【摘 要】
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γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid,GABA）是哺乳动物神经系统中重要的抑制性神经递质,具有多种生理功能。GABA主要由三羧酸循环中的L-谷氨酸（L-Glu）催化脱羧反应而来。在工业上微生物生产GABA一般使用大肠杆菌等工程菌,大肠杆菌生产GABA产量较高但在安全卫生方面存在隐患。而酵母菌因有高安全性、谷氨酸脱羧酶（GAD）活性并且具有优异的营养价值和经济效益,是微生物发酵生产G
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γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid,GABA）是哺乳动物神经系统中重要的抑制性神经递质,具有多种生理功能。GABA主要由三羧酸循环中的L-谷氨酸（L-Glu）催化脱羧反应而来。在工业上微生物生产GABA一般使用大肠杆菌等工程菌,大肠杆菌生产GABA产量较高但在安全卫生方面存在隐患。而酵母菌因有高安全性、谷氨酸脱羧酶（GAD）活性并且具有优异的营养价值和经济效益,是微生物发酵生产GABA的理想菌株,目前对酵母菌发酵生产GABA的研究比较少,因此本文提供了选育酵母菌高产GABA的方法和经验。本研究以筛选出的酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）W8和W66作为出发菌株,分别进行紫外和亚硝基胍（NTG）诱变,将诱变后的突变菌株作为亲本进行原生质体融合,成功选育出一株高产GABA的酵母菌,对其进行发酵培养基和条件优化试验,确定最佳发酵培养基的组成和发酵条件来进一步提升GABA的产量。主要试验结果如下:1.初始的酿酒酵母菌的筛选。由吉林农业大学发酵工程实验室保存的酿酒酵母W1-W80以GABA的产量作为指标进行初步的筛选。成功筛选出长势良好,遗传稳定的菌株W8和W66。W8的GABA产量为1.045 g/L,菌株W66的GABA产量为1.114 g/L。2.菌株的诱变。先对菌株W8和W66分别进行紫外诱变,筛选获得W8-UV15的GABA产量为1.506 g/L以及W66-UV11的GABA产量为1.523 g/L。后续分别进行NTG化学诱变,菌株W8-UV15经NTG诱变后获得高产GABA菌株W8-UV15-NTG7（简称C7）,其GABA产量为2.015 g/L。菌株W66-UV11经NTG诱变后获得高产GABA菌株W66-UV11-NTG14（简称S14）,其GABA产量为2.098 g/L,菌株C7和S14产GABA遗传稳定。两株突变菌株较初始菌株提升了0.9倍左右。3.原生质体融合。以诱变获得的正向突变菌株C7和S14作为亲本进行原生质体融合,获得了GABA产量最高的菌株R5,其γ-氨基丁酸最高产量达到3.496 g/L,并且GABA的产量遗传稳定。菌株R5较初始菌株提升了2.34倍左右。4.发酵培养基的组成和条件优化。确定原生质体融合之后获得的新菌株R5最佳生产GABA的发酵培养基组成为葡萄糖29 g/L,蛋白胨31 g/L,L-谷氨酸钠（L-MSG）11 g/L,磷酸吡哆醛（PLP）0.30 mmol/L,KH2PO4 0.50 g/L,Na NO3 3.00 g/L,KCl 0.50 g/L,Fe SO4·7H2O 0.01 g/L。在此发酵培养基下,菌株R5 GABA产量为4.515 g/L,较初始菌株提升了3.32倍。菌株R5最佳发酵条件为p H为4.5,接种量为3.0%,温度为28℃,摇床转速为175 r/min。在此条件下,GABA的产量达到5.097 g/L,较初始菌株提升了3.87倍。
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