[发明专利]一株高产γ-氨基丁酸的植物乳杆菌及其应用

说明书

本发明涉及一株高产γ‑氨基丁酸的植物乳杆菌，命名为植物乳杆菌(Lactobacillusplantarum)HG‑06，于2022年01月21日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏地址为中国武汉武汉大学，保藏编号为CCTCCNO：M2022109。本发明得到的植物乳杆菌γ‑氨基丁酸产量更高，5L发酵罐转化实验的最终产量为204.37g/L，底物摩尔转化率为97.22％，比出发菌株产量提高了56.83％，为产业化的提高提供了坚实的理论基础和数据参考。

技术领域

本发明涉及微生物技术领域，尤其涉及一株高产γ-氨基丁酸的植物乳杆菌及其应用。

背景技术

γ-氨基丁酸(GABA)作为一种天然的非蛋白质氨基酸，广泛分布于动植物中，其具有多种生理功能，主要有调节血压与心率、改善肝脏、肾脏功能、抗衰老、调节激素分泌等，因此，它既可以作为一种药效良好的药物，又可以被视为具有保健功能的新型功能因子，广泛应用于食品和医疗卫生行业。

GABA的制备方法主要有三种，分别是化学合成法、植物富集法和微生物发酵法。化学合成法成本高，副反应多，环境污染严重；植物富集法产量太低，不适合工业化生产；而微生物发酵法成本低，安全性高，环保，具有很好的开发前景，因此成为GABA生产的首选方法。在早期的研究中，微生物发酵法生产GABA以大肠杆菌为生产菌，然而若要进行食品开发，使用大肠杆菌无疑存在安全性方面的种种问题。而乳酸菌作为一种食品安全级(GRAS)微生物，在食品工业中应用历史悠久，被公认为最具代表性的有益菌。利用乳酸菌属的植物乳杆菌生产GABA，具有专一性高、设备简单、环保、成本低等优点，适用于大规模产业化生产，所以引起的关注众多。

迄今为止，人们已从鲜奶、泡菜、酸菜、清酒、植物叶片及各种传统的发酵乳制品和肉制品中分离得到多种具有GABA合成能力的乳酸菌。专利CN202111126098.1公开了一株产γ-氨基丁酸的植物乳杆菌LHP710，该菌从野生蓝莓果渣发酵物中分离纯化得到，以L-谷氨酸为底物催化制备γ-氨基丁酸的产量可达44.3g/1L生物催化反应体系；专利CN201610968493.7公开了一株产γ-氨基丁酸的植物乳杆菌SG5，发酵48hGABA的含量可达59μg/mL；专利CN201310045139.3公开了一株高产γ-氨基丁酸的植物乳杆菌LW106，经发酵培养可以获得γ-氨基丁酸含量为20-25g/L的发酵液。然而整体来看乳酸菌产GABA的能力还不足以达到食品工业生产的目标，因此，对于适用于食品工业的高产GABA乳酸菌的选育工作显得尤为重要。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明克服了目前选育的植物乳杆菌产γ-氨基丁酸能力不强等问题，以一株具有生产GABA能力的植物乳杆菌为出发菌株，利用ARTP诱变系统进行诱变，筛选得到一株GABA转化率高的突变株，为GABA的工业化生产提供了潜在优良菌种。

本发明的第一个目的是提供一株高产γ-氨基丁酸的植物乳杆菌，命名为植物乳杆菌(Lactobacillusplantarum)HG-06，于2022年01月21日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏地址为中国武汉武汉大学，保藏编号为CCTCCNO：M2022109。

本发明的第二个目的是提供上述植物乳杆菌在催化L-谷氨酸或L-谷氨酸钠生产γ-氨基丁酸中的应用。

进一步地，上述应用包括将植物乳杆菌接种至种子培养基中进行培养获得种子液，再将种子液转接至发酵培养基中获得大量含有谷氨酸脱羧酶的植物乳杆菌菌体，收集菌体悬浮在缓冲液中投加底物L-谷氨酸或L-谷氨酸钠生产γ-氨基丁酸的步骤。

进一步地，种子培养基为MRS培养基，配方为蛋白胨8-10g/L、牛肉浸粉4-5g/L、酵母浸粉4-5g/L、葡萄糖15-20g/L、磷酸氢二钾1.8-2.2g/L、柠檬酸三铵1.8-2.2g/L、醋酸钠4.8-5.2g/L、硫酸镁0.15-0.2g/L、硫酸锰0.03-0.06g/L、吐温80 0.5-1.0mL/L、pH6.0-6.5。