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γ-氨基丁酸(GABA)是一种天然非蛋白质类氨基酸,存在于动物、植物及微生物内,具有降血糖、降血压及抗抑郁等重要的生理功能,目前主要作为功能性食品应用,在市场上具有较广前景。本研究首先建立纸层析-酶标仪法测定发酵液中γ-氨基丁酸产量,提高诱变后突变株的筛选效率;经过7轮ARTP诱变与2轮MMC适应性进化,获得高产突变株EM05;并分析不同转速下发酵曲线和动力学参数,提出两阶段转速调控策略,并对影响此调控策略的发酵条件进行正交优化;最后利用单因素实验与正交设计对发酵培养基进行优化,成功提高了高产突变株EM05合成GABA的产量。主要研究内容与结果如下:(1)纸层析-酶标仪法测定发酵液中γ-氨基丁酸。对影响纸层析-酶标仪法测定结果的重要因素进行优化,并建立相应的分光光度法。结果表明,优化后层析液中显色剂-茚三酮的浓度为8g/L,展开剂-正丁醇、冰醋酸与水三者体积比为2:1:1,洗脱液中乙醇的体积分数为75%,乙醇与质量浓度为6g/LCuS04·5H2O的体积比为39:1;γ-氨基丁酸质量浓度在1～7 g/L之间,吸光度与样品浓度线性关系良好(R2=0.9990),平均回收率为98.2485%,重复性RSD为2.6255%(2)产GABA乳酸菌的诱变及适应性进化。采用ARTP新型育种技术诱变产GABA乳酸菌,并利用微生物微液滴培养系统(MMC)对经平板抗性初筛、孔板复筛后的突变株进行适应性进化。结果表明,经过7轮ARTP迭代诱变与抗性平板初筛、孔板复筛,最终获得突变株En1203,产量达7.246 g/L,较出发菌株L-120-1提高了 104.7%;利用不同浓度底物MSG对En1203突变株进行环境胁迫,经过两次MMC适应性进化实验,获得EM05高产菌株,在底物MSG浓度为100 g/L下,GABA产量达到28.28 g/L;经过连续5代的遗传稳定性考察,EM05高产菌株产GABA能力波动较小,具有较好的遗传性能。(3)两阶段转速控制对粪肠乳酸球菌合成γ-氨基丁酸的影响。分析不同转速下(0和100 r/min)突变菌株En1202发酵曲线和动力学参数,提出两阶段转速调控策略,并对影响此调控策略的发酵条件进行正交优化。结果表明,72h、0r/min产量最高,稳定期、100r/min生物量最高;优化后发酵条件为装液量100mL,在发酵前期(0～12h)控制转速150r/min,发酵后期(12～72h)控制转速0r/min;在此基础上,GABA产量达到(6.713±0.135)g/L,比优化前(0和100r/min)分别提高了 12.2%与60.1%。(4)产GABA乳酸菌发酵培养基优化。采用单因素实验与正交设计对混合底物L-谷氨酸与L-谷氨酸钠浓度配比、碳氮源浓度以及丁二酸钠浓度进行优化,并进行3L发酵罐验证。结果表明,在最优发酵培养基(葡萄糖15g/L、胰蛋白胨25g/L、丁二酸钠8g/L、L-谷氨酸 70g/L、MSG30 g/L)下,EM05合成 GABA 产量为 60.658g/L,较优化前(底物添加量为100 g/L MSG)提高了 114.49%;经过3L发酵罐验证,EM05合成GABA产量最高可达64.233 g/L。