JP2008054555A - NEW LACTOBACILLUS HAVING HIGH PRODUCTION CAPACITY OF gamma-AMINOBUTYRIC ACID, AND gamma-AMINO BUTYRIC ACID AND METHOD FOR PRODUCING LACTIC ACID FERMENTED FOOD BY USING THE SAME - Google Patents

NEW LACTOBACILLUS HAVING HIGH PRODUCTION CAPACITY OF gamma-AMINOBUTYRIC ACID, AND gamma-AMINO BUTYRIC ACID AND METHOD FOR PRODUCING LACTIC ACID FERMENTED FOOD BY USING THE SAME Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new lactobacillus having a high production capacity of γ-aminobutyric acid (GABA), a method for producing the GABA and method for producing a GABA-containing lactic acid fermented food by using the lactobacillus, and a glutamic acid decarboxylase (GAD) and nucleic acid encoding the same obtained from the lactobacillus. <P>SOLUTION: This new lactobacillus of Lactobacillus sp. L13 (NITE P-253) having a high production capacity of the GABA, the method for producing the GABA and method for producing the GABA-containing lactic acid fermented food by using the lactobacillus, and the GAD and nucleic acid encoding the same obtained from the lactobacillus are provided. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、γ−アミノ酪酸(以下、GABA)高生産能を有する新規乳酸菌、当該乳酸菌を使用するGABAの製造方法およびGABA含有乳酸発酵食品の製造方法、ならびに当該乳酸菌より得られるグルタミン酸脱炭酸酵素(以下、GAD)およびそれをコードする核酸に関する。   The present invention relates to a novel lactic acid bacterium having high ability to produce γ-aminobutyric acid (hereinafter referred to as GABA), a method for producing GABA using the lactic acid bacterium, a method for producing a GABA-containing lactic acid fermented food, and glutamate decarboxylase obtained from the lactic acid bacterium (Hereinafter referred to as GAD) and a nucleic acid encoding the same.

γ−アミノ酪酸(GABA)は、生物界に広く分布する非タンパク質アミノ酸であり、生体内では抑制性の神経伝達物質として機能していることが知られている(非特許文献1)。また、GABAは、いろいろな生理機能を有することが知られてきており、血圧降下作用(非特許文献2)を始め、動脈硬化予防、肝機能改善、腎機能向上、精神安定等の作用が報告されている(非特許文献3、非特許文献4)。   γ-aminobutyric acid (GABA) is a non-protein amino acid widely distributed in the living world, and is known to function as an inhibitory neurotransmitter in vivo (Non-patent Document 1). GABA has been known to have various physiological functions and has been reported to have effects such as blood pressure lowering action (Non-patent Document 2), arteriosclerosis prevention, liver function improvement, renal function improvement, mental stability and the like. (Non-Patent Document 3, Non-Patent Document 4).

このようなGABAの機能を利用するために、まずGABAを含有する食品素材を摂取することが考えられた。GABAは、玄米、紅麹、茶、一部の野菜や果実等の食品に含まれているが、これらはGABAを微量しか含まず(非特許文献3)、元来の生理機能を発現するのに有効な量のGABAを含有する食品ではなかった。そこで、食品中のGABA含量を増加する方法が種々検討された。現在までに提案されている上記目的に対応する方法は大きく2種類に分けられる。一方は、GABAまたはエキス化したGABAを食品に添加する方法であり、他方は、乳酸菌などの微生物を用いて当該食品を発酵させるか、もしくは当該食品においてグルタミン酸に酵素を作用させてGABAを生産する方法である。   In order to utilize such a function of GABA, it was considered to first ingest a food material containing GABA. GABA is contained in foods such as brown rice, red rice bran, tea, some vegetables and fruits, etc., but these contain only a small amount of GABA (Non-patent Document 3) and express the original physiological functions. Was not a food containing an effective amount of GABA. Therefore, various methods for increasing the GABA content in foods have been studied. There are roughly two types of methods corresponding to the above-mentioned purpose proposed so far. One is a method of adding GABA or extracted GABA to food, and the other is to ferment the food using microorganisms such as lactic acid bacteria, or to produce GABA by causing an enzyme to act on glutamic acid in the food. Is the method.

前者の方法において添加するGABAを生産する方法としては、γ−ハロゲン酪酸のアミノ化やピロリドンの加水分解による化学合成方法以外に、天然素材の培地で選抜または育種した高濃度にGABAを生産する乳酸菌を用いて発酵させる方法(非特許文献3、非特許文献5、特許文献1)、およびグルタミン酸またはこれを含む原料に酵素(グルタミン酸脱炭酸酵素(GAD))を反応させ、高濃度にGABAを生産する方法が提案された。これらの方法では、既存の食品に後からGABAを添加するため、化学物質の添加物を加えるというイメージの悪さがあり、また食品の工業的製造工程が増えるという問題があった。さらに、GABAを発酵により製造する場合は、培養物由来の不純物としての香味原因物質が添加の際に食品に移行して食品本来の香味を損なう可能性があり、さらには微生物汚染が発生するなどの懸念が生じた。従って、食品製造における製造面および品質面での不自然さを生じることとなった。   As a method for producing GABA added in the former method, in addition to a chemical synthesis method by amination of γ-halogenbutyric acid or hydrolysis of pyrrolidone, lactic acid bacteria producing GABA at a high concentration selected or bred in a natural material medium And fermenting using glutamate (Non-patent Document 3, Non-patent Document 5, Patent Document 1), and reacting glutamic acid or a raw material containing this with enzyme (glutamate decarboxylase (GAD)) to produce GABA at a high concentration A way to do it was proposed. In these methods, since GABA is added to existing foods later, there is a bad image of adding chemical additives, and there is a problem that the industrial production process of foods increases. Furthermore, when GABA is produced by fermentation, the flavor-causing substance as an impurity derived from the culture may be transferred to the food when added, and the original flavor of the food may be impaired, and microbial contamination may occur. Raised concerns. Therefore, unnaturalness in terms of production and quality in food production has occurred.

一方、後者の方法(特許文献2)では、乳酸菌による発酵を利用する場合、食品によっては必ずしも乳酸菌による発酵が生じるとは限らず、また発酵しても乳酸菌がGABAを生産するとは限らないなどの問題があった。また、場合によっては乳酸菌による発酵により当該食品の香味が損なわれる可能性もあり、その食品における乳酸菌による発酵の条件を満たす乳酸菌株は非常に限定されてしまうという制約があった。   On the other hand, in the latter method (Patent Document 2), when fermentation by lactic acid bacteria is used, fermentation by lactic acid bacteria does not always occur depending on food, and lactic acid bacteria do not always produce GABA even after fermentation. There was a problem. Moreover, the flavor of the said foodstuff may be impaired by fermentation by lactic acid bacteria depending on the case, and there was a restriction that lactic acid strains that satisfy the conditions for fermentation by lactic acid bacteria in the food product were very limited.

これまでにGABA生産能の高い乳酸菌として、キムチなどの漬け物から単離され育種された株についての報告がある(特許文献3)。このような乳酸菌を上記のような添加用GABAの製造またはGABA含有食品の製造に使用できる可能性があるが、いずれの場合でも、本来臭いの強いキムチなどの漬け物から得られた菌株を使用した場合、漬け物臭やダイアセチル臭のような不快な香味を食品に付加する可能性がある。   So far, there has been a report on a strain isolated and bred from pickles such as kimchi as a lactic acid bacterium having a high ability to produce GABA (Patent Document 3). There is a possibility that such lactic acid bacteria can be used for the production of additive GABA as described above or for the production of GABA-containing foods, but in either case, a strain obtained from pickles such as kimchi that has a strong odor is used. In some cases, unpleasant flavors such as pickled odor and diacetyl odor may be added to the food.

乳酸菌の発酵により得られる代表的な食品であるヨーグルトと長寿との関連についてのいわゆるメチニコフの不老不死説以来、乳酸菌や乳酸発酵食品がヒトの健康に良い影響を与えると考えられ、疫学的研究やヒトを含めた動物実験が行われている。現在までに乳酸菌摂取による腸管菌叢の安定、血中コレステロールの低下および発癌の抑制などの効果が確認されている。また、食品製造の立場からは、乳酸菌による食中毒菌の抑制などの安全性の向上、塩慣れ効果や発酵および発酵産物による風味の向上が認められている。   Since so-called Metnikov's theory of immortality regarding the relationship between yogurt, which is a typical food obtained by fermentation of lactic acid bacteria, and longevity, lactic acid bacteria and lactic acid fermented foods are thought to have a positive impact on human health, and epidemiological studies and Animal experiments including humans are being conducted. To date, effects such as stabilization of intestinal flora, reduction of blood cholesterol and suppression of carcinogenesis have been confirmed by ingestion of lactic acid bacteria. From the standpoint of food production, safety improvements such as suppression of food poisoning by lactic acid bacteria, salt habituation effect, and fermentation and flavor improvement by fermentation products are recognized.

