TWI502070B - Production method of γ-butyric acid - Google Patents

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TWI502070B
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Masanori Sugiyama
Takayoshi Tamura
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Univ Hiroshima
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    • C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
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Description

γ-丁胺酸之製造方法
本發明係關於一種使用鳥腸球菌製造γ-丁胺酸(以下亦稱為「GABA」)之方法。
GABA係廣泛存在於自然界之胺基酸之一種，其含於發芽糙米、茶、蔬菜類、穀物類中。GABA於人等哺乳動物體內係存在於腦部或脊椎之抑制性神經遞質，關於其生理效果，已知有降壓作用、寧神作用、抗緊張作用、酒精代謝促進作用、腦代謝促進作用、肥胖防止作用等。
因此，期待其改善高血壓或寧神作用，提倡攝取使GABA含量增加之食品。
已知有利用具有GABA生產能力之乳酸菌而製造GABA之製造方法及藉此所獲得之含高濃度GABA之食品。
例如，已知有如下GABA之製造方法：將短乳桿菌UAS-4或短乳桿菌USA-6利用含有麩胺酸或其鹽之培養基，於空氣環境下緩緩攪拌，並於微量之好氧條件下進行培養，回收培養液中積聚之GABA(專利文獻1)。
另外，已知有如下含GABA之發酵物之製造方法：於麩胺酸或其鹽以及酒糟或其萃取物之存在下，使用鳥腸球菌G15株，於靜置培養條件下使植物或其汁液發酵(專利文獻2)。
此外，已知有如下含GABA之發酵物之製造方法：將鳥腸球菌與含有蒸大豆及1%麩胺酸鈉之MRS培養基混合，將所得者放入至密閉罐中，然後抽吸除去罐內之空氣，填充二氧化碳後，利用厭氧性條件下之靜置培養而使之發酵(專利文獻3)。
先前，GABA通常係如上述文獻等中所記載般以麩胺酸或其鹽為原料而進行製造。但是，雖然作為其原料之麩胺酸可於工業上大量製造且可價格低廉地獲得，但GABA如上所述係具有高功能之物質，因而係附加價值高之精細化學物質。因此，強烈期望可於工業上大量製造此種附加價值高之物質。
然而，使用具有GABA生產能力之乳酸菌廉價且高效率地大量生產GABA之研究尚不充分，因此目前GABA並未得到廣泛普及。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2007。135416號公報
[專利文獻2]國際公開第2007-52806號手冊
[專利文獻3]日本專利特開2007-187501號公報
本發明係關於提供一種於培養物中高效率地製造更高濃度之GABA之方法。
先前於使用具有GABA生產能力之乳酸菌時，如例如專利文獻1~3之記載所示，係於無攪拌或無通氣下形成微厭氧狀態，或者於空氣環境下稍微攪拌並形成微好氧狀態而進行培養，藉此高濃度地生產GABA。
本發明者鑒於上述狀況，就用以使用鳥腸球菌高效率地製造GABA之培養條件進行了各種研究，結果意外地發現，當向培養基中通入惰性氣體之情形時，亦即以向培養基中混入惰性氣體之方式而進行厭氧培養之情形時，進而於過渡相(transition phase)中追加添加麩胺酸或其鹽而使麩胺酸濃度達到特定量之情形時，可獲得高濃度地含有GABA之培養物，可高效率地生產、回收GABA，從而完成本發明。
亦即，本發明係關於以下之(1)~(7)。
(1)　一種γ-丁胺酸之製造方法，其特徵在於：向含有麩胺酸或其鹽之培養基中通入惰性氣體，使用鳥腸球菌進行培養，並回收γ-丁胺酸。
(2)　如上述(1)之γ-丁胺酸之製造方法，其中以使培養開始時之麩胺酸濃度於培養基中未達15質量%之方式而使用麩胺酸或其鹽。
(3)　如上述(2)之γ-丁胺酸之製造方法，其中於過渡相(transition phase)中追加添加麩胺酸或其鹽，以使麩胺酸濃度於培養基中達到0.1~6.5質量%。
(4)　如上述(1)至(3)中任一項之γ-丁胺酸之製造方法，其係於pH值5.0~7.0下進行培養。
