[发明专利]γ-氨基丁酸的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种γ-氨基丁酸的生产方法，属于医药化工技术领域。 

背景技术

γ-氨基丁酸，又名氨酪酸（Gamma-aminobutyric acid，GABA）。其分子式为H₂N(CH₂)₃COOH，相对分子量为103.2。γ-氨基丁酸（GABA）是一种非蛋白质氨基酸，主要用于医药中间体、营养药等方面。GABA具有安定、抗惊厥、降血压、增进脑活力、营养神经细胞、促进生长激素分泌以及保肝利肾的作用。近年来，国内外市场对γ-氨基丁酸的需求逐年强劲增长。 

近年来，随着γ-氨基丁酸在医药工业上用途的不断扩大，γ-氨基丁酸成为一种国际市场上发展前景良好、中国市场需求较大的产品。作为一种具有多种生理功能的生物活性因子，GABA在美国、日本等国家已广泛用于营养补充剂和功能食品中，而我国在这方面的研究尚处于起步阶段，亟待发展和提高。 

γ-氨基丁酸的生产方法有主要有化学合成法、固态发酵法和生物酶转化法。化学合成法主要采用吡咯烷酮、氢氧化钠和水按一定比例混合后，在高温下进行反应，然后通过树脂分离纯化，浓缩结晶而成。吡咯烷酮与氢氧化钠都为腐蚀性物质，影响人体健康。特别是吡咯烷酮在高温下，有引起燃烧的危险，且可分解释放有毒的氧化氮烟气，操作过程存在危险性，不利于工业化大规模生产。固态发酵法效率低下，产量仅为0.35mg/g，最终纯度只有45%。生物酶转化法以基因工程菌代谢中产生的酶，对底物进行生物转化，直接产出γ-氨基丁酸。生产过程污染小，无危险性，成本低廉，成为目前γ-氨基丁酸主要的生产方式。 

随着基因工程技术的发展、工业微生物生物化学信息的增多、特别是工业生物载体系统的成功构建，现在研究者开始用基因工程技术构建产γ-氨基丁酸的菌种，为优良的γ-氨基丁酸生产菌株的筛选提供了可靠的技术保障，采用酶法生产γ-氨基丁酸成为一种廉价的工业化生产方法。 

发明内容

根据现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种γ-氨基丁酸的生产方法，大大提高了单位发酵液γ-氨基丁酸（GABA）的产量，降低了生产成本，使GABA实现大规模生产制备。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种γ-氨基丁酸（GABA）的生产方法，其特征在于由以甘油、玉米浆、酵母粉、无机盐为原料，加入诱导剂，经大肠杆菌发酵进行酶表达，在发酵过程中补料，然后加入底物进行转化；转化结束后经过陶瓷膜和有机膜进行微滤和超滤，超滤液经过浓缩结晶，过滤，将晶体烘干得到成品。 

所述的诱导剂为异丙基-β-D-硫代半乳糖苷，加入量为0.005-0.01g/L。 

所述的转化过程中加入磷酸二氢钾和磷酸氢二钾，浓度为：磷酸二氢钾浓度5～10g/L，磷酸氢二钾浓度3～8g/L，将转化罐升温至30～45℃，搅拌下酶促转化反应，15-20小时。 

所述的转化前将菌体分离，按质量体积比1:5～10的比例加入配置好的磷酸二氢钾浓度/磷酸氢二钾缓冲溶液，导入转化罐中，补加谷氨酸及甘油进行转化。 

所述的底物为谷氨酸，浓度为20～50g/L。 

所述的补料过程中加入乳糖，乳糖的浓度维持在1-2g/L。 

本发明中的大肠杆菌是通过离心机进行收集的，收率达到95%以上。 

其中发酵液中生物量80g/L，酶促反应转化率达98%以上，每升转化液中GABA浓度达到180g/L。 

本发明的有益效果是：首先利用发酵技术高效表达谷氨酸脱羧酶，通过离心技术出去发酵液中的杂质，然后利用菌体进行转化。大大提高了单位发酵液GABA的产量，工艺简单，降低了生产成本，使GABA实现大规模生产制备，使GABA能得到普遍实际应用。 

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述： 

实验材料和方法： 

1、工程菌 

大肠杆菌基因重组工程菌，该菌种由我公司通过基因重组工程技术构建选育，由我公司生物研究所保藏，保藏日期为2011年6月15日，本基因重组大肠杆菌携带谷氨酸脱羧酶基因。 

2、发酵培养基 

种子培养基： 

99%甘油20g， 

酵母浸粉5g， 

蛋白胨10g， 

磷酸二氢钾3g， 

磷酸氢二钾5g， 

发酵培养基： 

甘油60g， 

酵母浸粉12g， 

玉米浆20g， 

磷酸二氢钾20g，