一种从富含γ-氨基丁酸的发酵液中制备粉状γ-氨基丁酸的方法技术

本发明专利技术公开了一种新型的γ‑氨基丁酸(GABA)制备方法。本发明专利技术属于生物技术领域，特别属于微生物发酵产物提取领域，是一种从富含γ‑氨基丁酸的发酵液中制备粉状γ‑氨基丁酸的方法。本发明专利技术的特征是以短乳杆菌(Lactobacillus brevis)CGMCC No.3414为发酵菌株，将得到的发酵液经过固液分离、脱色、除盐等多步处理后，利用喷雾干燥技术进行制粉，研究不同工艺参数对发酵液喷雾干燥速率和产品品质的影响，通过单因素与响应面实验优化获得最佳喷雾干燥工艺，此方法与传统的GABA提取方法相比较，减少了环境污染，提高了生产效率与生产安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种从富含γ-氨基丁酸的发酵液中制备粉状γ-氨基丁酸的方法
本专利技术属于生物
，特别属于微生物发酵产物提取领域，是一种从富含γ-氨基丁酸的发酵液中制备粉状γ-氨基丁酸的方法。
技术介绍
γ-氨基丁酸(γ-aminobutyricacid，GABA)是一种普遍存在于动植物和微生物体内的非蛋白质天然氨基酸。在哺乳动物体内GABA几乎只作用于神经系统，是中枢神经系统内最重要的抑制性氨基酸递质，大约有30％的中枢神经突触以它为介质。GABA具有多种生理功能，主要有调节血压与心率、改善肝脏和肾脏功能、抗衰老、抗癫痫、调节激素分泌等，因此，它既可以作为一种药效良好的药物，又可以被视为具有保健功能的新型功能因子，广泛应用于食品和医疗卫生行业。由于GABA在水中的溶解度非常大，且受温度的影响较小，所以仅采用降温或者蒸发处理很难结晶出来，在实际操作中可以考虑加入有机溶剂的方法来促进其晶体的形成。因此，现存的GABA精制工艺主要为乙醇辅助结晶法，即加入乙醇降低GABA溶解度，利用旋转蒸发仪使GABA结晶析出，但是这种方法花费时间长，效率低下，乙醇用量大，安全隐患大，不适合大规模批量精制GABA。喷雾干燥工艺由于在物料干燥过程中具有受热时间短、料温低和生理活性物质活性损失小等特点被广泛应用于多种热敏性物质的干燥，除此之外，喷雾干燥后的粉末颗粒度小而均匀，具有良好的分散性和速溶性。
技术实现思路
本专利技术目的是克服现有的乙醇辅助结晶法的不足，提出一种新型的GABA制备技术，旨在减少环境污染，提高生产效率，为GABA的工业化生产提供技术支持。本专利技术的另一个目的是对喷雾干燥的各项参数利用响应面法进行优化，公布了最佳的喷雾干燥工艺提取GABA的最佳参数。具体步骤如下：1)在无菌条件下接种一环活化好的短乳杆菌(Lactobacillusbrevis)CGMCCNo.3414培养基斜面菌苔于装有40mL种子培养基的250mL三角瓶中，30℃静置培养8～16h；取培养后的种子悬液按10％(V/V)的接种量接种到装有40mL发酵培养基的250mL三角瓶中，30℃静置培养发酵8～16h后补加50～150g/L谷氨酸钠，继续发酵培养60h。其中种子培养基：蛋白胨5～10g/L，酵母浸粉5～10g/L，葡萄糖10～15g/L，乙酸钠2～5g/L，柠檬酸铵1～2g/L，硫酸锰0.05～1g/L，硫酸镁0.2～1g/L，吐温-801～5mL，pH自然。发酵培养基：蔗糖35～50g/L，酵母浸粉30～50g/L，谷氨酸钠50～100g/L，乙酸钠2～5g/L，磷酸氢二钾2～5g/L，硫酸镁0.2～1.0g/L，硫酸铵0.2～1.0g/L，柠檬酸5～10g/L，β-甘油磷酸钠0.1～0.5g/L，精氨酸0.001～0.01g/L，硫酸锌0.1～0.5g/L，维生素B15～10mg/L，维生素B55～10mg/L，维生素B65～10mg/L，pH4.5。2)将发酵液通过8000r/min离心5min，除去发酵液中菌体3)采用DA201-CII大孔吸附树脂脱色，在室温环境下，在室温环境下，将去除菌体的发酵上清液调节pH为4.5，以1～4BV/h的流速动态上柱脱色，上样处理体积为3～6BV，脱色处理后对树脂床以1～3BV/h的流速冲洗1～3BV体积量的蒸馏水。4)将脱色后的脱色液在pH4.0、空间流速为1～3BV/h的条件下采用D001大孔强酸性苯乙烯阳离子交换树脂动态吸附，上样1～3BV后用1～3BV的1mol/L氨水洗脱。利用单因素实验对喷雾干燥的8个因素：助干剂种类、进风温度、料液流速、喷雾压力、助干剂添加量、固形物质量分数、撞针执行时间、撞针间隔时间等参数进行确定，然后综合单因素实验结果，本专利技术根据Box-Benhnken中心组合试验设计原理，选取对喷雾干燥结果影响最大的进风温度、喷雾压力和助干剂添加量为实验因素，以最终产品得率以及综合评分为响应值，进行3因素3水平响应面分析试验。