谷氨酸脱羧酶在枯草芽孢杆菌中的表达及应用

邱 玲， 陈 晟， 吴 敬， 黄 燕

（食品科学与技术国家重点实验室，江南大学，江苏 无锡 214122）

γ-氨基丁酸（GABA）是一种四碳非蛋白质氨基酸，是由谷氨酸脱羧酶（glutamate decarboxylase，GAD）不可逆、专一地将L-谷氨酸的α-羧基脱去一分子CO2得到，是高度溶于水的两性离子，pK值为4.03和10.56[1]，因此表现出与该类氨基酸类似的生理活性，即作为一种抑制性神经递质存在于哺乳动物的中枢神经系统中[2-3]。目前广泛应用于工业、动物饲料、医药和食品行业[4-5]。

大量研究表明，GABA有促进睡眠、增强记忆力、抗焦虑、预防和治疗癫痫、延缓脑衰老、舒缓血管、调节激素分泌、提高受精率、解除氨毒、增强肝功能等作用[6-11]。

目前制备GABA的方法主要有植物富集法、化学合成法[12-13]、微生物发酵法[14-15]、酶催化法[16]。 植物富集法生产GABA虽然安全环保，但GABA浓度低，尚无法用作药物、食品添加剂；化学合成法生产GABA安全性较差、有化学残留，也不易达到医药及食品行业的标准；微生物发酵法得到的GABA是一个多相复杂体系，浓度低，下游产物分离成本高，是生产高纯度、高浓度GABA的一个瓶颈问题。所以，目前制备GABA多采用酶催化法，主要是利用微生物细胞内分离得到的谷氨酸脱羧酶或能够生产谷氨酸脱羧酶的微生物细胞专一、不可逆地脱去L-谷氨酸的α-羧基，从而得到高浓度、高纯度的GABA。此方法的优点是反应条件温和、不需要昂贵的原料、能耗低，并且微生物来源的谷氨酸脱羧酶和能够生产谷氨酸脱羧酶的微生物细胞可通过简单的细胞培养大量获取[17]。

目前大多研究以大肠杆菌为宿主表达GAD，催化生产GABA。……