漬け物は世界各地で古来より野菜を原料として生産されている食品である。従来、日本において漬け物は発酵法により製造されており、その発酵過程に乳酸菌などの微生物が関与していたと考えられる。すなわち、従来の漬け物には乳酸発酵食品に含まれるものがあった。従って、GABAを生産する乳酸菌による発酵を利用してこのような漬け物を製造することができれば、GABAを含有する機能的発酵食品としての漬け物を得ることができる可能性がある。   Pickles are foods that have been produced around the world from vegetables since ancient times. Traditionally, pickles are produced in Japan by fermentation, and it is considered that microorganisms such as lactic acid bacteria were involved in the fermentation process. That is, some conventional pickles are included in lactic acid fermented foods. Therefore, if such a pickle can be produced using fermentation by lactic acid bacteria that produce GABA, there is a possibility that a pickle as a functional fermented food containing GABA may be obtained.

しかし、現在、伝統的な発酵法による日本の漬け物製造は、漬け物全体の0.1%程度であるといわれており、ほとんどの漬け物は、非発酵的に製造される。非発酵法のメリットとしては、食品衛生問題の低減、製造期間短縮、品質の均一化が挙げられる。京漬け物の一種である千枚漬けの製造を例に挙げれば、原料野菜であるかぶらに食塩を添加して放置する下漬けの期間が、現在の主流となっている簡易製造法は1晩であるのに対し、伝統法では1週間もの期間を要している。このような理由から、非発酵法の方が効率的な漬け物の工業生産により適しているとされている。   However, at present, it is said that the production of Japanese pickles by traditional fermentation methods is about 0.1% of the whole pickles, and most of the pickles are manufactured non-fermentatively. Advantages of the non-fermentative method include reduction of food hygiene problems, shortening of the production period, and uniform quality. Taking as an example the production of a thousand pickles that are a kind of Kyoto pickles, the simple main method of manufacturing is the overnight, where the current mainstream is the pickling period where salt is added to the raw vegetable turnip. On the other hand, the traditional law requires a period of one week. For these reasons, the non-fermentation method is considered more suitable for efficient industrial production of pickles.

一方、工業的漬け物製造において乳酸発酵が利用されない別の理由として、漬け物に適したスターターがないことで挙げられる。すなわち、植物成分を利用して生育し、食品の香味に悪影響を及ぼさない乳酸菌が得られれば、これをスターターとして原料野菜に添加して安定に漬け物を製造できる可能性がある。また、このような乳酸菌がGABAを高生産する能力を有していれば、GABAを含有する発酵食品を効率的かつ安定に得ることができる。チーズやヨーグルトとは異なり、漬け物の発酵においては、一般にスターターは使用されておらず、原料野菜や製造環境に存在する微生物が利用される。例えば、特許文献4には、キムチから分離された乳酸菌をスターターとして添加する漬け物の製造方法が記載されているが、これが漬け物製造に実用的に使用可能であるかどうかは不明である。また、この文献に記載されている乳酸菌がGABA生産能を有するかどうかも知られていない。   On the other hand, another reason why lactic acid fermentation is not used in the production of industrial pickles is that there is no starter suitable for pickles. That is, if a lactic acid bacterium that grows using plant components and does not adversely affect the flavor of food is obtained, it may be added to a raw vegetable as a starter to stably produce pickles. Moreover, if such lactic acid bacteria have the ability to produce GABA highly, fermented food containing GABA can be obtained efficiently and stably. Unlike cheese and yogurt, in the fermentation of pickles, generally starters are not used, but raw vegetables and microorganisms present in the production environment are used. For example, Patent Document 4 describes a method for producing pickles by adding a lactic acid bacterium isolated from kimchi as a starter, but it is unclear whether this can be used practically for pickle production. Moreover, it is not known whether the lactic acid bacteria described in this document have the ability to produce GABA.

特開2000−210075号公報JP 2000-210075 A 特開平3−236763号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-236863 特開2003−70462号公報JP 2003-70462 A 特開2001−120173号公報JP 2001-120173 A 上野義栄他、京都M&T総合センター情報、1999.6 研究報告Yoshie Ueno et al., Kyoto M & T Center Information, 19999.6 Research Report 日本食品科学工学会誌、49、409−415(2002)Japan Food Science and Technology Journal, 49, 409-415 (2002) 大阪生物環境科学研究所レポート「GABA 高濃度発酵エキス」(2002)Osaka Bio-Environmental Science Research Report “GABA High-Concentration Fermented Extract” (2002) 上野義栄他、京都M&T総合センター情報、2001.6 研究報告Yoshie Ueno et al., Kyoto M & T Center Information, 2001.6 Research Report 早川 潔他、京都M&T総合センター情報、1991.1 研究報告Hayakawa Kiyoshi et al., Kyoto M & T Center Information, 1991.1 Research Report

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解消するものである。本発明の目的は、GABA高生産能を有する乳酸菌、当該乳酸菌を使用するGABAの製造方法およびGABA含有乳酸発酵食品の製造方法、ならびに当該乳酸菌より得られるGADおよびそれをコードする核酸を提供することにある。   The present invention solves the problems of the prior art as described above. An object of the present invention is to provide a lactic acid bacterium having high GABA production ability, a method for producing GABA using the lactic acid bacterium, a method for producing a GABA-containing lactic acid fermented food, GAD obtained from the lactic acid bacterium, and a nucleic acid encoding the same. It is in.

本発明者らは、鋭意検討の結果、千枚漬けから得られた新規乳酸菌Lactobacillus sp.L13(NITE P−253)が高いGABA生産能を有することを見出した。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that a novel lactic acid bacterium Lactobacillus sp. It was found that L13 (NITE P-253) has a high ability to produce GABA.

上記のように、現在、漬け物の大部分は非発酵的に製造されており、千枚漬けも主に乳酸発酵によらない酢漬法で製造されている。従来のように千枚漬けを発酵法で製造した場合に発酵に関与する微生物に関する知見は少なく、発酵によって千枚漬け中にGABAが生産されるかどうかについての報告はない。それゆえ、千枚漬けの発酵過程からGABA高生産能を有する乳酸菌が得られたことは予想外であった。千枚漬けはキムチのように臭いが強くないため、千枚漬けから得られた本発明の乳酸菌は不快な香味を食品に付加しないという利点があると考えられる。また、この乳酸菌は千枚漬けから得られたため、食品製造に使用した場合の安全性に問題はないと考えられる。   As described above, most of the pickles are currently manufactured non-fermentatively, and the 1000 pickles are also manufactured by the vinegaring method not mainly based on lactic acid fermentation. There are few knowledge about the microorganisms which are concerned in fermentation, when a thousand pieces pickles are manufactured with a fermentation method like before, and there is no report about whether GABA is produced during a thousand pieces pickles by fermentation. Therefore, it was unexpected that a lactic acid bacterium having a high GABA production ability was obtained from the process of fermenting a thousand pieces. Thousands of pickles are not as strong as kimchi, so the lactic acid bacteria of the present invention obtained from the pickles are thought to have the advantage of not adding an unpleasant flavor to food. Moreover, since this lactic acid bacterium was obtained by pickling 1,000 pieces, it is considered that there is no problem in safety when used for food production.

さらに、本発明者らは、当該乳酸菌を使用して優れた性質を有する乳酸発酵食品が製造できることを見出し、当該乳酸菌よりGADをコードする核酸をクローニングしてGABAの組換え生産を可能にして、本発明を完成させた。   Furthermore, the present inventors have found that a lactic acid fermented food having excellent properties can be produced using the lactic acid bacterium, and a nucleic acid encoding GAD is cloned from the lactic acid bacterium to enable recombinant production of GABA. The present invention has been completed.

