固定化Streptococcus salivarius subsp.thermophilus Y-2制备γ-氨基丁酸的研究

摘要

γ-氨基丁酸（GABA）是哺乳动物中枢神经系统重要的抑制性神经递质，具有调节血压、治疗癫痫、镇静安神、增强记忆力、控制哮喘、促进生殖、活化肾肝功能等多种生理活性。利用食品安全级微生物乳酸菌发酵生产GABA已成为近年来的研究热点，但细胞固定化技术在这一方面的应用很少。本文系统地研究了采用海藻酸钙包埋唾液链球菌嗜热亚种（Streptococcus salivarius subsp.thermophilus）Y-2转化谷氨酸单钠盐（MSG）生产GABA的过程。论文的主要研究内容和结论如下：
　　 1.选取大孔树脂、海藻酸钙、卡拉胶和明胶四种材料作为研究对象，通过对固定化后酶活回收率、载体机械强度和操作稳定性等因素进行考察，最终确定海藻酸钙为固定化细胞的载体材料。
　　 2.首先对海藻酸钠浓度，CaCl2浓度，菌体浓度和颗粒平均直径进行了单因素考察，在单因素实验结果的基础上，进一步通过正交实验得到海藻酸钙固定化细胞的最优条件为：海藻酸钠浓度2％，CaCl2浓度16％，菌体浓度20％，颗粒平均直径1.64mm。
　　 3.通过考察反应温度、反应pH、表面活性剂、底物溶液CaCl2添加量和底物浓度等因素对Streptococcus salivarius subsp.thermophilus Y-2固定化细胞转化生产GABA的影响，获得了反应体系的最佳组成为CaCl21.25％，Triton X-1000.1％（V/V）和MSG40mM。当该体系在40℃、pH3.8的最适转化条件下转化11h后，转化液GABA浓度达到了2.79g/L，摩尔转化率为66.57％。
　　 4.通过比较两种高径比不同的填充床反应器和底物溶液流速对转化反应转化率的影响，选择Φ17mm×106mm（H/D=6.2）的填充柱进行后续实验，确定底物溶液流速为5mL/h。进行了填充床反应器连续制备GABA的研究，研究表明填充床反应器具有较强的底物连续转化能力，持续反应192h，GABA平均产量为2.2g/L。

目录

文摘

英文文摘

表格索引

图形索引

第一章 文献综述

1 GABA的结构和性质

2 GABA的生理功能

2.1 抑制性神经递质

2.2 心血管调节作用

2.3 抗焦虑

2.4 促进睡眠,增强记忆力

2.5 对精神病的预防和治疗作用

2.6 抗衰老的作用

2.7 促进生殖的作用

2.8 其他功能

3 GABA生产制备

3.1 化学合成法

3.2 植物富集法

3.3 微生物发酵法

4 微生物谷氨酸脱羧酶的研究概况

5 固定化细胞技术

5.1 固定化技术概述

5.2 固定化细胞的制备方法

5.3 固定化细胞常用的生物反应器

6 本研究的主要内容

参考文献

第二章 固定化唾液链球菌嗜热亚种Y-2方法的研究

1 材料和方法

1.1 主要实验材料

1.2 实验方法

2 结果与讨论

2.1 S.salivarius subsp.thermophilus Y-2生长曲线

2.2 大孔树脂固定化菌株Y-2的研究

2.3 几种包埋方法的比较

3 本章小结

参考文献

第三章 唾液链球菌嗜热亚种Y-2固定化条件研究

1 材料和方法

1.1 主要实验材料

1.2 实验方法

2 结果与讨论

2.1 海藻酸钠浓度对固定化细胞GAD的影响

2.2 CaCl2浓度对固定化细胞GAD的影响

2.3 菌体包埋量对固定化细胞GAD的影响

2.4 凝胶颗粒大小对固定化细胞GAD的影响

2.5 固定化细胞GAD活力稳定性实验

2.6 正交实验优化海藻酸钙固定化细胞方法

3 本章小结

参考文献

第四章 唾液链球菌嗜热亚种Y-2固定化细胞性质的研究

1 材料和方法

1.1 主要实验材料

1.2 实验方法

2 结果与讨论

2.1 温度对细胞转化反应中GAD活性的影响

2.2 温度对固定化细胞GAD稳定性的影响

2.3 pH对细胞转化反应中GAD活性的影响

2.4 pH对固定化细胞GAD稳定性的影响

2.5 表面活性剂对固定化细胞GAD活性的影响

2.6 底物溶液中CaCl2添加量对固定化细胞GAD活性的影响

2.7 底物浓度对固定化细胞GAD活性的影响

3 本章小结

参考文献

第五章 填充床反应器连续制备γ-氨基丁酸的研究

1 材料和方法

1.1 主要实验材料

1.2 实验方法

2 结果与讨论

2.1 填充床反应器高径比(H/D)的选择

2.2 底物溶液流速对填充床反应器转化能力的影响

2.3 填充床反应器连续制备GABA的研究

3.本章小结

参考文献

全文结论

全文创新点

致谢

硕士学习期间发表的论文