优化GABA发酵液的喷雾干燥工艺条件。如无特殊说明，本专利技术中的各原料均可通过市售购买获得，本专利技术中所用的设备可采用所属领域中的常规设备或参照所属领域的现有技术进行。与现有技术相比较，本专利技术具有如下有益效果：喷雾干燥后的粉末颗粒度小而均匀，具有良好的分散性和速溶性，此方法与传统的GABA提取方法相比较，减少了环境污染，提高了生产效率与生产安全性。。附图说明图1不同种类的助干剂对喷雾干燥效果的影响图2不同进风温度对喷雾干燥效果的影响图3不同进料速度对喷雾干燥效果的影响图4不同喷雾压力对喷雾干燥效果的影响图5不同麦芽糊精添加量对喷雾干燥效果的影响图6不同固形物含量对喷雾干燥效果的影响图7不同撞针间隔时间对喷雾干燥效果的影响图8不同撞针执行时间对喷雾干燥效果的影响具体实施方式下面对本专利技术的实施例做详细说明，这里所述实施例的方案，不限于本专利技术，本领域的专业人员按照本专利技术的精神可以对其进行改进和变化，所述的这些改进和变化都应视为在本专利技术的范围内，本专利技术的范围和实质由权利要求来限定。实施例1分别对助干剂种类、进风温度、料液流速、喷雾压力、助干剂添加量、固形物质量分数、撞针执行时间、撞针间隔时间等8个因素进行单因素实验，研究各因素变化对喷雾干燥效果的影响。将初始试验条件固定为进风温度130℃，料液流速600mL/min，喷雾压力0.4MPa，撞针执行时间3s，撞针间隔时间3s，助干剂添加量35％，固形物质量分数3.5％，分别将进风温度改变为120、130、140、150、160℃，料液流速改变为600、700、800、900、1000mL/min，喷雾压力改变为0.25、0.3、0.35、0.4、0.45MPa，助干剂添加量改变为20、25、30、35、40％，固形物质量分数改变为2.0、2.5、3.0、3.5、4.0％，撞针执行时间与撞针间隔时间分别改变为2、3、4、5、6s，进行喷雾干燥，结果以GABA的集粉率和产物的综合评分进行综合评定。根据图1得到最佳的助干剂为麦芽糊精，由图2～图8可知，当进风温度为130℃、料液流速为700mL、喷雾压力为0.35MPa、麦芽糊精添加量为30％，固形物含量为4.5％、撞针间隔时间为3s、撞针执行时间为3s时，喷雾干燥效果达到最优。综合评分标准选择10名相关人员组成评价小组，确定色泽、质感、气味和黏壁情况为GABA发酵液喷雾干燥产品感官评定的4个指标。将各试验结果4项指标的分值相加，即为各试验方案的感官评价分值。具体评价标准及分值见表1。表1综合评分标准实施例2综合单因素试验结果，本实验根据Box-Benhnken中心组合试验设计原理，选取对喷雾干燥结果影响最大的进风温度、喷雾压力和助干剂添加量为实验因素，以最终产品得率以及综合评分为响应值，进行3因素3水平响应面分析本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从富含γ-氨基丁酸的发酵液中制备粉状γ-氨基丁酸的方法，其特征在于按如下步骤进行：/n(1)发酵液的制备/n(2)发酵液的固液分离/n(3)脱色/n(4)除盐/n(5)利用喷雾干燥技术制粉/n

【技术特征摘要】
1.一种从富含γ-氨基丁酸的发酵液中制备粉状γ-氨基丁酸的方法，其特征在于按如下步骤进行：
(1)发酵液的制备
(2)发酵液的固液分离
(3)脱色
(4)除盐
(5)利用喷雾干燥技术制粉


2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述步骤(1)中发酵液的制备为：在无菌条件下接种一环活化好的短乳杆菌(Lactobacillusbrevis)CGMCCNo.3414培养基斜面菌苔于装有40mL种子培养基的250mL三角瓶中，30℃静置培养12h；取培养后的种子悬液按10％(V/V)的接种量接种到装有40mL发酵培养基的250mL三角瓶中，30℃静置培养发酵8～16h后补加50～150g/L谷氨酸钠，继续发酵培养48～72h。


3.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述步骤(2)中将发酵液通过8000r/min离心5min，去除...

【专利技术属性】
技术研发人员：高强，马文彦，谭新琦，安娅，朱燕，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：天津;12