本発明は:
[1]γ−アミノ酪酸生産能を有する乳酸菌Lactobacillus sp.L13(NITE P−253);
[2]乳酸菌Lactobacillus sp.L13(NITE P−253)を培養する工程、および培養物からγ−アミノ酪酸を採取する工程を包含する、γ−アミノ酪酸の製造方法;
[3]発酵食品の原料を乳酸菌Lactobacillus sp.L13(NITE P−253)の存在下で発酵させる工程を包含する、γ−アミノ酪酸含有乳酸発酵食品の製造方法;
[4]乳酸発酵食品が千枚漬けであり、発酵食品の原料がかぶらである、[3]の製造方法;
[5]発酵食品の原料を乳酸菌Lactobacillus sp.L13(NITE P−253)の存在下で発酵させる工程を包含する方法により製造される、γ−アミノ酪酸含有乳酸発酵食品;
[6]乳酸発酵食品が千枚漬けであり、発酵食品の原料がかぶらである、[5]の乳酸発酵食品;
[7]配列番号7のアミノ酸配列または配列番号7のアミノ酸配列において1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつグルタミン酸脱炭酸酵素活性を有するポリペプチド;
[8]以下からなる群より選択され、かつグルタミン酸脱炭酸酵素活性を有するポリペプチドをコードする核酸:
(1)配列番号6の塩基配列からなる核酸;
(2)配列番号6の塩基配列において1もしくは数個の塩基が欠失、置換もしくは付加された塩基配列からなる核酸;
(3)配列番号6の塩基配列からなる核酸とストリンジェントな条件下でハイブリダイズする核酸;
[9][8]の核酸を含む細胞を培養する工程、および培養物からグルタミン酸脱炭酸酵素活性を有するポリペプチドを採取する工程を包含する、グルタミン酸脱炭酸酵素活性を有するポリペプチドの製造方法;
[10][8]の核酸を含む細胞を培養する工程、および培養物からγ−アミノ酪酸を採取する工程を包含する、γ−アミノ酪酸の製造方法、
に関する。
The present invention is:
[1] Lactobacillus Lactobacillus sp. Having the ability to produce γ-aminobutyric acid L13 (NITE P-253);
[2] Lactic acid bacteria Lactobacillus sp. A method for producing γ-aminobutyric acid, comprising culturing L13 (NITE P-253) and collecting γ-aminobutyric acid from the culture;
[3] The raw material of the fermented food is lactic acid bacteria Lactobacillus sp. A method for producing a lactic acid fermented food containing γ-aminobutyric acid, comprising a step of fermenting in the presence of L13 (NITE P-253);
[4] The method according to [3], wherein the lactic acid fermented food is pickled and the raw material of the fermented food is fogged;
[5] The raw material of the fermented food is lactic acid bacteria Lactobacillus sp. Γ-aminobutyric acid-containing lactic acid fermented food produced by a method comprising a step of fermenting in the presence of L13 (NITE P-253);
[6] The lactic acid fermented food according to [5], wherein the lactic acid fermented food is pickled and the raw material of the fermented food is fogged;
[7] A polypeptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 7 or an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 7, and having glutamate decarboxylase activity;
[8] A nucleic acid encoding a polypeptide selected from the group consisting of the following and having glutamate decarboxylase activity:
(1) a nucleic acid comprising the base sequence of SEQ ID NO: 6;
(2) a nucleic acid comprising a base sequence in which one or several bases have been deleted, substituted or added in the base sequence of SEQ ID NO: 6;
(3) a nucleic acid that hybridizes with a nucleic acid comprising the base sequence of SEQ ID NO: 6 under stringent conditions;
[9] A method for producing a polypeptide having glutamate decarboxylase activity, comprising culturing cells containing the nucleic acid of [8], and collecting a polypeptide having glutamate decarboxylase activity from the culture;
[10] A method for producing γ-aminobutyric acid, comprising culturing cells containing the nucleic acid according to [8], and collecting γ-aminobutyric acid from the culture,
About.

本発明により、GABA高生産能を有する新規乳酸菌、当該乳酸菌を使用するGABAの製造方法およびGABA含有乳酸発酵食品の製造方法、ならびに当該乳酸菌より得られるGADおよびそれをコードする核酸が提供される。   According to the present invention, there are provided a novel lactic acid bacterium having high GABA production ability, a method for producing GABA using the lactic acid bacterium, a method for producing a GABA-containing lactic acid fermented food, GAD obtained from the lactic acid bacterium, and a nucleic acid encoding the same.

γ−アミノ酪酸(GABA)は、生物界に広く分布する非タンパク質アミノ酸であり、グルタミン酸からグルタミン酸脱炭酸酵素(GAD)の作用を受けて生合成される。GADはビタミンBリン酸エステル化合物の一種であるピリドキサールリン酸(PLP)を補酵素とすることが知られている。GABAは、抑制性神経伝達物質として機能する。また、GABAは、血圧降下作用、動脈硬化予防、肝機能改善、腎機能向上、精神安定等の生理機能を有する。その効能の発揮のために好ましい成人1日当たりの摂取量は、例えば10〜500mg、好ましくは25〜200mg、より好ましくは50〜100mgである。 γ-aminobutyric acid (GABA) is a non-protein amino acid widely distributed in the living world, and is biosynthesized from glutamic acid under the action of glutamic acid decarboxylase (GAD). It is known that GAD uses pyridoxal phosphate (PLP), which is a kind of vitamin B 6 phosphate ester compound, as a coenzyme. GABA functions as an inhibitory neurotransmitter. GABA has physiological functions such as blood pressure lowering action, prevention of arteriosclerosis, improvement of liver function, improvement of kidney function, and mental stability. A preferred daily intake for adults to exert its efficacy is, for example, 10 to 500 mg, preferably 25 to 200 mg, and more preferably 50 to 100 mg.

本発明は、γ−アミノ酪酸高生産能を有する乳酸菌Lactobacillus sp.L13(NITE P−253)(以下、L13株)を提供する。本発明の乳酸菌は、GABAの製造およびGABA含有乳酸発酵食品の製造に使用できる。本明細書において乳酸菌とは、炭水化物を分解して乳酸を生成する細菌をいう。乳酸菌が属する属には特に限定はなく、例えばLactobacillus属が挙げられる。   The present invention provides a lactic acid bacterium Lactobacillus sp. Having high ability to produce γ-aminobutyric acid. L13 (NITE P-253) (hereinafter referred to as L13 strain) is provided. The lactic acid bacteria of the present invention can be used for the production of GABA and GABA-containing lactic acid fermented foods. In this specification, a lactic acid bacterium refers to a bacterium that decomposes carbohydrates to produce lactic acid. There is no particular limitation on the genus to which the lactic acid bacteria belong, and examples include Lactobacillus genus.

本発明の乳酸菌は、従来の発酵法で製造された千枚漬けからGABA高生産能を有する株として単離された。従って、同様に千枚漬けなどの乳酸発酵食品から本明細書の開示に従ってL13株と同様に高いGABA生産能を有する乳酸菌を取得することができる。このような乳酸菌も本発明の乳酸菌に含まれる。   The lactic acid bacteria of the present invention were isolated as a strain having a high GABA production ability from a thousand pickles produced by a conventional fermentation method. Accordingly, lactic acid bacteria having a high GABA production ability can be obtained from lactic acid fermented foods such as pickled in the same manner as the L13 strain in accordance with the disclosure of the present specification. Such lactic acid bacteria are also included in the lactic acid bacteria of the present invention.

L13株は、生化学的な性質に基づけばLactobacillus属細菌とは異なることが示唆されるが、16S rDNAの塩基配列の相同性に基づく遺伝学的分類方法によればLactobacillus属に属する新種であると結論付けられる。L13株の16S rDNAの塩基配列と公知の細菌の16S rDNAの塩基配列との同一性は最高で98%であった。従って、L13株と98%より高い16S rDNAの塩基配列の同一性を示す細菌はL13株と同じ種に属すると考えられ、L13株と同様に高いGABA生産能を有する可能性が高い。このような細菌も本発明の乳酸菌に含まれる。   The L13 strain is suggested to be different from Lactobacillus bacteria based on biochemical properties, but is a new species belonging to the Lactobacillus genus according to the genetic classification method based on the homology of the base sequence of 16S rDNA. It is concluded that The maximum identity between the 16S rDNA base sequence of the L13 strain and the known bacterial 16S rDNA base sequence was 98%. Therefore, bacteria showing the identity of the base sequence of 16S rDNA higher than 98% with the L13 strain are considered to belong to the same species as the L13 strain, and have a high possibility of having a high GABA production ability like the L13 strain. Such bacteria are also included in the lactic acid bacteria of the present invention.

本発明は、L13株を培養する工程、および培養物からGABAを採取する工程を包含するGABAの製造方法を提供する。培養条件は、L13株が良好に増殖する限り限定されない。培地としては、例えばGYP培地を使用することができる。培養温度は、例えば10〜35℃、好ましくは15℃〜30℃である。培養期間は、例えば1〜10日間、好ましくは2〜5日間である。   The present invention provides a method for producing GABA, comprising the steps of culturing L13 strain and collecting GABA from the culture. The culture conditions are not limited as long as the L13 strain grows well. As the medium, for example, a GYP medium can be used. The culture temperature is, for example, 10 to 35 ° C, preferably 15 to 30 ° C. The culture period is, for example, 1 to 10 days, preferably 2 to 5 days.

GABAはグルタミン酸から生合成されるので、グルタミン酸またはその塩(例えば、グルタミン酸ナトリウム)の存在下でL13株を培養することにより、効率的にGABAを製造することができる。本発明のL13株は培地中のグルタミン酸濃度を上昇させてもグルタミン酸からGABAへの変換率がさほど低下しないという優れた性質を有している。従って、より多くのグルタミン酸を培地に添加することによって、より多くのGABAを採取することができる。培地中のグルタミン酸濃度は、例えば1〜20%、好ましくは5〜15%である。グルタミン酸からGABAへの変換率は、例えば70〜100%、好ましくは80〜100%、より好ましくは85〜100%である。   Since GABA is biosynthesized from glutamic acid, GABA can be efficiently produced by culturing the L13 strain in the presence of glutamic acid or a salt thereof (for example, sodium glutamate). The L13 strain of the present invention has an excellent property that even if the glutamic acid concentration in the medium is increased, the conversion rate from glutamic acid to GABA does not decrease so much. Therefore, more GABA can be collected by adding more glutamic acid to the medium. The glutamic acid concentration in the medium is, for example, 1 to 20%, preferably 5 to 15%. The conversion rate from glutamic acid to GABA is, for example, 70 to 100%, preferably 80 to 100%, more preferably 85 to 100%.

また、培地のpHを酸性に維持することによってGABA生産能をさらに上昇させることができる。培地pHは、例えば3〜7、好ましくは4〜6、より好ましくは約5に維持される。培養中に培地pHを維持する方法は当該分野において公知である。   Moreover, GABA production ability can be further raised by maintaining the pH of a culture medium acidic. The medium pH is maintained at, for example, 3 to 7, preferably 4 to 6, more preferably about 5. Methods for maintaining medium pH during culture are known in the art.

