产γ-氨基丁酸乳酸菌筛选及与红曲霉混合发酵工艺研究

论文摘要

γ-氨基丁酸（gamma-Aminobutyric acid,GABA）,CAS号:56-12-2,分子式:C4H9NO2,分子质量:103.12,熔点:197-204℃,是一种分布十分广泛的天然活性成分,是一种高效的抑制性神经递质,具有降血压、治疗癫痫、安神、保肝护肾和延缓衰老等多种功效。本研究确定了一种能够精确测定GABA的方法——OPA-HPLC法,该法以OPA作为衍生剂,在335nm波长条件下用紫外检测器进行检测,具有良好的检出效果和精确性。从甜酒酿、酸奶等材料中分离得到一株相对高产GABA的乳酸菌（Lactic Acid Bacteria,LAB）菌株,经鉴定为植物性乳酸杆菌（Lactobacillus planetarium）并命名为Lac.1。利用单因素试验和正交试验设计进行培养基优化。结果表明,在30℃,培养基组成为:蛋白胨7.5 g/ l（0.75%）,酵母膏7.5 g/ l（0.75%）,葡萄糖22.5 g/ l（2.25%）,丁二酸钠7.5 g/ l（0.75%）,L-MSG1.5g/l,Vb6 0.2g/l,pH 6.0～6.5的条件下,Lac.1产GABA能力达1.823g/l,比优化之前提高了近6.24倍。对红曲霉SM048与Lac.1进行混合发酵工艺研究后发现,红曲霉与乳杆菌在发酵产GABA的过程有比较明显的协同作用。大量的乳酸菌存在会导致红曲霉生长十分缓慢,因而不宜采用同时接种的方式进行混合发酵。活性及失活的SM048菌丝体或其上清液对Lac.1产GABA都有不同程度的促进作用,而其中活性菌丝体作用效果最明显;装液量50ml/250ml摇瓶,pH4-4.5,30℃的条件下,在TYG培养基中添加2g红曲霉活性菌丝体将大大提高GABA生产能力,提高幅度达到62.5%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 ?-氨基丁酸（GABA）概述.
• 1.2 GABA 的生理活性
• 1.2.1 重要的神经递质
• 1.2.2 降血压作用
• 1.2.3 GABA 与诸多疾病相关
• 1.3 GABA 的分布及制备途径
• 1.3.1 GABA 形成机理
• 1.3.2 GABA 的自然分布
• 1.3.3 制备
• 1.3.4 影响GABA 富集的因素
• 1.3.4.1 温度
• 1.3.4.2 缺氧条件
• 1.3.4.3 pH
• 2+'>1.3.4.4 Ca²⁺
• 1.3.4.5 底物
• 1.4 GABA 相关食品的种类及其在食品工业中的应用
• 1.4.1 利用粮食加工副产品制备的GABA 添加剂
• 1.4.2 发酵法生物合成的GABA 添加剂
• 1.4.3 富含GABA 的乳制品
• 1.4.4 国内外研究现状及前景展望
• 1.5 红曲霉概述
• 1.5.1 红曲霉的分类
• 1.5.2 红曲霉生理特性
• 1.6 红曲的生理功能
• 1.6.1 心血管疾病的预防和治疗领域
• 1.6.2 其他主要功能
• 1.7 乳酸菌概述
• 1.7.1 乳酸菌的生理功能
• 1.7.2 乳酸菌的应用
• 1.7.3 现在乳酸菌的研究方向
• 本章小结
• 研究思路
• 课题创新点和拟解决的关键问题
• 参考文献
• 第二章 γ-氨基丁酸检测方法探索
• 2.1 前言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 发酵液预处理方法
• 2.2.2 茚三酮法
• 2.2.3 OPA-HPLC 法
• 2.2.4 绘制标准曲线
• 2.2.5 确定OPA-HPLC 法回收率和精确度
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 纸层析法结果
• 2.3.2 全波长扫描结果
• 2.3.3 OPA-HPLC 法绘制标准曲线
• 2.3.4 OPA-HPLC 法回收率和精确度
• 2.4 其他氨基酸检测方法介绍
• 2.4.1 离子交换色谱-积分脉冲安培法（HPAEC-IPAD）
• 2.4.2 气相色谱法（GC）
• 2.4.3 质谱法（GC/MS）
• 2.4.4 毛细管电泳法（Capillary electrophoresis，CE）
• 2.4.5 蒸发光散射检测技术[15]
• 本章小结
• 参考文献
• 第三章 高产?-氨基丁酸乳酸菌筛选及鉴定
• 3.1 前言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 培养基
• 3.2.2 出发菌株的分离筛选
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 分离乳酸菌的形态特征
• 3.3.2 纸层析法定性分析乳酸菌产GABA 结果
• 3.3.3 OPA-HPLC 法定量分析乳酸菌产GABA 结果
• 3.3.4 相对高产GABA 乳酸菌的鉴定结果
• 3.3.5 生长曲线绘制及菌种保藏
• 本章小结
• 参考文献
• 第四章 乳酸菌发酵产?-氨基丁酸工艺条件探索及优化
• 4.1 前言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 培养方法
• 4.2.2 发酵液样品处理方法
• 4.2.3 单因素优化实验—碳源
• 4.2.4 单因素优化实验—氮源
• 4.2.5 正交试验
• 4.2.6 GABA 前体物—L-MSG 添加量对GABA 产量的影响
• 4.2.7 Vb6 添加量对GABA 产量的影响
• 4.2.8 初始pH、温度对GABA 产量的影响[7]
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 单因素优化实验—碳源
• 4.3.2 单因素优化实验—氮源
• 4.3.3 正交试验结果
• 4.3.4 L-MSG 添加量对GABA 产量的影响
• 4.3.5 Vb6 添加量对GABA 产量的影响
• 4.3.6 pH、温度及最佳发酵时间的优化
• 4.3.7 绘制生长曲线和GABA 积累曲线
• 本章小结
• 参考文献
• 第五章 乳酸菌与红曲霉混合发酵产?-氨基丁酸工艺研究
• 5.1 前言
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 培养方法
• 5.2.2 GABA 检测方法
• 5.2.3 乳酸菌Lac.1 与红曲霉SM048 分段培养
• 5.2.4 SM048 活性菌体添加量对Lac.1 产GABA 的影响
• 5.2.5 SM048 灭活后菌体添加量对Lac.1 产GABA 的影响
• 5.2.6 SM048 发酵液上清对Lac.1 产GABA 的影响
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 产GABA 红曲菌株筛选
• 5.3.2 SM048 与Lac.1 混合培养实验
• 5.3.3 SM048 未灭活菌体添加量对Lac.1 产GABA 的影响
• 5.3.4 SM048 灭活后菌体添加量对Lac.1 产GABA 的影响
• 5.3.5 SM048 发酵液上清对Lac.1 产GABA 的影响
• 5.3.6 最佳发酵pH 和温度的确定
• 本章小结
• 参考文献
• 第六章 3L 发酵罐中Lac.1 发酵产?-氨基丁酸研究
• 6.1 前言
• 6.2 材料与方法
• 6.2.1 检测方法
• 6.3 结果与讨论
• 本章小结
• 结论与展望
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文
• 附录1：实验所用试剂
• 附录2：实验所用仪器设备