四川泡菜中产γ-氨基丁酸植物乳杆菌BC114发酵条件优化

为拓展产γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)微生物资源,以四川泡菜为分离源,从中分离具有产GABA能力的乳酸菌,并对其进行发酵条件优化。通过高效液相色谱法对筛选到的GABA菌株进行表达能力评估发现,菌株BC114在含10 g/L L-谷氨酸钠的MRS培养基于37℃发酵48 h后,发酵液中GABA质量浓度为1.72 g/L。以MRS培养基为基础培养基,采用单因素试验和响应面中心组合试验设计对发酵条件进行优化,得到最适培养基组成为葡萄糖15 g/L、牛肉膏10 g/L、蛋白胨10 g/L、酵母膏5 g/L、柠檬酸三铵2 g/L、K_2HPO_41.50g/L、L-谷氨酸钠17 g/L、乙酸钠5 g/L、MnSO_40.05 g/L、Mg SO40.10 g/L、吐温-80 1 m L/L;培养条件为pH 5.50、发酵温度37℃、发酵时间80 h、接种量4%。在此优化条件下,植物乳杆菌BC114产GABA能力达到3.82 g/L,较优化前提高了2.22倍。

1株产γ-氨基丁酸植物乳杆菌谷氨酸脱羧酶基因的克隆与表达

以1株产γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)BC114谷氨酸脱羧酶为研究对象,通过聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)技术获得该酶基因,对其进行生物信息学分析,并转入大肠杆菌BL21(DE3)中实现异源表达。采用实时荧光定量PCR、聚丙烯酰胺凝胶电泳和高效液相色谱分别测定重组菌不同发酵时间点谷氨酸脱羧酶基因的表达量、蛋白表达量以及产GABA能力。结果表明:植物乳杆菌中谷氨酸脱羧酶基因大小为1 410 bp,编码469个氨基酸,蛋白二级结构由α-螺旋(32.2%)、β-折叠(11.5%)和无规则卷曲(56.3%)构成,完成了该酶的三维结构同源建模;成功构建了重组谷氨酸脱羧酶大肠杆菌,谷氨酸脱羧酶基因在诱导6 h相对表达量最大,而蛋白表达量较基因在转录水平表达量有一定滞后,在8 h达最大值,此时GABA产量也达最高,为2 387 mg/L。