なお、本発明の方法によれば、GABAの合成に関与するGADの補酵素として知られているPLPを培地に添加してもいいが、添加は必ずしも必要ではない。   According to the method of the present invention, PLP known as a GAD coenzyme involved in GABA synthesis may be added to the medium, but the addition is not always necessary.

培養物からのGABAの採取は常法に従って行われる。例えば、培養物から遠心分離によって菌体を除去して得られた培養上清をそのまままたは濃縮して使用することもできるが、各種クロマトグラフィーなどの公知の精製手段に供することによってさらに純度の高いGABAを得ることができる。   Collection of GABA from the culture is performed according to a conventional method. For example, the culture supernatant obtained by removing the cells from the culture by centrifugation can be used as it is or after being concentrated, but it can be further purified by subjecting it to known purification means such as various chromatography. GABA can be obtained.

GABAおよびグルタミン酸の測定は、例えば1−ブタノール:酢酸:水=3:2:1(v/v/v)を展開液として使用した薄層クロマトグラフィー(TLC)やオルトフタルアルデヒドを用いたポストカラム法での検出により行うことができる。   GABA and glutamic acid can be measured by, for example, thin layer chromatography (TLC) using 1-butanol: acetic acid: water = 3: 2: 1 (v / v / v) as a developing solution, or a post column using orthophthalaldehyde. This can be done by detection in the law.

本発明は、発酵食品の原料をL13株の存在下で発酵させる工程を包含する、GABA含有乳酸発酵食品の製造方法および当該方法によって製造される乳酸発酵食品を提供する。   The present invention provides a method for producing a GABA-containing lactic acid fermented food and a lactic acid fermented food produced by the method, including the step of fermenting the raw material of the fermented food in the presence of the L13 strain.

本明細書において乳酸発酵とは、糖質が乳酸菌の作用を受けて主として乳酸を生成する現象をいう。乳酸発酵にはホモ発酵およびヘテロ発酵の2つの形式が存在する。ホモ発酵では1分子のグルコースから2分子の乳酸が生成される。ヘテロ発酵ではグルコースから乳酸に加えてエタノール、二酸化炭素などが生成される。乳酸の効率的な生成を意図する場合にはホモ発酵が好ましいが、食品の乳酸発酵の場合はヘテロ発酵において生じる副生成物によって食品の香味へ良好な効果がもたらされることも期待され得る。   In this specification, lactic acid fermentation refers to a phenomenon in which carbohydrates mainly generate lactic acid under the action of lactic acid bacteria. There are two types of lactic acid fermentation: homo-fermentation and hetero-fermentation. In homofermentation, two molecules of lactic acid are produced from one molecule of glucose. In heterofermentation, ethanol, carbon dioxide and the like are generated from glucose in addition to lactic acid. Homo-fermentation is preferred when efficient production of lactic acid is intended, but in the case of lactic acid fermentation of foods, it can also be expected that by-products generated in hetero-fermentation will have a good effect on the flavor of the food.

本明細書において乳酸発酵食品とは、その製造過程に乳酸発酵が含まれる食品をいう。また、本明細書において発酵食品の原料とは、乳酸発酵食品の製造のために乳酸発酵に供される原料をいう。すなわち、本発明の方法によれば、製造過程に乳酸菌が関与する任意の発酵食品を製造することができる。そのような乳酸発酵食品の例としては、食肉加工品(ハム、ソーセージ、ベーコンなど)、魚介類加工品(鰹節、なれ鮨など)、乳加工品(チーズ、バター、ヨーグルト、乳性飲料など)、野菜・果実加工品(漬け物、酒類など)、穀類加工品(パン、酒類など)、豆類加工品(味噌、醤油、納豆、おから加工品など)、海藻(昆布など)加工品が挙げられる。漬け物としては、千枚漬け、しば漬け、たくあん、白菜漬け、きゅうり漬け、すぐき、ぬかみそ漬け、サワークラウト、キムチなどが挙げられる。発酵食品の原料としては、例えば野菜の場合、かぶら、なす、きゅうり、大根、白菜、すぐき菜、キャベツ、トマトなどが挙げられる。   In this specification, a lactic acid fermented food means a food in which lactic acid fermentation is included in the production process. Moreover, in this specification, the raw material of fermented food means the raw material provided to lactic acid fermentation for manufacture of lactic acid fermented food. That is, according to the method of the present invention, any fermented food product in which lactic acid bacteria are involved in the production process can be produced. Examples of such lactic acid fermented foods include processed meat products (ham, sausage, bacon, etc.), processed seafood products (boiled bonito, nare, etc.), dairy products (cheese, butter, yogurt, dairy drinks, etc.) , Processed vegetables and fruits (pickled products, liquor, etc.), processed cereal products (bread, liquor, etc.), processed bean products (miso, soy sauce, natto, okara processed products, etc.), processed seaweed (eg, kelp), etc. . Examples of pickles include a thousand pickles, shiba pickles, takuan, Chinese cabbage pickles, cucumber pickles, quick pickles, nuka miso pickles, sauerkraut and kimchi. Examples of the raw material for the fermented food include, in the case of vegetables, turnip, eggplant, cucumber, radish, Chinese cabbage, quick vegetable, cabbage, tomato and the like.

本発明の乳酸発酵食品の製造方法によれば、発酵食品の原料をL13株の存在下で発酵させる。これは、L13株をスターターとして発酵食品の原料に添加して行うことができる。すなわち、1つの実施態様において、本発明は、乳酸発酵食品の製造における乳酸菌のスターターとしての使用を提供する。発酵は、それぞれの発酵食品の従来の製造方法に準じて行う。乳酸菌の添加量、発酵温度、発酵期間などは製造しようとする乳酸発酵食品などにより変動し、当業者は産物の性質(例えば、官能評価、安定性)などを考慮してこれらの条件を適切に設定することができる。乳酸菌の添加量を多くし、発酵温度を高く設定することにより、より短期間で発酵させることができる可能性がある。しかし、雑菌汚染を防止するためにはより低い温度で発酵させることが好ましい。例えば、千枚漬けは、下漬けしたかぶらに、本漬けの段階でL13株を1×10細胞/mlの濃度で接種し、10℃で3〜5日静置して製造することができる。 According to the method for producing a lactic acid fermented food of the present invention, the raw material of the fermented food is fermented in the presence of the L13 strain. This can be performed by adding the L13 strain as a starter to the raw material of the fermented food. That is, in one embodiment, the present invention provides the use of lactic acid bacteria as a starter in the production of lactic acid fermented foods. Fermentation is performed according to the conventional manufacturing method of each fermented food. The amount of lactic acid bacteria added, fermentation temperature, fermentation period, etc. will vary depending on the lactic acid fermented food to be produced, and those skilled in the art will appropriately set these conditions in consideration of the properties of the product (eg sensory evaluation, stability). Can be set. By increasing the addition amount of lactic acid bacteria and setting the fermentation temperature high, there is a possibility that the fermentation can be performed in a shorter period of time. However, it is preferable to ferment at a lower temperature in order to prevent contamination with bacteria. For example, a thousand pickles can be produced by inoculating under-soaked turnips with the L13 strain at a concentration of 1 × 10 8 cells / ml at the stage of the main pickles and leaving them at 10 ° C. for 3 to 5 days.

本発明の乳酸発酵食品はGABAを含有する。特に限定するものではないが、乳酸発酵食品中のGABAの含量は、例えば0.05〜1%、好ましくは0.1〜0.4%である。GABAを生成させるために、発酵過程にグルタミン酸またはその塩(例えば、グルタミン酸ナトリウム)を添加してもよく、あるいは発酵食品のグルタミン酸またはその塩の含量が多い場合(例えば、なす、トマトなど)は添加しなくてもよい。   The lactic acid fermented food of the present invention contains GABA. Although it does not specifically limit, the content of GABA in the lactic acid fermented food is, for example, 0.05 to 1%, preferably 0.1 to 0.4%. In order to produce GABA, glutamic acid or a salt thereof (for example, sodium glutamate) may be added to the fermentation process, or added if the fermented food has a high glutamic acid or salt content (for example, eggplant, tomato, etc.). You don't have to.

乳酸発酵は、複数の微生物の組み合わせによって行われる場合がある。本発明の乳酸発酵食品は、本発明の乳酸菌L13株を単独で用いて実施してもよく、他の微生物(例えば、別の乳酸菌、酵母、糸状菌など)との組み合わせによって実施してもよい。   Lactic acid fermentation may be performed by a combination of a plurality of microorganisms. The lactic acid fermented food of the present invention may be carried out using the lactic acid bacteria L13 strain of the present invention alone or in combination with other microorganisms (for example, other lactic acid bacteria, yeast, filamentous fungi, etc.). .

本発明はGAD活性を有するポリペプチド、当該ポリペプチドをコードする核酸、当該核酸を含む細胞を用いたGABAの製造方法を提供する。   The present invention provides a method for producing GABA using a polypeptide having GAD activity, a nucleic acid encoding the polypeptide, and a cell containing the nucleic acid.