(5)　如上述(1)至(4)中任一項之γ-丁胺酸之製造方法，其中鳥腸球菌為鳥腸球菌G15(NITE BP-142)。
(6)　一種發酵物之製造方法，其特徵在於：向包含以選自乳、果實或蔬菜中之1種以上作為主成分之發酵原料的培養基中通入惰性氣體，使用鳥腸球菌進行發酵。
(7)　如上述(6)之發酵物之製造方法，其中鳥腸球菌為鳥腸球菌G15(NITE BP-142)。
(8)　一種發酵物，其係藉由如上述(6)或(7)之發酵物之製造方法所製造者。
根據本發明，可提昇GABA之生產性，可獲得含有高濃度之GABA之發酵物，且可自其中高效率地回收GABA。藉由使用所獲得之發酵物或經純化之GABA，可獲得具有降壓作用、寧神作用等功能之食品或飼料。
本案發明之GABA之製造方法係向含有麩胺酸或其鹽之培養基中通入惰性氣體，使用鳥腸球菌進行培養，並回收GABA。
本發明之製造方法中所使用之鳥腸球菌(Enterococcus avium)係通性厭氧性之革蘭氏陽性球菌，且係存在於人之腸道、口腔等中之固有菌，較佳為使用以下所示之鳥腸球菌(Enterococcus avium)G15(以下亦稱為「G15株」)。
「鳥腸球菌(Enterococcus avium)G15」係由本發明者首次自於進行無農藥栽培之田地中所培育之胡蘿蔔的葉中分離，並於2005年9月22日以編號NITE BP-142而寄存於〒292-0818千葉縣木更津市上總鐮足2-5-8獨立行政法人製品評價技術基盤機構專利微生物寄存中心(NPMD)之菌株，具有以下之菌學性質。
1)鏈球菌；2)革蘭氏染色為陽性；3)具有藍斯費氏(Lancefield)之群抗原D；4)過氧化氫酶活性為陰性；5)無孢子形成能力；6)通性厭氧性。
本發明之製造方法中用作GABA之原料之麩胺酸(有時記載為「Glu」)於化學上係指作為胺基酸之一種之L-麩胺酸，作為其鹽，可列舉鈉鹽或鉀鹽等鹼金屬鹽或者鈣鹽或鎂鹽等鹼土金屬鹽等。該麩胺酸或其鹽對其來源並無特別限定，可使用作為具有調味料之用途之食品添加物的麩胺酸、麩胺酸鈉或將食品蛋白質利用酸或酶進行水解而獲得之麩胺酸之任一種。
另外，亦可使用含有游離麩胺酸等之調味料、水產加工品、番茄等食材作為本發明之麩胺酸或其鹽之供給源。
麩胺酸或其鹽向培養基中之添加亦可於培養開始時一次性地添加，但較佳為於培養過程中追加添加，更佳為採用於培養過程中間歇地或連續地追加添加之方法(補料分批法(feed batch method))。更佳為連續地追加添加之方法。
較佳為以如下方式使用麩胺酸或其鹽：使一次性添加之情形時的培養開始時之麩胺酸濃度或追加添加之情形時的培養開始時(初始)之麩胺酸濃度於培養基中未達15質量%，更佳為未達6質量%。
追加添加麩胺酸或其鹽之情形時，就提昇GABA生產能力之方面而言，關於培養期間之培養基中之麩胺酸濃度，剛進行該追加添加後之麩胺酸濃度為6.5質量%以下，例如可列舉5質量%以下、1.5質量%以下等，較佳為以下限為0.1質量%之方式向培養基中追加添加麩胺酸或其鹽並加以維持。
作為開始追加添加之時期，較佳為鳥腸球菌之過渡相(transition phase)。
其中，所謂「過渡相(transition phase)」，係指生長曲線中自細胞數對數性地增殖之對數增殖期向固定期轉移之過渡期。對於本發明之鳥腸球菌，係指植菌後經過18~26小時左右後之時期。
上述追加添加之時間並無特別限制，較佳為與培養時間之結束一致。
再者，就GABA之生產效率方面而言，培養時間較佳為培養開始後20~140小時，更佳為20~120小時，進而更佳為20~90小時。
更具體而言，例如於初始之麩胺酸濃度為4~6質量%之情形時，就提昇生產效率之方面而言，較佳為於大致全部量之麩胺酸轉換成GABA之20~30小時內結束培養並回收GABA，或者向培養基中追加添加麩胺酸或其鹽，使培養基中之麩胺酸濃度達到0.1~6.5質量%，例如達到0.2~5質量%、0.2~1.5質量%而繼續培養。此時之培養時間較佳為30~80小時。
另外，於初始之麩胺酸濃度為8~12質量%之情形時，就提昇生產效率之方面而言，較佳為於大致全部量之麩胺酸轉換成GABA之40~60小時內結束培養並回收GABA，或者向培養基中追加添加麩胺酸或其鹽，使培養基中之麩胺酸濃度達到0.1~6.5質量%而繼續培養。此時之培養時間較佳為40~130小時。
