γ-氨基丁酸高产菌株的选育

论文摘要

γ-氨基丁酸（γ- Aminobutyric acid,GABA,简称GABA） ,又称氨酪酸,是一种广泛存在于原核生物和真核生物的非蛋白质氨基酸,是哺乳动物中枢神经系统中一种重要的抑制性神经递质,对人体具有多种生理功能,如抗心律失常、降血压、改善脑机能、调节心血管、增强记忆、镇静安神、活化肝肾。目前GABA作为重要的新型功能因子在食品药品领域中有广泛的应用。自然界中,GABA广泛存在于动植物和微生物中,但GABA在动物和植物中含量较低,不容易被提取,因此目前微生物是GABA的主要来源。用于生产GABA的菌株有乳酸菌、大肠杆菌和酵母菌等。本文以实验室保存的的一株GABA产量较高乳酸片球菌（Pediococcus acidilactici）（经氨基酸分析及GABA含量测定得知,乳酸片球菌产GABA量1.062g/L）为出发菌株,经过UV诱变、NTG诱变和UV、NTG复合诱变,得到一株产GABA较高的突变株UN-27。最佳诱变剂量为紫外照射时间20s,距离25cm,NTG浓度为0.3mg/mL,诱变处理时间为60min。将UN-27连续传代10次后,发现其遗传性状稳定。经氨基酸分析仪测定,诱变后菌株GABA产量达到5.017g/L,是出发菌株产量的4.72倍。为了获得更高的GABA产量,对UN-27的培养基和发酵条件进行了优化。应用Box-Behnken响应面法对影响因素进行优化,通过Design-Expert软件对数据回归拟合,得到最佳发酵培养基配方（g/L）为:葡萄糖15,酵母粉20,蛋白胨5,无水乙酸钠2,MgSO4·7H2O 0.02 ,MnSO4·4H2O 0.001,NaCl 0.001,FeSO4·7H2O 0.001;在初始pH值6.6,谷氨酸钠的添加量为2g/L,37℃,静置培养3.9d时,GABA可达最大产量6.135g/L,是出发菌株近6倍。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 GABA 的结构和性质
• 1.2 GABA 的生理功能
• 1.2.1 健脑镇静，益智安神
• 1.2.2 降血压功能
• 1.2.3 治疗癫痫
• 1.2.4 肝肾功能的活化
• 1.2.5 调节激素的分泌
• 1.2.6 调节心血管功能
• 1.2.7 其他功能
• 1.3 GABA 代谢途径及制备方法
• 1.3.1 GABA 的合成与分解代谢
• 1.3.2 GABA 制备方法
• 1.4 GABA 在食品药品中的应用
• 1.4.1 GABA 在食品工业中的应用
• 1.4.2 GABA 在医药工业中的应用
• 1.5 本课题研究的目的、意义和内容
• 1.5.1 研究的目的和意义
• 1.5.2 研究的内容
• 第2章 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.1.1 菌种及保藏条件
• 2.1.2 培养基组成
• 2.1.3 仪器设备
• 2.1.4 主要试剂及配制
• 2.2 方法
• 2.2.1 菌株产GABA 能力的测定
• 2.2.2 高产菌株的选育
• 2.2.3 GABA 高产菌株发酵条件优化的单因素实验
• 2.2.4 Plackett-Burman 实验设计筛选主要影响因素
• 2.2.5 发酵条件的响应面法分析实验
• 第3章 结果与分析
• 3.1 乳酸片球菌生长曲线的绘制
• 3.2 GABA 分析检测方法的确立
• 3.2.1 定性分析结果
• 3.2.2 定量分析结果
• 3.3 GABA 高产菌株的选育
• 3.3.1 紫外诱变结果
• 3.3.2 亚硝基胍（NTG）诱变结果
• 3.3.3 复合诱变突变株筛选
• 3.3.4 遗传稳定性试验
• 3.3.5 氨基酸自动分析仪测定GABA
• 3.4 UN-27 高产突变株发酵条件的优化
• 3.4.1 发酵条件的单因素实验结果
• 3.4.2 Plackett-Burman 设计筛选因素
• 3.4.3 发酵条件的响应面试验结果及Box-Behnken 分析
• 3.4.4 模型验证试验
• 第4章 讨论
• 4.1 乳酸片球菌的诱变育种
• 4.2 GABA 定性定量分析方法
• 4.2.1 定性分析
• 4.2.2 定量分析
• 4.3 发酵条件的优化
• 4.3.1 培养基成分、发酵条件对GABA 产量的影响
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文