一种通过新鲜果蔬汁发酵制备γ-氨基丁酸的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种Y-氨基丁酸的制备方法，特别涉及一种通过新鲜果蔬汁发酵制 备Y-氨基丁酸的方法。
【背景技术】
[0002] Y -氨基丁酸（Y-AminobutyriC acid,简称 GABA,又名 4-氨基丁酸、Y -氨酪 酸），分子式为C4H9NO2，相对分子量103. 2。GABA是一种白色或近白色结晶性粉末，极易溶 于水，微溶于热乙醇，不溶于冷乙醇、苯、乙醚，熔点（mp) :203?204°C (分解），熔化分解成 吡咯烷酮和水。
[0003] GABA是已知的多种作为神经递质的化学物质中的一种，是重要的脑内抑制性递 质。全脑1/3的突触以GABA作为递质。对GABA敏感的神经元特别集中于丘脑、下丘脑和 枕叶皮层等脑结构中。GABA在一些因神经活动抑制而引起的病理心理中具有重要作用。这 种递质在脑内的浓度变低，病人就会体验到过强的神经活动出现，如焦虑情绪等。焦虑症通 常用苯二氮卓类药物治疗，如安定剂或Xanax可以提高GABA活性。苯二氮卓类药物并不直 接附着于GABA受体，而是使GABA更有效地与突触后受体分子结合。
[0004] GABA的制备方法 制备GABA的方法主要有化学合成法和生物合成法两大类，其中生物合成法又包括植 物富集法和微生物发酵法两种。
[0005] GABA的化学合成已有百余年历史，主要是以邻苯二甲酰亚氨钾和Y-氯丁氰在强 烈条件下（180°C)反应，产物与浓硫酸一起回流，再经过结晶提纯而得。另一种方法是通过 吡咯烷酮经氢氧化钙、碳酸氢铵水解制得。总的来说，化学合成法制备GABA由于在生产工 艺中使用了一些腐蚀性较强的溶剂，反应条件剧烈，存在极大的安全隐患，因此不能应用到 食品加工生产中。
[0006] 生物法合成GABA是利用生物体内的谷氨酸脱羧酶作为催化剂，将L-谷氨酸或 其钠盐α-脱羧生成 Y-氨基丁酸。现有GABA的生物合成大多采用乳酸菌发酵法：如CN 102108370Α的发明公开了一种利用乳酸菌生产Y-氨基丁酸的半连续发酵方法：将乳酸 菌接种到MRSG培养基中，然后采用分段添加底物、分段控温和分段控氧的方式进行发酵， Y-氨基丁酸的产量可达到13. 1-38. 7g/L。CN 102626138Α的发明公开了一种Y-氨基丁 酸的褐色发酵乳基料及其制备方法：在原料乳中加入l〇g/L谷氨酸钠，以I X 106cfu/mL的 接种量接种乳酸菌发酵剂，发酵72h后γ -氨基丁酸的产量> 4g/L。CN102754782A的发明 公开了一种利用植物乳杆菌为发酵菌株，以果蔬为基本原料，通过代谢控制厌氧发酵与喷 雾干燥，得到果蔬发酵液，所含GABA和乳杆菌活菌数含量高，GABA达6. 9g/L以上，活菌数达 5X 109cfu/ml以上，果蔬粉的收率为8%?20%。现有通过乳酸菌发酵生产GABA存在的重 大缺点为：乳酸菌发酵是在乳酸菌菌体増殖的过程中进行的，因此发酵需要添加特定的碳 源和氮源，以及各种生长促进剂；生产周期长，工艺复杂，生产成本较高。同時，发酵結束后， 未利用的碳源和氮源会残留在发酵液中，且乳酸菌在发酵过程中所产生的大量代谢产物也 混杂在发酵液中，使得后续GABA的分离纯化十分困难。
[0007]
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于提供一种通过新鲜果蔬汁发酵制备Y-氨基丁酸的方法。该方 法所使用的原料全部为普通的食品素材，产品安全性高；在发酵过程中，酵母菌体基本上不 增殖，无需添加額外的碳源、氮源、及各种生长促进剂，发酵液成分単純，分离精制容易；生 产周期短，操作简单易行，生产成本低，适合大规模工业化生产；Y -氨基丁酸产量高。
[0009] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 一种通过新鲜果蔬汁发酵制备Y-氨基丁酸的方法，所述方法包括如下步骤： (1) 将新鲜果蔬洗净之后，按新鲜果蔬：纯净水=1:1?5的比例混合打浆得果蔬汁； (2) 选择以下之一的配方发酵制备Y-氨基丁酸： 配方一、按照重量百分比计，各组分组成为：果蔬汁10?50%，味精0. 1?3. 0%，干燥 酵母菌体0. 1?3. 0 %，余量为水； 配方二、按照重量百分比计，各组分组成为：果蔬汁10?50%，味精0. 1?3. 0%，干燥 酵母菌体0. 1?3.0%，葡萄糖0.5?5.0%，余量为水； 配方三、按照重量百分比计，各组分组成为：果蔬汁10?50 %，味精0. 1?3. 0 %，余量 为水； 发酵过程控制温度为10?50°C，pH 3?7,发酵时间6?48小时。
[0010] 发明人经过长期研究发现，将南瓜、猕猴桃等形成的果蔬汁与味精、酵母联合作用 后，能起到显著的协同增效作用，从而大大提高GABA的产量。酵母发酵后发酵液中杂质少， 后续GABA分离纯化容易。
[0011] 作为优选，所述配方一的果蔬汁的果蔬原料为南瓜、猕猴桃、香蕉、哈密瓜或辣椒。
[0012] 作为优选，所述配方二的果蔬汁的果蔬原料为南瓜、猕猴桃、香蕉、哈密瓜或辣椒。
[0013] 作为优选，所述配方三的果蔬汁的果蔬原料为南瓜、香蕉、橙、哈密瓜、茄子、菠菜 或辣椒。
[0014] 作为优选，发酵过程中连续通入空气。
[0015] 作为优选，空气的通入量为0· 1?0· 5V/V(即每min的空气通入体积与发酵液全 体积之比值）。
[0016] 作为优选，发酵过程控制温度为20?37°C，pH 5-6。
[0017] 作为优选，发酵时间为20?24小时。
[0018] 本发明的有益效果是：所使用的原料只有果蔬汁、味精、酵母、葡萄糖等4种，且都 是通常的食品成分，安全性高；在发酵过程中，酵母菌体基本上不増殖，无需添加額外的碳 源、氮源、及各种生长促进剂，发酵液成分単純，分离精制容易；生产周期短，生产成本低，简 单易行，适合于大规模工业化生产；Y -氨基丁酸产量高。
【附图说明】
[0019] 图1是不同发酵温度对发酵反应生成GABA能力的差异比图。
【具体实施方式】
[0020] 下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
[0021] 本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。 下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
[0022] 本发明实施例中的％均为重量百分比，发酵反应液不足部分都以水补足。
[0023] 实施例1 :使用成熟的新鲜锦粟南瓜作为发酵原料，按南瓜：纯净水=1:1的比例 磨碎打浆后备用。往灭菌后的10升发酵罐中注入含有葡萄糖3 %、味精1. 5 %、新鲜锦粟南 瓜汁40%、及面包酵母（安琪酵母股份有限公司的市售商品、系水分含量低于5%的干酵 母、以下同）〇. 5%浓度的发酵反应液7, 000g，并设定发酵温度为37°C，反应p