於追加添加採用間歇添加之情形時，麩胺酸或其鹽每1次之添加量如下所述：當初始之麩胺酸濃度為0.1~15質量%時，相對於每1 L之培養基較佳為0.1~200 g，更佳為40~70 g，進而更佳為50~60 g。添加時期較佳為每8~28小時添加1次，此時之添加次數較佳為1~8次，更佳為1~~6次。
具體而言，於初始之麩胺酸濃度為4~7質量%之情形時，較佳為每8~16小時添加1次，此時之添加次數較佳為1~6次，更佳為2~5次，進而更佳為3~4次。
另外，於初始之麩胺酸濃度為8~12質量%之情形時，較佳為每20~28小時、更佳為每22~26小時添加1次，此時之次數較佳為1~4次，更佳為1~3次，進而較佳為1~2次。
另外，於追加添加採用連續添加之情形時，當初始之麩胺酸濃度為0.1~15質量%、較佳為3~10質量%、特佳為4~6質量%時，較佳為以使培養基中之麩胺酸濃度達到0.1~6.5質量%、較佳為0.1~5質量%、更佳為0.3~1.5質量%之方式追加添加麩胺酸或其鹽。此時之連續地添加時之進料速度較佳為3.0~8.0(g/1 L培養基/1 h)，特佳為4~7(g/1 L培養基/1 h)，進而更佳為4.5~6.7(g/1 L培養基/1 h)，連續追加添加之時間可設為1~70小時，更佳為25~50小時。
再者，連續地添加時，為將培養基中之麩胺酸濃度調整至所期望之範圍內，可將進料速度設定為0(g/1 L培養基/1 h)而暫時中斷麩胺酸或其鹽之添加，另外亦可將進料速度設定為較快或較慢。
另外，所謂「g/1 L培養基/1 h」，係指每1小時相對於1 L培養基所添加的麩胺酸或其鹽之量(g)。
關於本發明中使用之培養基成分，只要上述鳥腸球菌可於培養物中生產GABA即可，作為該培養基成分，例如可列舉：酵母萃取物、畜肉萃取物、麥芽萃取物、魚肉萃取物等各種萃取物；酪蛋白分解物、畜肉蛋白腖、魚肉蛋白腖、大豆分解物、脫脂大豆分解物、馬鈴薯分解物等動物性及植物性之蛋白腖或聚蛋白腖；玉米浸液等，該等可單獨或使用2種以上。其中，就提昇GABA生產性之方面而言，較佳為使用植物性聚蛋白腖、酵母萃取物、玉米浸液。進而於該植物性聚蛋白腖中，較佳為使用大豆分解物及脫脂大豆分解物。該等之中，特佳為使用大豆分解物及/或酵母萃取物。
此時之植物性聚蛋白腖之使用量於培養基中較佳為0.1~10質量%，特佳為0.5~2.5質量%。另外，該酵母萃取物之使用量於培養基中較佳為0.1~5質量%，特佳為0.5~1.5質量%。另外，玉米浸液之使用量於培養基中較佳為0.1~15質量%，特佳為3~8質量%。
另外，作為本發明中使用之培養基成分，除上述以外亦可使用：明膠、瓊脂、糖類、香料、果肉等通常用於乳酸菌之培養之培養基成分。例如可添加：蔗糖、葡萄糖、果糖、巴拉金糖(palatinose)、海藻糖等糖類；山梨糖醇、木糖醇、赤藻糖醇、還原飴糖等糖醇；阿斯巴甜、醋磺內酯鉀等高甜度甘味劑；蔗糖脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、卵磷脂等乳化劑；鹿角菜膠、三仙膠、古亞膠等增稠劑；檸檬酸、乳酸、蘋果酸等酸味劑；檸檬汁、橙汁等果汁類；除此以外，亦可添加維生素類或鈣、鐵、錳、鋅等礦物類，進而可添加甘草、桂枝、生薑之類的天然藥或者香草等。
作為本發明中使用之培養基，例如除乳酸菌之培養中通常使用的GYP培養基、FYP培養基以外，還可列舉市售之GAM培養基(日本製藥公司製造)、MRS培養基(Difco公司製造)等，亦可於該等培養基中進而適宜地調配上述各培養基成分。
例如就提昇GABA生產性之方面而言，較佳為使用調配有以下成分之培養基：大豆水解物(例如商品名：Polypeptone N：日本製藥公司製造)0.5~2質量%、酵母萃取物0.5~2質量%、乙酸鈉0~0.2質量%、硫酸鎂0~0.05質量%、硫酸錳0~0.005質量%、磷酸氫二鉀0~0.2質量%、檸檬酸氫二銨0~0.2質量%、界面活性劑(例如Tween(註冊商標)80)0~0.05質量%、消泡劑0~0.05質量%、葡萄糖5~15質量%、麩胺酸鈉0.1~15質量%(較佳為3~13質量%，更佳為5~10質量%)、磷酸吡哆醛0~0.01質量%及剩餘量之離子交換水。
再者，關於上述培養基之pH值，為提高鳥腸球菌之增殖度，較佳為5~8，更佳為6~8。
上述培養基之形態可為液體、半固體、固體之任一種狀態，就大量生產之方面而言，較佳為液體培養基。
另外，亦可適宜地向培養期間之培養基中添加上述培養基成分，以使各成分之濃度達到如上所述之濃度。
本發明之培養可藉由以下方法實施：批次法，其於上述含有麩胺酸或其鹽之培養基中接種鳥腸球菌菌體，一面向該培養基(培養物)中通入惰性氣體，一面藉由攪拌、振盪、靜置或該等之組合等而使其發揮作用；或者管柱連續法，其將實施固定化處理之該菌體填充於管柱等中，並使其於上述培養基中產生作用。
