等微生物以外，同样具有将L-谷氨酸高效转化为GABA能力微生物。本发明首次提出应用醋酸菌来富集γ-氨基丁酸，为γ-氨基丁酸的富集生产提供了一大类菌种以供选择，醋酸菌可大量富集γ-氨基丁酸的发现，提供了更广泛的γ-氨基丁酸的应用形式，例如乳酸菌可以富集γ-氨基丁酸的发现，使得γ-氨基丁酸富集于乳制品中被消费，同样醋酸菌可以富集γ-氨基丁酸的发现即开发了一条新的途径，使γ-氨基丁酸可富集于调味醋或功能性醋饮料中被消费。
Description
技术领域
本发明涉及微生物发酵工程及酶工程技术领域，具体是一种利用醋酸菌液态及固态发酵生产GABA的方法。
背景技术
GABA (γ-氨基丁酸，γ- aminobutyric acid) 是一种非蛋白质氨基酸，除了在哺乳动物、甲壳类动物、昆虫和某些寄生蠕虫神经系统中作为重要的抑制性神经递质起作用外，还广泛存在于细菌、真菌、藻类、藓类、蕨类和一些高等植物中。高等植物组织中GABA 的含量通常为 0.3-32.5μmol g-1，其合成主要由L-谷氨酸(L-Glu) 经L-谷氨酸脱羧酶催化的脱羧反应而来，超过许多蛋白质类氨基酸的含量。
研究发现，GABA 是在人脑能量代谢过程中起重要作用的活性氨基酸，它具有激活脑内葡萄糖代谢、促进乙酰胆碱合成、降血氨、抗惊厥、降血压、改善脑机能、精神安定、促进生长激素分泌等多种生理功能。
GABA作为一种新型的功能性因子正越来越引起人们的注意。目前获得GABA的方法有化学合成法、生物法和天然提取法。化学合成法的缺点是成本较高，得率较低，合成方法条件剧烈，且有化学物质残留，即使得到纯品也不属于天然产物，并且在生产工艺中使用危险溶剂，甚至是有毒溶剂。因此化学合成法制备的GABA不能用于食品，也不能作为一种天然的食品添加剂，该法主要应用于化工和医药领域。生物法包括植物富集法和微生物发酵法两种。植物富集法是通过对植物体进行逆境刺激使得植物体内GABA富集，然后依靠一定的提取方法得到GABA，缺点是产量低。微生物发酵法早期研究以大肠杆菌发酵生产GABA为主，利用大肠杆菌的谷氨酸脱羧酶的脱羧作用，将 L-谷氨酸转化为 GABA，再分离纯化得到 GABA 纯品，制品一般用于化工目的。除大肠杆菌外，利用含有谷氨酸脱羧酶的酵母菌、乳酸菌和曲霉菌等食品安全级微生物也可发酵制得GABA，其产品具有成本低及含量高可安全用于食品等优点，但高效的微生物菌种通常较难获。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种全新的生产GABA的方法，因为发现了除乳酸菌、霉菌、酵母菌等微生物以外，醋酸菌同样具有将L-谷氨酸高效转化为GABA的能力，具体为一种利用醋酸菌液态及固态发酵生产GABA的方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种利用醋酸菌液态发酵生产GABA的方法，包括如下步骤：1）准备仅含有1%酵母膏、1%葡萄糖及3%无水乙醇的液体培养基（即所述液体培养基中，酵母膏、葡萄糖和无水乙醇分别占液体培养基总质量的1%、1%和3%，剩余的为水），接入醋酸菌（醋酸菌的接入量是本领域技术人员熟悉且容易掌握的），置于32℃、150r/min的摇床中振荡培养48h，以活化醋酸菌；2）准备仅含有1%酵母膏、1%葡萄糖及3%无水乙醇的液体培养基，向其内加入L-谷氨酸钠或L-谷氨酸，再接入步骤1）中培养好的醋酸菌菌液，同样置于32℃、150r/min的摇床中振荡培养24h；3）将步骤2）中得到的发酵液经过滤、离心处理后，即生产得到GABA，应用液相色谱仪即可检测生产得到的GABA含量达0.2mg/ml以上。
进一步的，步骤2）中，所述L-谷氨酸钠或L-谷氨酸的加入质量为液体培养基总质量的1%，所述步骤1）中培养好的醋酸菌菌液的加入质量为液体培养基总质量的3%。
一种利用醋酸菌固态发酵生产GABA的方法，包括如下步骤：1）准备粮食原料（一般选用高粱、大米、小米等作为粮食原料），向其内加入62.5%的曲制剂、4‰的糖化酶、1%的酵母菌制剂（即曲制剂、糖化酶、酵母菌制剂的加入质量分别占粮食原料总质量的62.5%、4‰、1%），同时也加入1%的L-谷氨酸钠或L-谷氨酸（即L-谷氨酸钠或L-谷氨酸的加入质量为粮食原料总质量的1%），进行酒精发酵，控制温度在20-30℃，直至酒精度达到9°以上；2）取步骤1）中制作好的酒醪，并向其内拌入辅料，拌成酒精度为4°-5°的酒醅，然后向其内接入10%的纯种醋酸菌（即纯种醋酸菌的接入质量占酒醅总质量的10%），进行醋酸发酵，发酵时间为7-9天；3）发酵好后再经过传统工艺淋醋后，将醋液过滤、离心处理后，即生产得到GABA，应用液相色谱仪即可检测生产得到的GABA含量达0.6mg/ml以上。
