产GABA的乳酸菌菌株的选育及最佳发酵条件研究

论文摘要

γ-氨基丁酸（γ- Amino butyric acid或γ-Aminobutanoic,简称GABA）,又称氨酪酸,是一种天然存在的非蛋白质氨基酸。GABA是哺乳动物中枢神经系统中重要的抑制性神经递质,参与脑循环生理活动,具有降压、改善脑机能、增强记忆、抗焦虑等生理功能,是医药食品中的一种重要的功能因子。自然界中GABA分布非常广泛,在动物、植物和微生物中均有存在,但动物和植物中的GABA含量低且不易提取,而微生物是目前GABA的主要来源。用于生产GABA的菌株有乳酸菌、霉菌和酵母菌等。本文主要对GABA高产乳酸菌进行选育并对其最佳发酵条件进行优化。对实验室保存的六株乳酸菌进行氨基酸分析及GABA产量测定,获得一株GABA产量较高的菌株短乳杆菌HDBR-02,其产量为0.21mmol/L。以HDBR-02为出发菌株,经过UV诱变、NTG诱变和UV、NTG复合诱变,得到一株高产GABA的突变株F11。经高效液相色谱测定,诱变后菌株GABA产量达到0.87mmol/L,是出发菌株产量（0.21mmol/L）的4倍多。最佳诱变剂量为紫外照射时间为13s,24cm,NTG浓度为0.6 mg/mL,诱变处理时间为30min。将F11连续传代10次后,遗传性状稳定。为了获得更高的GABA产量,对F11的培养基和发酵条件进行了优化。经过单因素试验和正交试验,获得最佳发酵培养基配方（g/L）为:葡萄糖10,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, FeSO4·7 H2O 0.001;在初始pH值6.0,谷氨酸钠的添加量为5%, 30℃,静置培养3d时。GABA可达最大产量（1.19mmol/L）,是出发菌株HDBR-02产量的近6倍。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 GABA 简介
• 1.1.1 GABA 结构及生化特性
• 1.1.2 分解及合成代谢途径及关键酶
• 1.2 GABA 的生理功能
• 1.2.1 调节血压，抑制血压上升
• 1.2.2 保护脑神经，健脑益智
• 1.2.3 改善睡眠，调节记忆
• 1.2.4 保护和增强肝肾脏功能
• 1.2.5 对癫痫的预防和治疗作用
• 1.2.6 生殖生理作用
• 1.2.7 其他功能
• 1.3 GABA 在食品及药品中的应用
• 1.3.1 GABA 在食品工业中的应用
• 1.3.2 GABA 在医药工业中的应用
• 1.4 微生物发酵法生产 GABA 研究进展
• 1.4.1 自然界中 GABA 的分布范围
• 1.4.2 GABA 的合成方法
• 1.4.3 微生物发酵法生产 GABA 的研究进展
• 1.4.4 诱变育种方法提高 GABA 的产量
• 1.4.5 GABA 的检测方法
• 1.5 本研究的目的和意义
• 1.6 本研究的主要内容
• 1.6.1 初始菌株的筛选
• 1.6.2 确定检测方法
• 1.6.3 高产菌株的选育
• 1.6.4 发酵条件研究
• 第2章 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.1.1 菌株及保藏条件
• 2.1.2 主要试剂及配制
• 2.1.3 培养基
• 2.1.4 试验仪器
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 菌株活化、传代与接种
• 2.2.2 候选菌株产 GABA 比较与初始菌株的选择
• 2.2.3 分析方法
• 2.2.4 高产菌株选育
• 2.2.5 筛选突变株
• 2.2.6 高产菌株遗传稳定性试验
• 2.2.7 GABA 高产菌株发酵条件优化
• 第3章 结果与分析
• 3.1 初始菌株的选择及生长曲线的绘制
• 3.1.1 初始菌株的选择
• 3.1.2 初始菌株 HDBR-02 生长曲线的绘制
• 3.2 比色法测 GABA 含量
• 3.2.1 苯酚浓度对比色法测定吸光值的影响
• 3.2.2 次氯酸钠有效氯对比色法测定吸光值的影响
• 3.2.3 比色法绘制 GABA 标准曲线
• 3.3 HPLC 法测定 GABA 含量
• 3.3.1 确定 GABA 标准品的 HPLC 色谱条件及出峰时间
• 3.3.2 HPLC 法绘制 GABA 标准曲线
• 3.4 GABA 高产菌株的选育
• 3.4.1 种子液稀释倍数的确定
• 3.4.2 最佳诱变剂量的选择
• 3.4.3 高产菌株筛选
• 3.4.4 遗传稳定性分析
• 3.5 F11 突变株产 GABA 发酵条件研究
• 3.5.1 培养基中前体物浓度对发酵的影响
• 3.5.2 GABA 产生菌培养基成分优化
• 3.5.3 发酵条件的确定
• 3.6 F11 最佳发酵条件下 GABA 产量测定
• 3.7 最高 GABA 产量突变株的遗传图谱
• 第4章 讨论
• 4.1 菌株 HDBR-02 的诱变育种
• 4.2 测定方法的选择
• 4.2.1 定性分析
• 4.2.2 定量分析
• 4.3 发酵条件优化
• 4.4 工作设想
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文