其中，所謂「向培養基中通入惰性氣體」，係指藉由通常使用之方法即於培養基中起泡、或者此外之於惰性氣體之環境下攪拌或振盪培養物、或將該等組合進行等而使惰性氣體混入至培養基(培養物)中。此時，培養基中的惰性氣體之溶存濃度提高，於提昇GABA之生產速度、提高GABA生產效率之方面而言較佳。作為提高培養基中之惰性氣體之濃度的方法，例如可列舉：一面使惰性氣體於培養基中起泡一面攪拌；一面向培養基表面通入惰性氣體一面攪拌等；特佳為一面使惰性氣體於培養基中起泡一面攪拌。
此時相對於每1 L培養液之通氣量較佳為0.1~1000 mL/min，更佳為10~500 mL/min，進而更佳為20~300 mL/min，特佳為20~200 mL/min。另外，攪拌速度較佳為每分鐘30~500轉，更佳為每分鐘50~400轉，特佳為每分鐘100~300轉。
另外，就菌體之生長性提昇之方面而言，較佳為於培養開始後24小時以內將惰性氣體混入至培養物中，尤其是就提昇GABA生產性之方面而言，較佳為於10小時以內混入。
作為本發明中使用之惰性氣體，例如可列舉氮氣、二氧化碳氣體、氬氣、氦氣等，該氣體可單獨使用或混合2種以上使用。其中，就能夠以工業規模穩定且大量地供給之方面而言，較佳為氮氣。
對於本發明之培養過程中之作用溫度，就提昇GABA生產性之方面而言，較佳為20~50℃，更佳為25~45℃，進而更佳為34~40℃。
另外，培養時間在1小時~10日之範圍內適宜選擇即可，就提昇GABA生產效率之方面而言，更佳為10小時~5天，進而更佳為20~96小時。
另外，培養(反應)過程中，針對於所產生之pH值變化，可使用檸檬酸鈉、乙酸鈉等有機酸，硫酸、乙酸等無機酸或氫氧化鈉、碳酸鈣等鹼來調整培養基之pH值，pH值之測定及調整依據常規方法進行即可。此時之培養基之pH值較佳為5.0~7.0，就提昇GABA生產性之方面而言，較佳為4.5~5.5。
再者，發酵所使用之鳥腸球菌之菌數並無特別限制，若作用之菌數較少，則由於菌之增殖需要較長時間，故而容易引起雜菌污染，若菌數較多，則預培養較為耗費工時，且所需之費用亦變高。因此，較佳為相對於生產培養培養基100容量份，添加作為發酵劑(starter)之經預培養之鳥腸球菌培養液0.5~10容量份，更佳為添加1~5容量份，特佳為添加2~3容量份。另外，就提高生產培養中之GABA之生產能力方面而言，理想的是預培養所使用之培養基中含有1~5質量%之麩胺酸或其鹽。
如後述之實施例所示，藉由向含有麩胺酸或其鹽之培養基中通入惰性氣體，使用鳥腸球菌進行培養，該菌株之GABA之生產性顯著提昇，培養物中之GABA為高濃度。進而，藉由以使培養開始時之麩胺酸濃度於培養基中未達15質量%之方式而使用麩胺酸或其鹽，另外藉由於鳥腸球菌之對數增殖期後期向培養基中追加添加麩胺酸或其鹽，使麩胺酸濃度於培養基中達到0.1~6質量%，可使培養物中之GABA為高濃度。
培養結束後，自含有高濃度之GABA之培養物中除去菌體後，若自其中分離‧純化GABA，則可高效率地回收GABA。
上述菌體之除去方法可列舉離心分離或過濾等公知之方法。另外，作為上述分離‧純化方法，可列舉晶析、超濾、離子交換、活性碳處理、層析分離等公知之方法。
例如可列舉下述方法：自所獲得之培養液除去菌體後，進一步使用活性碳進行脫色，獲得脫色液，使含有麩胺酸及GABA之脫色液於pH值4~6(較佳為pH值4~5.5)下通過陰離子交換樹脂，利用陰離子交換樹脂吸附除去麩胺酸，藉此選擇性地分選出GABA等。
藉由將所獲得之GABA調配於各種食品或飼料中，可製成具有降壓作用、寧神作用、抗緊張作用、酒精代謝促進作用、腦代謝促進作用、肥胖防止作用等功能的含高濃度GABA之食品或飼料。例如，可製成意在發揮該功能之功能性飲食品、病人用飲食品、特定保健用食品、營養補充食品等。GABA每日之攝取量以10~20 mg為標準。
上述食品之形態並無特別限定，可製成為：果汁飲料、碳酸飲料、茶系飲料、乳飲料、酒精飲料、乳酸發酵飲料或清涼飲料等飲料，果凍狀食品、各種休閒點心類、烘烤糕點、蛋糕類、巧克力、果醬、麵包、口香糖、飴糖、糖類、酸乳酪或醃菜等發酵食品、鹹烹海味等所有食品形態。另外，作為飼料，例如可製成寵物飼料、家畜飼料、養殖飼料等。
另外，本發明之發酵物之製造方法如下所述：於以選自乳、果汁或蔬菜汁中之1種以上作為主成分之發酵原料中，適宜添加上述培養基組成成分或者麩胺酸或其鹽，利用上述GABA之製造方法，具體而言向其中通入惰性氣體，使用鳥腸球菌使之發酵。藉此，可獲得含有高濃度之GABA之發酵物。
