[发明专利]一种利用微生物发酵法生产γ-氨基丁酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种禽畜用饲料添加剂，特别是可促进禽畜生长能力的饲料添加剂。是各类饲料生产厂家首选的提高禽畜生长能力的饲料添加剂之一。 

背景技术

γ-氨基丁酸是一种天然存在的非蛋白质氨基酸，是哺乳动物中枢神经系统中重要的抑制性神经传达物质，约50%的中枢神经突触部位以GABA为递质。GABA除具有镇静、降血压和抗惊厥等生理作用外，还在促进动物生长、调节食欲和抗应激方面表现出良好的效果，受到人们愈来愈多的关注。由于GABA具有良好的生理功效，目前在日本和美国已被广泛应用于食品、医药和化妆品中。在我国食品行业，国家卫生部于2009 年9 月27 日第十二号公告批准GABA为新资源食品。 

在禽畜饲料行业，γ-氨基丁酸的摄入可兴奋动物的采食中枢，促进动物胃液和成长激素的分泌，从而提高动物的生长速率和采食量。韦习会等考察了日粮中添加γ-氨基丁酸对生长猪采食量的效果，发现在10 mg/kg 与20 mg/kg的添加水平时，试验猪采食量显著提高。曹德瑞等也证实，在生长肥育猪日粮中添加10 mg/kg量的γ-氨基丁酸能提高日增重、屠宰率及眼肌面积，同时降低料重比且没有对猪的内脏器官产生显著影响。 

目前，国内γ-氨基丁酸的生产方式包括化学合成法，微生物催化法和提取法。化学合成法和提取法由于成本较高，同时由于化学合成法在合成过程中大量使用有毒化学试剂，使得其在饲料使用中的安全性有待评价，大大限制了其在饲料行业中的应用。基于此，微生物催化法生产γ-氨基丁酸由于其所用原料安全，生产过程中不引入任何有毒化合物，所得产品绿色无污染，且安全系数高，可以用作畜禽等饲料的添加剂，越来越引起研究人员的关注。 

发明内容

1.发明目的 

本发明的目的在于避免目前所普遍使用的大肠杆菌催化生产γ-氨基丁酸，采用安全性较高的枯草芽孢杆菌（菌种保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，保藏日期为2011年12月08号，菌种保藏编号为CGMCC No. 5550，菌种分类命名为枯草芽孢杆菌，英文名称为Bacillus subtilis）来进行发酵催化生产γ-氨基丁酸，同时提供一种高效、成本较低的制备γ-氨基丁酸的方法。

2.技术方案 

目前我国γ-氨基丁酸生产主要以化学合成方法为主，不能直接用于饲料、食品和医药行业。本发明采用枯草芽孢杆菌发酵催化L-谷氨酸制备γ-氨基丁酸原料，反应条件温和，环境污染小，转化效率高，成本较低，可用于饲料、食品和医药等行业的添加剂或原料。

本发明的目的可以通过以下的技术方案来达到，即一种微生物发酵法生产γ-氨基丁酸方法，其生产工艺为： 

（1）枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）通过液体发酵产生高活力的L-谷氨酸脱羧酶；

（2）将L-谷氨酸直接投加于含有菌体和L-谷氨酸脱羧酶的发酵液中，调节至最适pH进行酶促反应；

（3）酶促反应结束后，在催化液中加入淀粉，喷雾干燥即可得γ-氨基丁酸粉剂。

上述步骤（1）所用的枯草芽孢杆菌培养基为葡萄糖10 g/L，蛋白胨5 g/L，氯化钠 5 g/L，pH 7.0，121℃下灭菌20 min；培养温度为37℃。 

上述步骤（2）的发酵液中投加比例为70%（w/v）的L-谷氨酸，调节pH至4.5～4.8，37℃下催化反应24 h。 

上述步骤（3）中催化反应结束后，在催化液中加入20%的淀粉，搅拌均匀后进行喷雾干燥，最终所得γ-氨基丁酸粉剂的有效物质含量不低于55%。 

3.本发明的有益效果 

目前，国内γ-氨基丁酸的生产主要以化学合成法为主，其成本较高，得率较低，并且在生产工艺中使用危险溶剂，甚至是有毒溶剂，使得其在饲料使用中的安全性有待评价。因此化学合成法制备的γ-氨基丁酸不能用于食品和饲料，也不能认为是一种天然的食品和饲料添加剂。本发明采用微生物（枯草芽孢杆菌）发酵法生产γ-氨基丁酸，所用来源丰富、安全，价格低廉，成本低，工艺流程简单。同时，生产过程中不引入任何有毒有害化合物，所得产品绿色无污染，安全系数高，可以认为是天然添加剂用作动物饲料和水产饲料等，同时也可应用于食品、药品和保健品等的原料，从而替代化学源γ-氨基丁酸。

具体实施方式

1.枯草芽孢杆菌的发酵 

（1）种子培养