论文部分内容阅读
γ-氨基丁酸(英文名γ-Aminobutyric acid,GABA)是一种广泛分布于动植物体内的非蛋白质氨基酸,是哺乳动物中枢神经系统中重要的抑制性神经递质,介导了40%以上的抑制性神经传导,参与脑循环生理活动。具有降低血压、增强记忆、治疗癫痫、镇静安神、控制哮喘、促进生殖、调节激素分泌、活化肝肾等多种生理功能,因而它作为新型功能因子在功能性食品领域及医药方面具有广泛的应用前景。
本研究室前期筛选获得一株能高效转化L-谷氨酸为γ-氨基丁酸的植物乳杆菌(LP-GB01-21),本文以该菌作为供试菌株,对其进行了固定化研究,并对全细胞转化液中GABA的分离纯化进行初步的探索。工作主要包括:
(1)以本实验室筛选的高产γ-氨基丁酸的植物乳杆菌为供试菌株,考察了卡拉胶、明胶和海藻酸钠等材料对此菌株固定化的效果,并通过比较固定化细胞的酶活回收率和载体的机械强度,确定了海藻酸钠作为固定化细胞的适宜载体。并对固定化条件进行了优化,最适固定化条件为:海藻酸钠2.0%,CaCl20.2 mol/L,菌体包埋量80.0g/L,固定化时间2 h。在此条件下制备的凝胶颗粒直径约为3.0 mm,机械强度为468.0g/cm2,酶活回收率为76.8%。
(2)利用固定化细胞转化生产γ-氨基丁酸,确定出最佳转化条件为反应温度为35℃,转化体系pH4.8,底物浓度为50.0g/L,乙酸.乙酸钠缓冲液浓度为0.1 mol/L。并对游离细胞和固定化细胞进行了比较,结果表明,细胞经过固定化后具有更宽泛的pH适应性,温度稳定性显著提高,循环利用次数也显著增加,连续反应10批次后,GABA的摩尔转化率仍在80%以上。
(3)对全细胞转化液中的γ-氨基丁酸进行分离纯化,建立了一种简单有效的γ-氨基丁酸纯化的工艺流程,即“转化液预处理→脱色→旋转蒸发→结晶和重结晶”,并讨论了该流程的各个步骤和操作条件。整个工艺γ-氨基丁酸回收率为89.4%,纯度可达96.7%,为微生物法工业化生产γ-氨基丁酸奠定了坚实基础。
(4)对γ-氨基丁酸全细胞转化液中的脱色工艺进行了初步研究,考察了温度、时间、pH和活性炭添加量对脱色效果的影响。在单因素实验的基础上进行正交实验分析,确定了脱色最佳工艺条件为粉末活性炭(150~200目)用量为1.5%,脱色温度70℃,pH值4.0,脱色时间40 min,γ-氨基丁酸转化液的脱色率高达98.4%,GABA的保留率可达97.2%。