用作主原料之乳可列舉動物性乳，例如牛乳、山羊乳、綿羊乳等，尤其以牛乳為佳。該乳可為未殺菌乳或殺菌乳之任一種，另外，亦可為由該等乳製備之濃縮乳或煉乳，或者該等之脫脂乳、部分脫脂乳或將該等乾燥所得之粉乳等。
另外，用作主原料之果汁及蔬菜汁可列舉：蜜橘、桃、葡萄、草莓、梨等之果汁；胡蘿蔔(芹科)、番茄等之蔬菜汁等。該果汁或蔬菜汁可藉由使用攪拌機等將水果或蔬菜粉碎而獲得，另外可藉由適宜地粉碎後調配水，或者粉碎後進一步榨汁而獲得。該果汁或蔬菜汁可適宜地濃縮，可直接使用該濃縮液，或者亦可用蒸餾水等將濃縮液稀釋成適當之濃度後使用。
上述乳、果汁及蔬菜汁可分別單獨或將其組合而作為主原料使用。
如此使用上述GABA之製造方法所獲得之發酵物，由於GABA高濃度地含於上述發酵物中，故而可直接用作上述食品或飼料。
另外，該發酵物可調配於上述食品或飼料中使用，亦可藉由管柱分離、過濾、濃縮、乾燥等通常之處理步驟進一步提高GABA之含量後用於該等中。另外，亦可在將上述發酵物調配於上述食品或飼料中後，適宜地添加其他乳酸菌使之進一步發酵，而製成例如酸乳酪、醃菜等發酵食品或飼料。
[實施例]
以下，列舉實施例具體地說明本發明，但本發明並不受該等實施例之任何限定。
實施例1
正式培養中所使用之鳥腸球菌(Enterococcus avium )G15菌株(NITE BP-142)係於2005年9月22日寄存於〒292-0818千葉縣木更津市上總鐮足2-5-8、獨立行政法人製品評價技術基盤機構專利微生物寄存中心(NPMD)者。
正式培養中所使用之培養液係以實現如下所示之培養基組成之方式添加至離子交換水中，並經高壓蒸汽滅菌處理者。
生產培養基組成：
Polypeptone N(日本製藥製造)　2質量%
酵母萃取物　1質量%
乙酸鈉　0.2質量%
硫酸鎂　0.02質量%
硫酸錳　0.001質量%
磷酸氫二鉀　0.2質量%
消泡劑(旭電化公司製造，商品名Adekanol LG-109)　0.05質量%
葡萄糖　6質量%
L-麩胺酸鈉　5質量%
水　剩餘量(pH值為6.8)
利用以鄰苯二甲醛作為顯色劑之HPLC(high performance liquid chromatography，高效液相層析)法，對GABA及麩胺酸進行定量。
於以下條件下檢測340 nm之吸光並進行定量：使用管柱：CAPCELL PAK 4.6×250 ACR，流動相：100 mM之乙酸鈉緩衝液-5 mM之1-辛烷磺酸鈉(pH值為4.7)，流動速率：1.0 mL/min.，管柱溫度：40℃。
藉由HPLC法對乳酸進行定量。於以下條件下檢測220 nm之吸光並進行定量：使用管柱：Shodex　Rspak　KC-811 8.0×300 mm，流動相：3 mM過氯酸水溶液，流動速率：0.8 mL/min.，管柱溫度：60℃之條件。
將上述鳥腸球菌G15菌株接種於培養液中後，進行預培養，獲得發酵劑。此時之預培養係於空氣環境下、37℃下進行靜置培養。
將所獲得之發酵劑(50 mL)添加於正式培養液(2000 mL)中，使用缸式發酵槽裝置，於37℃下，一面向培養基中通入(起泡)氮氣一面進行攪拌培養(pH值為5)。此時之通氣量為200 mL/min，攪拌速度為每分鐘200轉。將其結果示於表1。
實施例2
另外，除「添加發酵劑後固定時間(10小時)後，一面向培養基中通入(起泡)「空氣」一面進行攪拌培養，其後將「空氣」更換為「氮氣」，一面向培養基中通入(起泡)「氮氣」一面進行攪拌培養」以外，以與上述實施例1相同之方式進行培養。將其結果示於表1。
比較例1
另外，除使用「空氣」代替「氮氣」以外，以與上述實施例1相同之方式進行培養。將其結果示於表1。
實施例3~6
以與上述實施例1相同之方式進行培養，將其作為實施例3。
除進行「於氮氣環境下、無通氣狀態下(不起泡)攪拌培養」代替「一面向培養基中通入(起泡)氮氣，一面進行攪拌培養」以外，以與上述實施例3相同之方式進行培養，將其作為實施例4。
另外，除進行「不使氮氣起泡，一面以200 mL/min之通氣量於培養基上表面通氣，一面於氮氣環境下攪拌培養」代替「於氮氣環境下、無通氣狀態下(不起泡)進行攪拌培養」以外，以與上述實施例4相同之方式進行培養，將其作為實施例5。
另外，除以「攪拌速度每分鐘50轉」代替「攪拌速度每分鐘200轉」進行攪拌以外，以與實施例4相同之方式進行培養，將其作為實施例6。
將該等之結果示於表2。