例えば、本発明のGAD活性を有するポリペプチドは、配列番号7のアミノ酸配列からなる。配列番号7のアミノ酸配列において1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなるポリペプチドであっても、GAD活性を有するのであれば本発明のポリペプチドに含まれる。公知のGADのアミノ酸配列と配列番号7のアミノ酸配列との同一性は最高で79.8%であった。従って、配列番号7のアミノ酸配列と例えば80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上の同一性を示すアミノ酸配列からなり、GAD活性を有するポリペプチドは本発明のポリペプチドに含まれる。このようなポリペプチドは、グルタミン酸のGABAへの変換に使用することができる。   For example, the polypeptide having GAD activity of the present invention consists of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 7. Even a polypeptide comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 7 is included in the polypeptide of the present invention as long as it has GAD activity. The identity between the known amino acid sequence of GAD and the amino acid sequence of SEQ ID NO: 7 was 79.8% at the maximum. Therefore, a polypeptide having GAD activity consisting of an amino acid sequence of SEQ ID NO: 7 having an identity of, for example, 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, and still more preferably 95% or more, Included in the polypeptides of the present invention. Such polypeptides can be used for the conversion of glutamic acid to GABA.

例えば、本発明のGAD活性を有するポリペプチドをコードする核酸は、配列番号6の塩基配列からなる。配列番号6の塩基配列において1もしくは数個の塩基が欠失、置換もしくは付加された塩基配列からなる核酸であっても、GAD活性を有するポリペプチドをコードするのであれば本発明の核酸に含まれる。配列番号6の塩基配列からなる核酸とストリンジェントな条件下でハイブリダイズする核酸であっても、GAD活性を有するポリペプチドをコードするのであれば本発明の核酸に含まれる。ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件の例としては、6×SSC、5×Denhardt試薬、0.5%(w/v)SDS、1μg/mlポリ(A)、100μg/mlサケ精子DNAおよび標識プローブを含む溶液中68℃でのインキュベーションが挙げられる(J. Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3rd ed., 6.50-6.64 (2001) Cold Spring Harbor Laboratory Press)。   For example, a nucleic acid encoding a polypeptide having GAD activity of the present invention consists of the base sequence of SEQ ID NO: 6. Even a nucleic acid having a base sequence in which one or several bases are deleted, substituted or added in the base sequence of SEQ ID NO: 6 is included in the nucleic acid of the present invention as long as it encodes a polypeptide having GAD activity It is. Even a nucleic acid that hybridizes with a nucleic acid comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 6 under stringent conditions is included in the nucleic acid of the present invention as long as it encodes a polypeptide having GAD activity. Examples of stringent hybridization conditions include 6 × SSC, 5 × Denhardt reagent, 0.5% (w / v) SDS, 1 μg / ml poly (A), 100 μg / ml salmon sperm DNA and labeled probe Incubation in solution at 68 ° C. is mentioned (J. Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3rd ed., 6.50-6.64 (2001) Cold Spring Harbor Laboratory Press).

上記のような核酸を含む細胞を培養する工程、および培養物からGAD活性を有するポリペプチドを採取する工程を包含する方法によってGAD活性を有するポリペプチドを製造することができる。また、上記のような核酸を含む細胞を培養する工程、および培養物からGABAを採取する工程を包含する方法によってGABAを製造することができる。本発明の核酸を含む細胞は、本発明の核酸を、GAD活性を有するポリペプチドをコードするオープンリーディングフレームに天然において隣接する制御配列(プロモーターなど)とともに宿主として利用可能な細胞に導入して得ることができる。あるいは、本発明の核酸を、使用する宿主において機能する適切な制御配列(プロモーター)に作動可能に連結して、宿主細胞に導入してもよい。宿主細胞としては、組換えDNA技術の宿主として利用可能な任意の細胞が使用される。宿主細胞の例としては、大腸菌、枯草菌、乳酸菌などの細菌が挙げられる。導入に使用されるベクターとしては、プラスミドベクター、バクテリオファージベクターなど任意のベクターを使用することができる。培養は、使用する宿主に適切な条件で行われる。発現が誘導性である場合は、適切な誘導物質を培養中に添加してもよい。GABAを製造する場合は、L13株の場合と同様に、グルタミン酸またはその塩(例えば、グルタミン酸ナトリウム)の存在下で上記細胞を培養してGABAを製造することができる。培養物からのGABAの採取はL13株の場合と同様に行われる。   A polypeptide having GAD activity can be produced by a method comprising a step of culturing cells containing nucleic acids as described above and a step of collecting a polypeptide having GAD activity from the culture. In addition, GABA can be produced by a method including a step of culturing cells containing the nucleic acid as described above and a step of collecting GABA from the culture. A cell containing the nucleic acid of the present invention is obtained by introducing the nucleic acid of the present invention into a cell that can be used as a host together with a control sequence (promoter etc.) that naturally lies adjacent to an open reading frame encoding a polypeptide having GAD activity. be able to. Alternatively, the nucleic acid of the present invention may be operably linked to an appropriate control sequence (promoter) that functions in the host to be used, and then introduced into the host cell. As the host cell, any cell that can be used as a host for recombinant DNA technology is used. Examples of host cells include bacteria such as E. coli, Bacillus subtilis, and lactic acid bacteria. As a vector used for the introduction, any vector such as a plasmid vector or a bacteriophage vector can be used. Culturing is performed under conditions suitable for the host to be used. If expression is inducible, an appropriate inducer may be added during culture. In the case of producing GABA, GABA can be produced by culturing the above cells in the presence of glutamic acid or a salt thereof (for example, sodium glutamate), as in the case of L13 strain. The collection of GABA from the culture is performed in the same manner as in the case of the L13 strain.

本発明の核酸によってコードされるポリペプチドがGAD活性を有するかどうかは、当該核酸を上記のようにして宿主中で発現させ、得られた培養物にグルタミン酸をGABAに変換する活性が存在するかどうかを調べることによって確認することができる。   Whether the polypeptide encoded by the nucleic acid of the present invention has GAD activity depends on whether the nucleic acid is expressed in the host as described above and the resulting culture has an activity to convert glutamic acid to GABA. It can be confirmed by examining whether.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明の範囲はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the scope of the present invention is not limited to these examples.

γ−アミノ酪酸生産菌の分離
伝統的な発酵法によって製造された千枚漬けの漬け液及びかぶらの磨砕物からγ−アミノ酪酸(以下、GABA)生産菌を分離した。詳細には、かぶらスライス70kgに塩化ナトリウム5.0kgおよび食品用脱色増強剤Loving((株)今井嘉兵衛商店)300gを添加し、5℃で1週間放置して発酵させ(下漬け)、次いで、調味液、ショ糖、グルタミン酸ナトリウム、昆布、食酢からなる漬け液中で5℃で一晩放置した(本漬け)。得られた漬け液、及び、かぶらの磨砕物を試料とし、5%グルタミン酸ナトリウムを含むGYP(1%グルコース、1%酵母エキス、0.5%ポリペプトン、0.2%酢酸ナトリウム・3水和物、20ppm硫酸マグネシウム・7水和物、1ppm硫酸マンガン・4水和物、1ppm硫酸鉄・7水和物、10ppm塩化ナトリウム、50ppm Tween80、pH 6.8)寒天培地に塗布し、30℃、5日間の培養後、単一コロニーを得た。次にそれぞれのコロニーをGYP液体培地に植菌し、30℃、2日間静置培養を行った。
Separation of γ-aminobutyric acid-producing bacterium A γ-aminobutyric acid (hereinafter referred to as GABA) -producing bacterium was isolated from a pickled pickled solution produced by a traditional fermentation method and a ground product of turnip. Specifically, 5.0 kg of sodium chloride and 300 g of food decolorization enhancer Loving (Imai Kayei Shoten Co., Ltd.) are added to 70 kg of turnip slices and left to stand at 5 ° C. for 1 week for fermentation (underpickled). It was left overnight at 5 ° C. in a pickling solution consisting of seasoning liquid, sucrose, sodium glutamate, kelp, and vinegar (main pickling). GYP (1% glucose, 1% yeast extract, 0.5% polypeptone, 0.2% sodium acetate trihydrate containing 5% sodium glutamate using the resulting pickled liquor and turnip grind as samples. 20 ppm magnesium sulfate heptahydrate, 1 ppm manganese sulfate tetrahydrate, 1 ppm iron sulfate heptahydrate, 10 ppm sodium chloride, 50 ppm Tween 80, pH 6.8) applied to an agar medium at 30 ° C., 5 After a day of culture, a single colony was obtained. Next, each colony was inoculated into a GYP liquid medium and subjected to static culture at 30 ° C. for 2 days.

GABAの生産は、培養上清を試料とし、薄層クロマトグラフィー(以下、TLC)によって確認した。薄層としてはシリカゲル60 F254(Merck社製)を使用し、展開には1−ブタノール:酢酸:水=3:2:1(v/v/v)を用いた。また、検出にはニンヒドリンを用いた。TLCの結果の一例を図1に示す。図中、レーン1はGABAおよびグルタミン酸ナトリウム(以下、GluNa)の標準品を使用したTLCの結果を示す。レーン3ではGluNaのスポットしか観察されないのに対し、レーン2ではGABAのスポットが観察される。このことから、レーン2の試料にはGABAが含まれていることがわかる。以上の操作により、L13株を取得した。   The production of GABA was confirmed by thin layer chromatography (hereinafter, TLC) using the culture supernatant as a sample. As a thin layer, silica gel 60 F254 (manufactured by Merck) was used, and 1-butanol: acetic acid: water = 3: 2: 1 (v / v / v) was used for development. Further, ninhydrin was used for detection. An example of TLC results is shown in FIG. In the figure, lane 1 shows the results of TLC using GABA and a standard product of sodium glutamate (hereinafter, GluNa). In Lane 3, only GluNa spots are observed, whereas in Lane 2, GABA spots are observed. From this, it can be seen that the sample in Lane 2 contains GABA. Through the above operation, the L13 strain was obtained.

