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γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,简称为GABA)是一种广泛存在于动植物和微生物体内的非蛋白质氨基酸。GABA具有降低血压、镇静安神、治疗癫痫、促进生殖、控制哮喘、调节激素分泌、活化肝肾、增强记忆等多种生理功能,因而GABA在食品、药品行业具有广泛的应用前景。本文以前期筛选获得的一株高效转化L-谷氨酸(L-Glu)为GABA的短乳杆菌(Lactobacillus brevis)TCCC 13007为供试菌株,对其种子培养条件、发酵培养基以及其全细胞转化条件在摇瓶水平上进行了优化,并在此基础上对全细胞转化液中GABA的分离纯化进行了初步探索。1.确定了种子的最佳培养条件为:培养温度30℃,种子液初始pH 6.5,摇床转速 50r/min,种龄 10～12h。2.通过单因素实验、Plackett-Burman设计和Box-Behnken响应曲面法进行响应面分析,确定了最佳的培养基组分(g/L):蔗糖35,酵母粉30,L-谷氨酸钠50,乙酸钠 2,K2HP04 2,MgSO4 0.2,(NH4)2SO4 0.2,柠檬酸 8.69,NaCl 0.3,赖氨酸 0.015,VB5 6.14 mg/L,VB1 6.0 mg/L,VB6 5 mg/L,Zn2+0.80 mmol/L。在此优化条件下,GABA摇瓶产量达到了 67.42 g/L,相比原始发酵培养基,GABA产量提高了 12%。通过发酵罐验证,优化后培养基比原始培养基GABA产量提高了 15.84%。3.建立了转化反应方程。表明在低底物浓度(0<S<80 g/L)范围内,短乳杆菌休止细胞转化遵循经典的米氏方程,确定了最佳转化条件:培养48 h的菌体细胞,洗涤后悬浮于pH 4.5、0.6 mol/L的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液(内含240 g/L谷氨酸钠、80 g/L谷氨酸、0.1 mmol/LPLP、1.5 mmol/LMg2+、0.1%Tween-80、50 g/L 湿菌体),此反应体系在45℃、180 r/min下反应12 h,转化液中GABA含量达到了 202.18 g/L,摩尔转化率为99.43%。4.对GABA全细胞转化液的脱色条件进行了研究。确定了 420 nm为转化液中色素的最佳吸收波长,并考察了脱色温度、脱色时间、转化液pH和活性炭粉添加量对转化液脱色效果的影响。在单因素基础上进行了正交实验分析,确定了最佳脱色工艺条件:脱色温度70℃、转化液pH 6.0、活性炭粉用量1.0%(w/v)、脱色30 min。GABA转化液的脱色率为97.75%,GABA保留率为97.36%。5.对GABA结晶工艺进行了初步探究,建立一种简单有效的分离纯化GABA的工艺,最后测得整个提取工艺流程的回收率为83.33%,GABA晶体纯度达到97.76%。