商业奶酪源乳酸菌介导的谷氨酸微生物转化合成γ-氨基丁酸（GABA）及其工艺优化研究

本文聚焦于从市售奶酪废料中筛选高效产γ-氨基丁酸（GABA）的乳酸菌，通过优化发酵条件（pH 6.5、0.5%谷氨酸、48小时培养）使Lacticaseibacillus casei ISL-7的GABA产量提升7.46倍至244±1.25 mM。研究揭示了Casamino acid对谷氨酸脱羧酶（GAD）活性（113.1 U/mL）的显著促进作用，并通过GC-MS验证产物，为功能性食品开发提供新策略。

　　

Highlight

本研究通过商业奶酪废料分离的乳酸菌实现谷氨酸向γ-氨基丁酸（GABA）的高效转化，菌株ISL-7（鉴定为Lacticaseibacillus casei）在优化条件下GABA产量达244±1.25 mM，较初始提升7.46倍。

Materials and Methods

样本采集与处理：从拉合尔当地乳品店及萨希瓦尔工业区收集未标识奶酪样本（100-150g），4℃冷链运输保存。

菌株筛选：采用MRS琼脂（含0.05%谷氨酸）的撒布法与稀释法分离菌株，通过水解透明圈和SbCl₃比色法初筛14株产GABA菌。

分子鉴定：ISL-7经16S rDNA测序（95%同源性）确认为Lacticaseibacillus casei，辅以23S rRNA和tAla基因引物验证。

关键发现

1. 1.

   温度效应：GAD酶在35℃展现峰值活性（ISL-7: 113.1 U/mL），50℃以上急剧失活。

2. 2.

   增效剂：Casamino acid（60ppm）使GAD活性提升40%，而甘油（20ppm）呈现剂量依赖性抑制。

3. 3.

   矿物调控：MgSO₄·7H₂O（4mM）和KH₂PO₄（0.3%）组合显著提高转化效率。

4. 4.

   ANN建模：人工神经网络成功预测GABA产量（R²>0.98），验证工艺参数相关性。

GC-MS验证：色谱主峰（保留时间3.2min）质谱匹配GABA标准品，证实生物合成有效性。

Conclusion

该研究为天然GABA的微生物法生产提供优化方案，L. casei ISL-7展现工业化潜力，其GAD酶的热稳定性（35-40℃）与矿物协同效应为功能性食品开发奠定基础。