γ-氨基丁酸（GABA）是一種天然存在的非蛋 白質氨基酸，具有降血壓、改善腦機能、增強記憶、 抗焦慮等生理功能（Kantachote 等，2016）。 GABA 作為飼料添加劑，能夠提高動物抗應激能力，改善 胴體品質和提高生產性能（汪祥燕等，2016)。 潘雪 梅等（2018）研究發現，GABA 可以緩解奶牛夏季 的熱應激， 提高奶牛免疫能力和機體的抗氧化能 力。Park 等（2015）研究結果表明，GABA 作為飼料 添加劑能顯著提高蛋雞的生產能力， 改善雞蛋品 質。

GABA 標準品、MRS 培養基和 谷氨酸鈉均購于北京酷來搏科技有限公司；苯酚、 硼酸、硼砂、次氯酸鈉、氫氧化鈉和無水乙醇均購 于國藥集團化學試劑有限公司； 保加利亞乳桿菌 ATCC 11842 保藏于江漢大學湖北省豆類 （蔬菜） 植物工程技術研究中心食品加工實驗室。

V-1600 紫外 可 見 分 光 光 度 計： 上海美譜達儀器有限公司；TG165 型離心機： 長沙平凡儀器儀表有限公司；HH-2 型水浴鍋：國華電器有限公司；SPX-150B-Z 型生化培養箱：上海博迅實業有限公司醫療設備廠。

菌 體 培養方法： 保加利亞乳桿菌 ATCC 11842 活化培 養基為 MRS 固體培養基，培養溫度為 30 ℃；保加 利亞 乳桿菌 ATCC 11842 生長 培養基 為 MRS 液 體培養基，接種量為 2%；生長液體培養基置于 50 mL 離心管， 裝液量為 48 mL， 調整液體培養基 pH，控制培養溫度，厭氧靜置培養，培養 36 h；每 個樣品重復 3 次。GABA 生物合成方法：在菌體生長液體培養基 中添加 0.25 g 谷氨酸鈉底物，調整液體培養基 pH， 控制培養溫度，生物轉化 48 h；每個樣品重復 3 次。 1.3.2 菌體生物量測定方法 定時取 0.5 mL 發 酵培養基，6000 r/min 離心 15 min， 棄上清液，用 0.5 mL 無菌水懸浮菌體， 在 600 nm 條件下測定 菌體光密度值（吳軍林等，2018）。 在 600 nm 波長 條件下，繪制菌體生物量與光密度的標準曲線，從 而計算出培養基中濕菌體的濃度。

乳酸菌生物轉化谷氨酸鈉生物合成 GABA 分 為兩個階段。 第一階段為乳酸菌的生長階段，在此 階段需要提供乳酸菌良好生長環境，使乳酸菌達到 最大的生物量； 第二階段是 GABA 的生物合成階 段，在此階段需要控制谷氨酸脫羧酶良好的活性環 境，谷氨酸鈉在谷氨酸脫羧酶的催化作用下生物合 成 GABA（Ttt 等，2014）。 Shi 等（2017）研究表明用短乳桿菌靜息細胞生物轉化谷氨酸生成 GABA 有 兩個關鍵的控制因素，一是 pH 控制在 4.5，二是溫 度控制在 45 ℃。 Peng 等（2013）研究結果也表明分 步控制溫度和 pH 條件，用短乳桿菌 CGMCC 1306 生物轉化谷氨酸能獲得良好的轉化效率。 因此，本 研究探索分兩階段分別控制菌株的生長和 GABA 的生物合成，以期提高 GABA 的產量。在菌株生長 36 h 時，pH 為 5、6、7、8、9 時的菌 體生物量分別為 11.60、17.10、15.58、 13.93、9.48 g/L。 pH 高于 9 時，菌株的生長受到顯著抑制。 pH 為 6 時菌株的生長最佳。終產物乳酸的積累是抑制乳酸 菌生長的重要原因，調節培養基初始 pH 會影響乳 酸菌生長。 閆征等（2003）研究表明，調節培養基初 始 pH，乳酸菌在 pH 6 和 pH 6.5 條件下，表現出較 好的生長。 楊靜等（2017）的研究結果也表明，乳酸 菌生長的最適 pH 為 5.5 ~ 7.0。溫度高于 45 ℃， 菌株生長受到明顯抑制。其中 35 ℃是菌株生長的 最佳溫度。王奎明（2007）研究結果表明，保加利亞 乳 桿 菌 在 MRS 培養 基 中 和 37 ℃條件 下 生 長 良 好。 培養基組分也會影響保加利亞乳桿菌的最適 培養溫度。曾少葵等（2017）以牡蠣酶解液為原料， 保加利亞乳桿菌的最適生長溫度為 40 ℃。

本試驗結果表明，對菌株生長和 GABA 生物合 成的 pH 和溫度進行兩階段分開控制， 能顯著提高 GABA 的產量。 菌株在初始 pH 6.0，溫度 35 ℃條件 下生長 36 h 后， 再調整發酵液 pH 至 8.0， 溫度 40 ℃，GABA 的產量達到 5.98 g/L。 優化后 GABA 的產 量較優化前 GABA 的產量提高 153.39%。



 

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