樹(shù)脂吸附分離耦合固定化短乳桿菌生產(chǎn)GABA的研究.pdf

1、γ-氨基丁酸(GABA)是哺乳動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，具有鎮(zhèn)靜安神、促進(jìn)睡眠、增強(qiáng)記憶力、治療癲癇、降低血壓、控制哮喘、調(diào)節(jié)激素分泌、促進(jìn)生殖、腎肝功能活化等多種生理活性。利用食品安全級(jí)微生物乳酸菌發(fā)酵生產(chǎn)GABA已成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)，但細(xì)胞固定化技術(shù)在這一方面的應(yīng)用很少。 本文系統(tǒng)地研究了采用纖維素硫酸鈉(NaCS)-聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)微膠囊包埋短乳桿菌hjxj-01(Lactobacil

2、lusbrevishjxj-01)轉(zhuǎn)化L-谷氨酸鈉(L-MSG)生產(chǎn)GABA的過(guò)程，并探索了采用樹(shù)脂吸附的原位分離技術(shù)與發(fā)酵相耦合生產(chǎn)GABA的新工藝，旨在提高發(fā)酵液中GABA的濃度、轉(zhuǎn)化率及生產(chǎn)速率，降低產(chǎn)物對(duì)反應(yīng)的抑制作用，簡(jiǎn)化產(chǎn)物的后續(xù)分離步驟，實(shí)現(xiàn)菌體的重復(fù)利用和連續(xù)化生產(chǎn)。 對(duì)短乳桿菌hjxj-01進(jìn)行了游離培養(yǎng)，考察了pH值、底物濃度、葡萄糖濃度、溫度等因素對(duì)發(fā)酵的影響，確定了最優(yōu)發(fā)酵參數(shù)：培養(yǎng)溫度30℃，發(fā)酵液pH

3、恒定在4.0，底物L(fēng)-MSG73.3g/L，葡萄糖濃度20g/L，靜置培養(yǎng)5d。在此條件下，短乳桿菌濃度最高達(dá)到2.48g/L，發(fā)酵50h葡萄糖基本耗盡，此后GABA被大量合成。GABA最高產(chǎn)量達(dá)到41.3g/L。 研究了用于包埋短乳桿菌hjxj-01的NaCS-PDMDAAC微膠囊的制備條件及其性能。制備得到的NaCS-PDMDAAC微膠囊為微白色半透明球體，平均直徑2-82mm，機(jī)械強(qiáng)度良好，經(jīng)過(guò)多批培養(yǎng)，膠囊仍保持完整。N

4、aCS-PDMDAAC微膠囊與短乳桿菌hjxj-01有很好的生物相容性，L-MSG和葡萄糖等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)都可以順利的從溶液中擴(kuò)散進(jìn)入NaCS-PDMDAAAC微膠囊。 在搖瓶中進(jìn)行了短乳桿菌微囊化培養(yǎng)，確定了合適的發(fā)酵條件，并考察了微囊化培養(yǎng)對(duì)菌體生長(zhǎng)、底物消耗及產(chǎn)物生成的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與游離培養(yǎng)相比，微囊化培養(yǎng)促進(jìn)了短乳桿菌對(duì)底物L(fēng)-MSG和葡萄糖的利用速率，從而提高了囊內(nèi)短乳桿菌濃度及GABA的產(chǎn)量。微膠囊內(nèi)短乳桿菌最高濃度達(dá)

5、到21.9g/L，約為游離培養(yǎng)菌體濃度最大值的8倍；GABA最高產(chǎn)量達(dá)到50.1g/L。微囊化短乳桿菌具有良好的重復(fù)利用性，發(fā)酵進(jìn)行10批后對(duì)底物的轉(zhuǎn)化率仍在60％以上。 以生物反應(yīng)與分離耦合的集成化思路為指導(dǎo)，通過(guò)采用D001大孔強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂從反應(yīng)體系中交換分離GABA，建立了原位分離技術(shù)耦合固定化短乳桿菌催化合成GABA的新方法。 D001樹(shù)脂對(duì)GABA有很高的靜態(tài)交換容量，約為1.43mmol/gresin