分離株L13株の分類学的位置の検討
まず、L13株の分類学的位置について検討を加えた。分析はテクノスルガ社に依頼した。L13株の生化学的な性質を表1に示す。
Examination of taxonomic position of isolate L13 First, the taxonomic position of L13 was examined. Analysis was requested from Techno Suruga. Table 1 shows the biochemical properties of the L13 strain.

Figure 2008054555
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本菌株はグラム陽性桿菌で、芽胞を形成せず、運動性を示さなかった。カタラーゼ反応、及び、オキシダーゼ反応は共に陰性を示した。これらの性質は、Lactobacillus属細菌の一般性状と一致するが、グルコースを酸化、発酵しない点が異なった。   This strain was a Gram-positive bacilli, did not form spores, and did not show motility. Both the catalase reaction and the oxidase reaction were negative. These properties are consistent with the general properties of Lactobacillus bacteria, except that glucose is not oxidized or fermented.

次に、遺伝学的分類方法を用いて検討を加えた。すなわち、L13株のゲノムDNAを調製し、これを鋳型としてPCR法によって16S rDNAを増幅し、DNA塩基配列を決定した。PCR法に使用したプライマー8−27 fwdおよび1492 revの配列を配列番号1および2に、決定した16S rDNAの塩基配列を配列番号3に示す。   Next, it examined using the genetic classification method. Specifically, genomic DNA of the L13 strain was prepared, 16S rDNA was amplified by PCR using this as a template, and the DNA base sequence was determined. The sequences of primers 8-27 fwd and 1492 rev used in the PCR method are shown in SEQ ID NOs: 1 and 2, and the determined base sequence of 16S rDNA is shown in SEQ ID NO: 3.

16S rDNAのDNA塩基配列をDDBJ(DNA data bank of Japan)データベースに対して検索した結果、Lactobacillus hammesii(Valcheva,R., Korakli,M., Onno,B., Prevost,H., Ivanova,I., Ehrmann,M.A., Dousset,X., Ganzle,M.G. and Vogel,R.F., Lactobacillus hammesii sp. nov., isolated from French sourdough Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 55, 763-767 (2005))、Lactobacillus parabrevis(Vancanneyt,M., Naser,S.M., Engelbeen,K., De Wachter,M., Van der Meulen,R., Cleenwerck,I., Hoste,B., De Vuyst,L. and Swings,J. Reclassification of Lactobacillus brevis strains LMG 11494 and LMG 11984 as Lactobacillus parabrevis sp. nov Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 56, 1553-1557 (2006))の16S rDNA塩基配列と98%の同一性を示した。これらの配列データに基づいて分子系統樹を作成した結果、L13株は上記Lactobacillus hammesiiおよびLactobacillus parabrevisとは別の分枝を示した。これらの結果から、L13株はLactobacillus属に属する新しい種の細菌であることが示唆された。   As a result of searching the DNA base sequence of 16S rDNA against DDBJ (DNA data bank of Japan) database, Lactobacillus hammesii (Valcheva, R., Korakli, M., Onno, B., Prevost, H., Ivanova, I. , Ehrmann, MA, Dousset, X., Ganzle, MG and Vogel, RF, Lactobacillus hammesii sp. Nov., Isolated from French sourdough Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 55, 763-767 (2005)), Lactobacillus parabrevis (Vancanneyt, M., Naser, SM, Engelbeen, K., De Wachter, M., Van der Meulen, R., Cleenwerck, I., Hoste, B., De Vuyst, L. and Swings, J. Reclassification of Lactobacillus brevis strains LMG 11494 and LMG 11984 as Lactobacillus parabrevis sp. nov Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 56, 1553-1557 (2006)). As a result of creating a molecular phylogenetic tree based on these sequence data, the L13 strain showed a different branch from the above Lactobacillus hammesii and Lactobacillus parabrevis. From these results, it was suggested that the L13 strain is a new species of bacteria belonging to the genus Lactobacillus.

上記生化学的性質および遺伝学的性質に基づき、分離株をLactobacillus sp.L13と命名した。この株は、平成18年8月2日より、〒292−0818千葉県木更津市かずさ鎌足2−5−8、独立行政法人製品評価技術基盤機構特許微生物寄託センター(NPMD)に、寄託番号NITE P−253のもとで寄託されている。   Based on the above biochemical and genetic properties, isolates were obtained from Lactobacillus sp. It was named L13. From August 2, 2006, this strain was registered with the patent microorganisms deposit center (NPMD), Kazusa Kamashizu 2-5-8, Kisarazu City, Chiba Prefecture 292-0818. Deposited under P-253.

L13株のGABA生産
L13株のGABA生産性をLactobacillus brevis IFO12005株と比較した。L.brevis IFO12005株は、GABAを生産することが知られており、本発明者らはこの乳酸菌株をGABA生産性乳酸菌の基準株として使用している。L13株またはL.brevis IFO12005株を種々の濃度のGluNaを含むGYP培地に植菌し、30℃で培養し、GABA含量を経時的に測定した。
GABA production of the L13 strain The GABA productivity of the L13 strain was compared with the Lactobacillus brevis IFO12005 strain. L. Brevis IFO12005 strain is known to produce GABA, and the present inventors use this lactic acid strain as a reference strain for GABA-producing lactic acid bacteria. Strain L13 or L. brevis IFO12005 strain was inoculated into GYP medium containing various concentrations of GluNa, cultured at 30 ° C., and GABA content was measured over time.

グルタミン酸(Glu)およびGABAを以下のように定量した。オルトフタルアルデヒドを用いたポストカラム法によって検出した。使用したシステムは、強酸性イオン交換樹脂カラムShim−pack Amino−Naを用いた高速液体クロマトグラフィー(HPLC、Prominence、島津製作所)であった。蛍光検出器を使用して検出し(Ex 348nm、Em 450nm)、標準液としてアミノ酸標準液(H型、和光純薬)を使用した。   Glutamic acid (Glu) and GABA were quantified as follows. Detection was performed by a post-column method using orthophthalaldehyde. The system used was high performance liquid chromatography (HPLC, Prominence, Shimadzu Corp.) using a strongly acidic ion exchange resin column Shim-pack Amino-Na. Detection was performed using a fluorescence detector (Ex 348 nm, Em 450 nm), and an amino acid standard solution (H type, Wako Pure Chemical Industries) was used as a standard solution.

結果を図2に示す。L.brevis IFO12005株が、培地中の初発グルタミン酸ナトリウム濃度によらず、最大約1%のGABAを生産するのに対し(図2A)、L13株は培地中の初発GluNa濃度に応じてGABAを生産し、初発GluNa濃度15%の場合で最大5.7%のGABAを生産可能であった。   The results are shown in FIG. L. Brevis IFO12005 produces up to about 1% GABA regardless of the initial sodium glutamate concentration in the medium (FIG. 2A), whereas L13 produces GABA depending on the initial GluNa concentration in the medium, When the initial GluNa concentration was 15%, a maximum of 5.7% GABA could be produced.

以上2菌株のGABA変換率をまとめると、表2のようになる。L.brevis IFO 12005株は、初発のGluNa濃度が高くなるとGABA変換率は大幅に低下したが、L13株のGABA変換率は初発GluNa濃度に大きくは影響されず、約85%の変換率が得られた。   The GABA conversion rates of the two strains are summarized as shown in Table 2. L. Brevis IFO 12005 strain showed a significant decrease in GABA conversion rate when the initial GluNa concentration increased, but the GABA conversion rate of the L13 strain was not greatly affected by the initial GluNa concentration, and a conversion rate of about 85% was obtained. .

Figure 2008054555
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なお、GABA生産性の高い乳酸菌としてLactobacillus paracaseiが報告されている(Noriko Komatsuzaki, Jun Shimaa, Shinichi Kawamoto, Hiroh Momose, Toshinori Kimura, Production of g-aminobutylic acid (GABA) by Lactobacillus paracasei isolated from traditional fermented foods, Food Microbiology 22, 497504(2005))。本菌は最大3.1%のGABA生産能を有していると報告されている(初発グルタミン酸濃度:7.4%、変換率:60.4%)。この菌株とL13株のGABA生産能を比較すると、L13株はL.paracaseiの約2倍のGABAを生産可能であることが明らかとなった。このように、L13株は、公知のGABA高生産乳酸菌に比較して非常に高いGABA生産性を示す。   Lactobacillus paracasei has been reported as a lactic acid bacterium with high GABA productivity (Noriko Komatsuzaki, Jun Shimaa, Shinichi Kawamoto, Hiroh Momose, Toshinori Kimura, Production of g-aminobutylic acid (GABA) by Lactobacillus paracasei isolated from traditional fermented foods, Food Microbiology 22, 497504 (2005)). This bacterium has been reported to have a GABA producing ability of up to 3.1% (initial glutamic acid concentration: 7.4%, conversion rate: 60.4%). Comparing the GABA productivity of this strain with that of the L13 strain, It was revealed that about twice as much GABA as paracasei can be produced. As described above, the L13 strain exhibits a very high GABA productivity as compared with known GABA high-producing lactic acid bacteria.