本发明技术方案具有如下几个特点：1）微生物发酵法制备γ -氨基丁酸早期主要是利用大肠杆菌，但是，若要进行食品开发，使用大肠杆菌无疑存在安全性问题。 根据最新的研究报道和专利文献，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，本发明首先将醋酸菌应用于富集GABA，是本发明的创新点之一。2）根据现有文献报道，微生物发酵法生产GABA具有成本低、含量高、可安全食用等优点，但高效的微生物菌种通常较难获得。3）醋中营养物质丰富，尤其是粮食酿造食醋中含有各种氨基酸已被大家所熟知，但醋中γ-氨基丁酸的含量却较少，也鲜少被人提及，在粮食酿醋的醋酸发酵阶段添加L-谷氨酸及其钠盐即可显著提高γ-氨基丁酸含量，且方法简便，可以应用于功能醋饮料、保健品等产品的开发生产。
本发明的有益效果如下：
1）本发明首次提出应用醋酸菌来富集γ-氨基丁酸，为γ-氨基丁酸的富集生产提供了一大类菌种以供选择；
2）无论是液态还是固态酿醋时，在醋酸发酵阶段添加L-谷氨酸或其盐类，可增加醋中功能因子GABA的含量，丰富醋中的营养成份，增加醋的保健功能；
3）醋酸菌可大量富集γ-氨基丁酸的发现，提供了更广泛的γ-氨基丁酸的应用形式，例如乳酸菌可以富集γ-氨基丁酸的发现，使得γ-氨基丁酸富集于乳制品中被消费，同样醋酸菌可以富集γ-氨基丁酸的发现即开发了一条新的途径，使γ-氨基丁酸可富集于调味醋或功能性醋饮料中被消费。
具体实施方式
实施例1
一种利用醋酸菌液态发酵生产GABA的方法，包括如下步骤：1）准备仅含有1%酵母膏、1%葡萄糖及3%无水乙醇的液体培养基，接入醋酸菌，置于32℃、150r/min的摇床中振荡培养48h，以活化醋酸菌；2）准备仅含有1%酵母膏、1%葡萄糖及3%无水乙醇的液体培养基，向其内加入L-谷氨酸钠或L-谷氨酸，再接入步骤1）中培养好的醋酸菌菌液，同样置于32℃、150r/min的摇床中振荡培养24h；3）将步骤2）中得到的发酵液经过滤、离心处理后，即生产得到GABA，应用液相色谱仪即可检测生产得到的GABA含量达0.2mg/ml以上。具体实施时，步骤2）中，所述L-谷氨酸钠或L-谷氨酸的加入质量为液体培养基总质量的1%，所述步骤1）中培养好的醋酸菌菌液的加入质量为液体培养基总质量的3%。
实施例2
一种利用醋酸菌固态发酵生产GABA的方法，包括如下步骤：1）准备粮食原料，向其内加入62.5%的曲制剂、4‰的糖化酶、1%的酵母菌制剂，同时也加入1%的L-谷氨酸钠或L-谷氨酸，进行酒精发酵，控制温度在20-30℃，直至酒精度达到9°以上；2）取步骤1）中制作好的酒醪，并向其内拌入辅料，拌成酒精度为4°-5°的酒醅，然后向其内接入10%的纯种醋酸菌，进行醋酸发酵，发酵时间为7-9天；3）发酵好后再经过传统工艺淋醋后，将醋液过滤、离心处理后，即生产得到GABA，应用液相色谱仪即可检测生产得到的GABA含量达0.6mg/ml以上。
Claims (3)
1.一种利用醋酸菌液态发酵生产GABA的方法，其特征在于，包括如下步骤：1）准备仅含有1%酵母膏、1%葡萄糖及3%无水乙醇的液体培养基，接入醋酸菌，置于32℃、150r/min的摇床中振荡培养48h，以活化醋酸菌；2）准备仅含有1%酵母膏、1%葡萄糖及3%无水乙醇的液体培养基，向其内加入L-谷氨酸钠或L-谷氨酸，再接入步骤1）中培养好的醋酸菌菌液，同样置于32℃、150r/min的摇床中振荡培养24h；3）将步骤2）中得到的发酵液经过滤、离心处理后，即生产得到GABA，应用液相色谱仪即可检测生产得到的GABA含量达0.2mg/ml以上。
2.根据权利要求1所述的利用醋酸菌液态发酵生产GABA的方法，其特征在于：步骤2）中，所述L-谷氨酸钠或L-谷氨酸的加入质量为液体培养基总质量的1%，所述步骤1）中培养好的醋酸菌菌液的加入质量为液体培养基总质量的3%。
3.一种利用醋酸菌固态发酵生产GABA的方法，其特征在于，包括如下步骤：1）准备粮食原料，向其内加入62.5%的曲制剂、4‰的糖化酶、1%的酵母菌制剂，同时也加入1%的L-谷氨酸钠或L-谷氨酸，进行酒精发酵，控制温度在20-30℃，直至酒精度达到9°以上；2）取步骤1）中制作好的酒醪，并向其内拌入辅料，拌成酒精度为4°-5°的酒醅，然后向其内接入10%的纯种醋酸菌，进行醋酸发酵，发酵时间为7-9天；3）发酵好后再经过传统工艺淋醋后，将醋液过滤、离心处理后，即生产得到GABA，应用液相色谱仪即可检测生产得到的GABA含量达0.6mg/ml以上。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113150942A (zh) * | 2018-04-28 | 2021-07-23 | 天津科技大学 | 一种食醋固态发酵营养盐及应用 |
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| CN101215517A (zh) * | 2008-01-02 | 2008-07-09 | 南京农业大学 | 一种发芽糙米醋的生产工艺及其产品 |
| CN104561157A (zh) * | 2014-12-04 | 2015-04-29 | 山东百龙创园生物科技有限公司 | 发酵法生产γ-氨基丁酸 |
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