由表1之記載可明確得知，實施例1中使氮氣起泡並攪拌之情形時，於第30小時GABA達到180 mmol/L(18.6 g/L)以上，大致全部量之麩胺酸轉換成GABA，相對於此，比較例1中通入空氣並攪拌之情形時，於培養第48小時GABA最高為39.0 mmol/L(4.0 g/L)，僅15%左右之麩胺酸轉換成GABA。
進而，由表2之記載可明確得知，實施例3~6之任一實施例均於培養時間經過50小時後，大致全部量之麩胺酸轉換成GABA，由此可確認藉由向培養基中混入氮氣，可使GABA生產性良好地提昇。
因此，認為使用鳥腸球菌高效率地製造GABA時，較佳為向培養基中通入惰性氣體。
而且，如表2所示，可確認當積極地向培養基中混入氮氣以提高培養基中氮氣之濃度時，GABA生產速度提高，且GABA之工業生產性亦提昇。
因此，可認為使用鳥腸球菌高效率地製造GABA時，較佳為向培養基中混入惰性氣體，以使培養基中之惰性氣體之溶存濃度提高。
另外，由表1之記載可明確得知，於培養初期通入空氣，於固定之相(phase)變更為通入氮氣，結果於實施例2中於培養第10小時變更為通入氮氣之情形時，雖GABA生成稍微變得緩慢，但於第48小時即已大致完全結束轉換，由此可明確得知，即便在好氧條件下進行某種程度之生長，GABA轉換能力亦會恢復。
實施例7及8
使用實施例1之生產培養基，除「將培養基中之麩胺酸鈉之初始濃度調整為5質量%(267 mmol/L)，並於培養期間連續地添加麩胺酸鈉50質量%溶液(2670 mmol/L)800 mL，同時將培養液調整為pH值5.5」進行培養以外，以與上述實施例1相同之方式進行培養，將其作為實施例7。
除使用調配「以含氮量換算同等之玉米浸液(CSL，corn steep liquor)(於培養基中為5質量%)」代替實施例1之「生產培養基中之有機氮源(聚蛋白腖、酵母萃取物)」的培養基以外，以與上述實施例7相同之方式進行培養，將其作為實施例8。
其結果，GABA之最高產量於實施例7及8之各培養基中為1050 mmol/L(108 g/L)及1020 mmol/L(105 g/L)，確認大致同等之GABA生產性。
參考例1
培養結束時，自GABA為43.4 g/L之培養液(1000 mL)中過濾菌體，於除菌後之濾液中，相對於每單位液量添加5%之活性碳進行脫色。使該脫色液(pH值為5.5)通過陰離子交換樹脂(Rohm and Haas公司製造，商品名：Amberlite，IR-50型)，獲得通過液，然後進行噴霧乾燥，回收到含27.3質量%之GABA之粉末(49.3 g)。
實施例9及10
除使用下述GYP培養基及GYP2培養基代替實施例1中所使用之培養基以外，以與實施例1相同之方式一面通入(起泡)惰性氣體，一面測定培養基中之GABA量(分別作為實施例9及10)。另外，關於鳥腸球菌G15菌株之細胞增殖度，於OD610下，利用分光光度計測定吸光度。將其結果示於表3。
GYP培養基組成：
Tryptone(DIfco製造)　0.5質量%
酵母萃取物　1質量%
乙酸鈉　0.2質量%
硫酸鎂　0.02質量%
硫酸錳　0.001質量%
磷酸氫二鉀　0.2質量%
氯化鈉　0.001質量%
硫酸鐵　0.001質量%
Tween(註冊商標)80　0.05質量%
消泡劑(旭電化公司製造，商品名Adekanol LG-109)　0.05質量%
葡萄糖　6質量%
L-麩胺酸鈉　5質量%
磷酸吡哆醛　0.01質量%
水　剩餘量(pH值為6.8)
GYP2培養基組成：
Polypeptone N(日本製藥製造)　2質量%
酵母萃取物　1.2質量%
乙酸鈉　0.2質量%
硫酸鎂　0.02質量%
硫酸錳　0.0005質量%
磷酸氫二鉀　0.2質量%
Tween(註冊商標)80　0.1質量%
消泡劑(旭電化公司製造，商品名Adekanol LG-109)　0.05質量%
葡萄糖　6質量%
L-麩胺酸鈉　5質量%
磷酸吡哆醛　0.01質量%
水　剩餘量(pH值為6.8)
由表3之記載可明確，使用GYP培養基之情形時，於培養時間第48小時GABA達到61.1 mmol/L(6.3 g/L)，相對於此，使用GYP2培養基之情形時，於培養時間第48小時GABA達到288.0 mmol/L(29.7 g/L)。
由以上之結果可認為，與使用GYP培養基之情形相比較，於使用氮源增量之GYP2培養基之情形時，鳥腸球菌之增殖度提昇，並且GABA之產量亦增大。
實施例11及12