微生物がGABAを生成することの生理学的意義の一つは、培地酸性化に対する防御であると考えられる。この点に着目し、培養中の培地pHを酸性(pH 5)に維持することの、L13株によるGABA生産性に対する効果を検討した。その結果を図3に示す。図3中、AはL13株を初発グルタミン酸濃度12%(実際に使用したグルタミン酸ナトリウム・一水和物濃度をグルタミン酸濃度に換算)とした以外、上記と同様にpH無調製で培養した場合のGABAおよびGluNaの含量を経時的に測定した結果を、Bは培地pHを5に維持して培養した場合の結果を示す。図3に示すように、初発濃度12%のグルタミン酸から約6.7%のGABAを生産することに成功した。変換率は約85%であった。   One of the physiological significance of microorganisms producing GABA is thought to be protection against medium acidification. Focusing on this point, the effect on maintaining GABA productivity by the L13 strain was investigated by maintaining the culture medium pH during culture to be acidic (pH 5). The result is shown in FIG. In FIG. 3, A is GABA when the L13 strain was cultured without pH adjustment in the same manner as described above except that the initial glutamic acid concentration was 12% (the actually used sodium glutamate monohydrate concentration was converted to the glutamic acid concentration). B shows the results of measuring the content of GluNa over time, and B shows the results of culturing while maintaining the medium pH at 5. As shown in FIG. 3, it succeeded in producing about 6.7% GABA from glutamic acid having an initial concentration of 12%. The conversion rate was about 85%.

なお、この際、培地中のGluNaは5日間の培養後、完全に消失した。また、GABA生産の際、グルタミン酸脱炭酸酵素(GAD)の補酵素であるピリドキサールリン酸(PLP)を培地に添加する必要がなかったことは、GABA生産上のメリットの一つといえる。   At this time, GluNa in the medium completely disappeared after 5 days of culture. Moreover, it can be said that it is one of the merit on GABA production that it was not necessary to add pyridoxal phosphate (PLP), which is a coenzyme of glutamate decarboxylase (GAD), to the medium during GABA production.

L13株を用いた発酵法による千枚漬け製造
L13株をスターターとして用い、千枚漬けを発酵法で作製すると共に、その製品にGABAも同時に生産することを試みた。その検討は、6Lの小スケールで実施した。即ち、かぶらを0.2%酢酸溶液に漬けて洗浄したのち、実施例1と同様に塩化ナトリウムおよび食品用脱色増強剤Lovingを添加して4℃で一晩下漬けした。本漬けは、初発菌体濃度(漬け液)が1×10細胞/mlとなるように調製して、10℃で6日間静置した(2連で行なった)。コントロールとして、L13を接種しない系列も作製した。本漬け開始後、1日ごとに6日までサンプリングし、官能試験の他、グルタミン酸とGABAの定量を行なった。
Manufacture of thousand pieces by fermentation using L13 strain Using the L13 strain as a starter, we made a thousand pieces of pickle by fermentation and tried to produce GABA in the product at the same time. The examination was carried out on a small scale of 6L. That is, after immersing the turnip in a 0.2% acetic acid solution and washing the same, sodium chloride and a food decolorization enhancing agent Loving were added in the same manner as in Example 1 and submerged at 4 ° C. overnight. This pickle was prepared so that the initial bacterial cell concentration (pickling solution) was 1 × 10 8 cells / ml, and was allowed to stand at 10 ° C. for 6 days (performed in duplicate). As a control, a series not inoculated with L13 was also prepared. After the start of this pickling, sampling was conducted every day until 6 days, and glutamic acid and GABA were quantified in addition to the sensory test.

試料は以下のように調製した。千枚漬け10gに精製水40mlを加え、ホモジナイズ(エースホモジナイザー(日本精機)、10,000rpm、5分間)し、5分間煮沸後の遠心上清を希釈バッファー(クエン酸3ナトリウム緩衝液、pH 2.2)で適宜希釈した。調製した試料を用いて実施例3に記載の方法によりGABAを定量した。   Samples were prepared as follows. 40 ml of purified water is added to 10 g of 1000 pieces, and homogenized (ACE homogenizer (Nippon Seiki), 10,000 rpm, 5 minutes), and the centrifuged supernatant after boiling for 5 minutes is diluted with buffer (trisodium citrate buffer, pH 2.2). ). GABA was quantified by the method described in Example 3 using the prepared sample.

結果を図4に示す。図4に示すように、3日後に0.1%程度のGABAが生産された。更に5〜6日後では最大0.4%程度のGABAが生産された。4日以降では雑菌の増殖が観察された。   The results are shown in FIG. As shown in FIG. 4, about 0.1% of GABA was produced after 3 days. Furthermore, after about 5 to 6 days, a maximum of about 0.4% GABA was produced. After 4 days, growth of various bacteria was observed.

官能試験は4名のパネリストにより実施し、臭いおよび味覚について3段階の評価(○、△、×)およびコメントを得た。結果を表3に示す。   The sensory test was conducted by four panelists, and three levels of evaluation (◯, Δ, ×) and comments were obtained regarding odor and taste. The results are shown in Table 3.

Figure 2008054555
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表3に示すように、官能試験では、3日後の製品まではフルーツのようなフレッシュな香りがあり、味覚も、甘みはあるが後味の引かないすっきりとした味であるなど、独特の優れた性質を有していることが判明した。   As shown in Table 3, in the sensory test, there was a fresh scent like fruit until the product after 3 days, and the taste was also a sweet taste but a refreshing taste with no aftertaste. It was found to have properties.

尚、GABAは成人1日あたり50mg摂取すると、その効能を享受できるとされている。千枚漬け1枚は約30gであり、例えば上記条件で3日後に得られる千枚漬けであれば約0.1%のGABAを含有するので一日あたり2枚程度を食すればよい計算となる。   In addition, GABA is said to be able to enjoy its effect when ingested 50 mg per day for an adult. One thousand pieces soaked is about 30 g. For example, if it is a thousand pieces soaked after 3 days under the above conditions, it contains about 0.1% GABA.

5−1.グルタミン酸脱炭酸酵素(GAD)遺伝子のクローニング
既報のGAD遺伝子を参考にしてPCR用プライマーを作成し、定法に従ってPCR法によってGAD遺伝子(gadB遺伝子)を取得した。PCR法に使用したプライマーL13 GAD fwdおよびL13 GAD revの配列を配列番号4および5に、決定したgadB遺伝子の塩基配列を配列番号6に示す。Lactobacillus sp.L13株のgadB遺伝子の塩基配列には、1410 bpのオープンリーディングフレームが存在した。このオープンリーディングフレームから推察されるアミノ酸配列を配列番号7に示す。
5-1. Cloning of Glutamate Decarboxylase (GAD) Gene A primer for PCR was prepared with reference to a previously reported GAD gene, and a GAD gene (gadB gene) was obtained by PCR according to a conventional method. The sequences of primers L13 GAD fwd and L13 GAD rev used in the PCR method are shown in SEQ ID NOs: 4 and 5, and the determined base sequence of the gadB gene is shown in SEQ ID NO: 6. Lactobacillus sp. The base sequence of the gadB gene of the L13 strain had an open reading frame of 1410 bp. The amino acid sequence deduced from this open reading frame is shown in SEQ ID NO: 7.

5−2.L13株由来GADと既報GADとの比較
L13株由来のgadB遺伝子から推察されたアミノ酸配列(L13gadB)を用いて、DDBJのデータベースに対してFASTAプログラム等により相同性検索を行った。結果を表4に示す。
5-2. Comparison of L13 strain-derived GAD and previously reported GAD Using the amino acid sequence (L13gadb) inferred from the gadB gene derived from the L13 strain, a homology search was performed on the DDBJ database using the FASTA program or the like. The results are shown in Table 4.

Figure 2008054555
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表4に示すように、L13gadBの推定アミノ酸配列は、UenogadB(Lactobacillus brevis IFO12005)のものと特に相同性が高く、79.8%の同一性を示した。上記のように、本発明者らはこの乳酸菌株をGABA生産性乳酸菌の基準株として使用している。他の微生物由来のGADの中では、Lc.lactis lac(Lactococcus lactis ssp.lactis IL1403)や、Lc.lactis cre(Lactococcus lactis subsp.cremoris)のアミノ酸配列とそれぞれ52.7%、52.2%の同一性を示した。   As shown in Table 4, the deduced amino acid sequence of L13gadB was particularly highly homologous to that of UenogadB (Lactobacillus brevis IFO12005) and showed 79.8% identity. As described above, the present inventors use this lactic acid strain as a reference strain for GABA-producing lactic acid bacteria. Among GADs derived from other microorganisms, Lc. lactis lac (Lactococcus lactis ssp. lactis IL1403), Lc. It showed 52.7% and 52.2% identity with the amino acid sequence of lactis cre (Lactococcus lactis subsp. cremoris), respectively.

さらに、これらの配列について、BioEdit 7.0.1 and Clustal X 1.83と称する解析ソフトを用いて多重アライメントを作成した。結果を図5−1〜5−4に示す。この場合でも、L13gadBおよびUenogadBは、これら以外のGADタンパク質とは明らかに異なるグループを形成した。   Furthermore, for these sequences, multiple alignment was created using analysis software called BioEdit 7.0.1 and Clustal X 1.83. The results are shown in FIGS. Even in this case, L13gadB and UenogadB formed a group distinctly different from other GAD proteins.

これらのGADと他のGADのアミノ酸配列との相違点は、以下のとおりである:
(1)L13gadBの19−21残基(−EKT−)、120−124残基(−KFGD−)、161−163残基(−DLH−)に相当する部分が、上記2者以外では欠失している(図5−1、図5−2);
(2)L13gadBのバリン178残基が、上記2者以外ではシステインである(図5−2);
(3)上記2者のシステイン残基は5個であるのに対し、これら以外は6個である(ただし、大腸菌GAD(Ecoli gadB、Ecoli gadA)のシステインは例外的に10個である)(図5−1〜図5−4)。システイン2つの間でジスルフィド結合が形成され、タンパク質の立体構造の形成に重要な役割をする。システインの個数が異なることは、これらのグループ間で立体構造が異なる可能性を示唆する。
The differences between these GADs and the amino acid sequences of other GADs are as follows:
(1) The portion corresponding to residues 19-21 (-EKT-), 120-124 residues (-KFGD-), 161-163 residues (-DLH-) of L13gadB is deleted except for the above two (FIGS. 5-1, 5-2);
(2) The valine 178 residue of L13gadB is cysteine except for the above two (FIG. 5-2);
(3) The above two cysteine residues are 5 while the others are 6 (except that E. coli GAD (Ecoli gadB, Ecoli gadA) has 10 cysteines)) FIGS. 5-1 to 5-4). A disulfide bond is formed between the two cysteines and plays an important role in the formation of the protein conformation. The difference in the number of cysteines suggests the possibility of different conformations between these groups.

一方、アライメントの共通点は、活性に必須とされ、基質結合に重要と考えられるアスパラギン酸残基(D91、図5−1)や、補酵素であるピリドキサールリン酸が結合するリシン残基(K289、図5−3)等が高度に保存されている点である。   On the other hand, the common feature of alignment is aspartic acid residue (D289, FIG. 5-1) considered essential for activity and important for substrate binding, and lysine residue (K289) to which pyridoxal phosphate, a coenzyme, binds. FIG. 5-3) is highly preserved.

以上の結果から、Lactobacillus sp.L13株のgadB遺伝子は、公知のGADと同様に活性なグルタミン酸脱炭酸酵素(GAD)をコードすることが示唆された。また、L13 GADの多重アラインメント解析より、既報のGADとは多くの相違点のあることも確認された。   From the above results, Lactobacillus sp. It was suggested that the gadB gene of the L13 strain encodes active glutamate decarboxylase (GAD) in the same manner as known GAD. It was also confirmed by the multiple alignment analysis of L13 GAD that there were many differences from the previously reported GAD.

本発明により、GABA高生産能を有する新規乳酸菌、当該乳酸菌を使用するGABAの製造方法およびGABA含有乳酸発酵食品の製造方法、ならびに当該乳酸菌より得られるGADおよびそれをコードする核酸が提供される。   According to the present invention, there are provided a novel lactic acid bacterium having high GABA production ability, a method for producing GABA using the lactic acid bacterium, a method for producing a GABA-containing lactic acid fermented food, GAD obtained from the lactic acid bacterium, and a nucleic acid encoding the same.

薄層クロマトグラフィーの結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the result of thin layer chromatography. Lactobacillus sp.L13株およびLactobacillus brevis IFO12005株のGABA生産量を示す図である。Lactobacillus sp. It is a figure which shows the GABA production amount of L13 strain | stump | stock and Lactobacillus brevis IFO12005 strain | stump | stock. 培養中の培地pHを酸性に維持することのGABA生産性に対する効果を示す図である。It is a figure which shows the effect with respect to GABA productivity of maintaining culture medium pH acidic during culture | cultivation. 千枚漬け発酵中のGABA生産量を示す図である。It is a figure which shows the GABA production amount during a 1000-sheet pickling fermentation. 各種GADアミノ酸配列の多重アライメントを示す図である。It is a figure which shows the multiple alignment of various GAD amino acid sequences. 各種GADアミノ酸配列の多重アライメントを示す図である。It is a figure which shows the multiple alignment of various GAD amino acid sequences. 各種GADアミノ酸配列の多重アライメントを示す図である。It is a figure which shows the multiple alignment of various GAD amino acid sequences. 各種GADアミノ酸配列の多重アライメントを示す図である。It is a figure which shows the multiple alignment of various GAD amino acid sequences.

SEQ ID NO:1: A primer 8-27 fwd for amplification of 16S rDNA
SEQ ID NO:2: A primer 1492 rev for amplification of 16S rDNA
SEQ ID NO:4: A primer L13 GAD fwd for amplification of L13 gadB gene
SEQ ID NO:5: A primer L13 GAD rev for amplification of L13 gadB gene
SEQ ID NO: 1: A primer 8-27 fwd for amplification of 16S rDNA
SEQ ID NO: 2: A primer 1492 rev for amplification of 16S rDNA
SEQ ID NO: 4: A primer L13 GAD fwd for amplification of L13 gadB gene
SEQ ID NO: 5: A primer L13 GAD rev for amplification of L13 gadB gene

Claims (10)

γ−アミノ酪酸生産能を有する乳酸菌Lactobacillus sp.L13(NITE P−253)。   Lactobacillus Lactobacillus sp. having the ability to produce γ-aminobutyric acid L13 (NITE P-253). 乳酸菌Lactobacillus sp.L13(NITE P−253)を培養する工程、および培養物からγ−アミノ酪酸を採取する工程を包含する、γ−アミノ酪酸の製造方法。   Lactic acid bacteria Lactobacillus sp. A method for producing γ-aminobutyric acid, comprising a step of culturing L13 (NITE P-253) and a step of collecting γ-aminobutyric acid from the culture. 発酵食品の原料を乳酸菌Lactobacillus sp.L13(NITE P−253)の存在下で発酵させる工程を包含する、γ−アミノ酪酸含有乳酸発酵食品の製造方法。   The raw material of the fermented food is lactic acid bacteria Lactobacillus sp. A method for producing a lactic acid fermented food containing γ-aminobutyric acid, comprising a step of fermenting in the presence of L13 (NITE P-253). 乳酸発酵食品が千枚漬けであり、発酵食品の原料がかぶらである、請求項3記載の製造方法。   The production method according to claim 3, wherein the lactic acid fermented food is pickled in a thousand pieces, and the raw material of the fermented food is fog. 発酵食品の原料を乳酸菌Lactobacillus sp.L13(NITE P−253)の存在下で発酵させる工程を包含する方法により製造される、γ−アミノ酪酸含有乳酸発酵食品。   The raw material of the fermented food is lactic acid bacteria Lactobacillus sp. A γ-aminobutyric acid-containing lactic acid fermented food produced by a method comprising a step of fermenting in the presence of L13 (NITE P-253). 乳酸発酵食品が千枚漬けであり、発酵食品の原料がかぶらである、請求項5記載の乳酸発酵食品。   The lactic acid fermented food according to claim 5, wherein the lactic acid fermented food is pickled in a thousand pieces, and the raw material of the fermented food is fog. 配列番号7のアミノ酸配列または配列番号7のアミノ酸配列において1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつグルタミン酸脱炭酸酵素活性を有するポリペプチド。   A polypeptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 7 or an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 7, and having glutamate decarboxylase activity. 以下からなる群より選択され、かつグルタミン酸脱炭酸酵素活性を有するポリペプチドをコードする核酸:
(1)配列番号6の塩基配列からなる核酸;
(2)配列番号6の塩基配列において1もしくは数個の塩基が欠失、置換もしくは付加された塩基配列からなる核酸;
(3)配列番号6の塩基配列からなる核酸とストリンジェントな条件下でハイブリダイズする核酸。
A nucleic acid encoding a polypeptide selected from the group consisting of and having glutamate decarboxylase activity:
(1) a nucleic acid comprising the base sequence of SEQ ID NO: 6;
(2) a nucleic acid comprising a base sequence in which one or several bases have been deleted, substituted or added in the base sequence of SEQ ID NO: 6;
(3) A nucleic acid that hybridizes with a nucleic acid comprising the base sequence of SEQ ID NO: 6 under stringent conditions.
請求項8記載の核酸を含む細胞を培養する工程、および培養物からグルタミン酸脱炭酸酵素活性を有するポリペプチドを採取する工程を包含する、グルタミン酸脱炭酸酵素活性を有するポリペプチドの製造方法。   A method for producing a polypeptide having glutamate decarboxylase activity, comprising culturing cells containing the nucleic acid according to claim 8 and collecting a polypeptide having glutamate decarboxylase activity from the culture. 請求項8記載の核酸を含む細胞を培養する工程、および培養物からγ−アミノ酪酸を採取する工程を包含する、γ−アミノ酪酸の製造方法。

A method for producing γ-aminobutyric acid, comprising a step of culturing cells containing the nucleic acid according to claim 8 and a step of collecting γ-aminobutyric acid from the culture.

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