除使培養過程中之pH值為5.0及6.5以外，進行與上述實施例10(GYP2培養基)相同之操作，一面通入(起泡)惰性氣體，一面使用氫氧化鈉水溶液及硫酸水溶液調整培養過程中之pH值而進行培養，測定培養基中之GABA量、乳酸量以及細胞增殖度(分別作為實施例11及12)。將其結果示於表4。
由表4之記載可明確，於pH值為5.0之情形時，於培養時間第48小時GABA達到249.2 mmol/L(25.7 g/L)，相對於此，於pH值為6.5之情形時，於培養時間第48小時GABA達到116.4 mmol/L(12.0 g/L)。
由以上之結果可知，與使pH值為6.5之情形相比較，使pH值為5.0之情形時鳥腸球菌之GABA之產量增大。再者，另一方面pH值為6.5時，鳥腸球菌之增殖度提昇。
實施例13~15
除將上述GYP2培養基之麩胺酸鈉之濃度調整為5質量%、10質量%及15質量%(pH值為6.8)以外，以與上述實施例1相同之方式進行培養。將其結果示於表5。
由表5之記載可明確，於培養開始時(0 h，初始)之麩胺酸鈉濃度為5質量%、10質量%及15質量%之情形時，於培養時間第48小時GABA分別達到261.8 mmol/L(27.0 g/L)、482.9 mmol/L(49.8 g/L)及103.8 mmol/L(10.7 g/L)。
另外，關於鳥腸球菌，若培養基中之麩胺酸鈉濃度為5.0質量%，則於培養時間24小時內其大部分轉換成GABA，並且若麩胺酸鈉為10.0質量%，則於培養時間48小時內其大部分轉換成GABA。
另一方面，於麩胺酸鈉為15.0質量%之情形時，確認於培養時間24小時之後GABA之生產速度降低。
由以上之結果可知，藉由使培養開始時之麩胺酸濃度未達15質量%，可更加大量且效率良好地生產GABA。
實施例16及17
將上述GYP2培養基之麩胺酸鈉之濃度調整為10質量%(pH值為6.8)，使培養液中之初始之麩胺酸濃度為10質量%。
於培養時間24小時後，相對於每1 L之培養基添加麩胺酸鈉60 g，此時培養基中之麩胺酸濃度為11質量%(實施例16)。
另外，於培養時間24小時後及48小時後，分別相對於每1 L之培養基添加麩胺酸鈉60 g，此時培養基中之麩胺酸濃度分別為11質量%及12質量%(實施例17)。除此以外以與上述實施例14相同之方式進行培養。將其結果示於表6。
由表6之記載可明確，當初始之麩胺酸鈉濃度為10質量%時，於培養開始後第24小時相對於每1 L之培養基添加麩胺酸鈉60 g之情形時(添加1次)，以及於培養開始後第24小時及第48小時分別相對於每1 L之培養基添加麩胺酸鈉60 g之情形時(添加2次)，經過培養時間120小時後，GABA達到822.3 mmol/L(84.8 g/L)、986.2 mmol/L(101.7 g/L)。相對於此，於麩胺酸鈉之使用量與實施例15大致相同的實施例16之情形時，GABA為822.3 mmol/L，GABA之產量提高。另外，於實施例17之情形時，儘管麩胺酸鈉之總使用量多於實施例15之情形，但麩胺酸鈉之剩餘量較少。
因此可認為，將培養過程中使用的麩胺酸或其鹽之量分成複數次添加，於效率良好地大量生產GABA方面而言較佳。
實施例18
使用上述GYP培養基2 L作為正式培養液，使初始麩胺酸鈉濃度為5質量%。關於鳥腸球菌G15菌株在正式培養液中之植菌方法，係以與上述實施例1相同之方式進行。
正式培養係使用缸式發酵槽裝置，於37℃下，一面向培養基中通入(起泡)氮氣一面進行攪拌。此時之通氣量為160 mL/min，攪拌速度為每分鐘200轉。
於此，使用分批添加法進行補料分批培養。作為分批添加法，自相當於過渡相之培養時間第22小時起，每8-16小時相對於每1 L之培養基添加50 g之麩胺酸鈉，添加4次(參照表7)。
再者，過渡相之後所添加之麩胺酸鈉之總使用量為400 g，亦即麩胺酸鈉之使用量相對於每1 L之培養基為200 g。
將其結果示於表7及圖1。
實施例19
另外，除將「分批添加法」變更為「連續添加法」以外，以與上述實施例18相同之方式進行培養。
於此，作為連續添加法，自相當於過渡相之培養時間第22小時起至第52小時為止(歷時30小時)，相對於每1 L之培養基連續地添加200 g之麩胺酸鈉。此時麩胺酸鈉之進料速度係相對於每1 L之培養基，麩胺酸鈉為4.5~6.7(g/1 L培養基/1 hr)。繼而，至70小時為止，以相同之進料速度添加麩胺酸鈉(參照表7)。另外，追加添加之麩胺酸鈉之使用量係相對於每1 L之培養基為200 g。
將其結果示於表7及圖1。
於實施例18之分批添加法之情形時，於培養時間第70小時GABA之產量為683.7 mmol/L(70.5 g/L)。藉由於過渡相之後添加麩胺酸鈉，可效率良好且連續地大量生產GABA，因此產業上之利用性可謂非常高。
另外，於實施例19之連續添加法之情形時，於培養時間第70小時GABA之產量為864.0 mmol/L(89.1 g/L)，與麩胺酸鈉之總使用量相同的實施例18之分批添加法之情形相比，可效率更佳地提高GABA之產量。由此可認為，於鳥腸球菌之情形時，較佳為使培養基中之麩胺酸濃度之變動幅度較小。
圖1係表示供給麩胺酸之GABA生產性之圖。

Claims (6)

  1. 一種γ-丁胺酸之製造方法，其特徵在於：其係向含有麩胺酸或其鹽之培養基中通入惰性氣體，使用鳥腸球菌進行培養，並回收γ-丁胺酸者；以使培養開始時之麩胺酸濃度於培養基中未達15質量%之方式使用麩胺酸或其鹽且於過渡相(transition phase)中追加添加麩胺酸或其鹽使麩胺酸濃度於培養基中成為0.1~6.5質量%。
  2. 如請求項1之γ-丁胺酸之製造方法，其係使培養開始時之麩胺酸濃度於培養基中為4~7質量%，且於過渡相中，每8~16小時對每1L之培養基追加添加40~70g之麩胺酸或其鹽1~6次。
  3. 如請求項1之γ-丁胺酸之製造方法，其係使培養開始時之麩胺酸濃度於培養基中為4~6質量%，且於過渡相中，以4~7(g/1L之培養基/1hr)之進料速度，連續追加添加麩胺酸或其鹽1~70小時。
  4. 如請求項1至3中任一項之γ-丁胺酸之製造方法，其係於pH值5.0~7.0下進行培養。
  5. 如請求項1至3中任一項之γ-丁胺酸之製造方法，其中鳥腸球菌為鳥腸球菌G15(NITE BP-142，國內寄存號碼：BCRC 910481)。
  6. 如請求項4之γ-丁胺酸之製造方法，其中鳥腸球菌為鳥腸球菌G15(NITE BP-142，國內寄存號碼：BCRC 910481)。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107287253B (zh) * 2017-06-28 2021-01-22 岭南师范学院 固定化细胞与D101树脂双柱式生产γ-氨基丁酸的方法
KR102274943B1 (ko) * 2018-12-10 2021-07-08 전남대학교산학협력단 가바 생산능이 향상된 균주, 이를 포함하는 가바 생산용 조성물, 이를 이용한 가바 생산 방법 및 이를 이용한 곤충의 가바 함량 증진 방법
CN112501078B (zh) * 2020-12-18 2022-06-24 山东大学 一株人源性产生γ-氨基丁酸的鸟肠球菌及其应用
CN116042483B (zh) * 2023-02-17 2023-07-18 佛山科学技术学院 一株具有产γ-氨基丁酸的乳酸肠球菌FSUH-1及其应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004187501A (ja) * 2002-10-15 2004-07-08 Marukome Kk γ−アミノ酪酸高含有食品素材及びその製造方法
WO2007052806A1 (ja) * 2005-11-07 2007-05-10 Hiroshima University Ｇａｂａ含有発酵物の製造方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2704493B2 (ja) * 1994-02-18 1998-01-26 京都府 発酵食品の製造方法
JP2004024229A (ja) * 2002-04-30 2004-01-29 Katayama Shokuhin Kk γ−アミノ酪酸の富化方法
JP4693487B2 (ja) * 2005-05-10 2011-06-01 大塚食品株式会社 乳酸菌および茶飲料の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004187501A (ja) * 2002-10-15 2004-07-08 Marukome Kk γ−アミノ酪酸高含有食品素材及びその製造方法
WO2007052806A1 (ja) * 2005-11-07 2007-05-10 Hiroshima University Ｇａｂａ含有発酵物の製造方法

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