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γ-氨基丁酸(γ-Aminobutyricacid,GABA)和含GABA的食品具有预防高血压和抑郁等活性功能,高产GABA菌株是制备和开发GABA食品的关键,益生菌作为GRAS微生物,具有产GABA的能力,筛选高产GABA的益生菌菌株,将其应用于开发GABA功能性乳制品很有必要。本研究从60株益生菌中筛选2株GABA高产菌株,并对其进行菌种鉴定,单因素及响应面法优化分批发酵、全细胞转化及固定化细胞转化制备GABA的工艺条件,研究了高产GABA菌株直投式发酵剂发酵羊乳,开发了 GABA益生菌发酵羊乳,并对其进行了代谢组学分析。获得结论如下:1.以谷氨酸钠为底物,GABA产量、pH和培养液OD值为指标,对60株益生菌转化制备GABA筛选的结果表明,各菌株转化能力各异,有57株菌具有产GABA的能力,产量为0.019g/L-1.0g/L,筛选获得了 5株转化能力较好的菌株(SP1、B43、38、355、49),进一步复筛获得2株高产GABA菌株—38、49,采用16S rDNA菌种鉴定表明菌株38和49分别为发酵乳杆菌和罗伊氏乳杆菌。2.单因素及响应面法优化发酵乳杆菌38和罗伊氏乳杆菌49分批发酵转化制备GABA的工艺条件。结果表明,发酵乳杆菌38发酵制备GABA的最适条件为:底物添加量55 mmol/L、初始pH5.0、接种量5.20%,37℃恒温培养73h,其GABA产量为2.767g/L;罗伊氏乳杆菌49发酵制备GABA的最佳条件为:底物添加量55 mmol/L、初始pH5.0、接种量4.0%、34℃恒温培养87h,其GABA产量为2.75 g/L,GABA产量均较优化前得到了显著提升。3.优化了发酵乳杆菌38和罗伊氏乳杆菌49全细胞转化制备GABA的工艺条件。发酵乳杆菌38转化制备GABA的最适条件为:谷氨酸钠浓度10.26 g/L,菌体浓度10 g/L,pH4.80,在磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液中于42℃转化15 h,得到GABA产量为3.69 g/L;罗伊氏乳杆菌49的最适转化条件为:底物浓度7.28 g/L,菌体浓度10g/L,pH4.6,38℃转化15h,得到GABA产量为4.05 g/L,建立了两株菌转化制备GABA的回归模型,验证值和预测值无显著差异,表明响应面法优化全细胞转化制备GABA是可行的,且全细胞转化制备GABA优于分批发酵法。4.单因素及Box-Behnken试验设计优化了固定化益生菌转化制备GABA工艺条件。结果表明,在转化15 h时,固定化罗伊氏乳杆菌49转化制备GABA的最佳条件为:pH 4.70的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液中,转化温度40℃下,底物浓度15.12 g/L,菌体浓度15g/L,GABA产量为2.61g/L;固定化发酵乳杆菌38制备GABA的最佳转化条件为:pH 5.0的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液中,转化温度40℃,底物浓度15.24 g/L,菌体浓度13 g/L,得到GABA产量为2.73 g/L,固定化菌体细胞长时间转化,发酵乳杆菌38转化25h,罗伊氏乳杆菌49转化23 h时,最终获得GABA产量分别为5.12g/L和5.24 g/L。7次连续转化后,固定化细胞的酶活保留率达到50%以上。5.以直投式发酵剂为对照,探讨了发酵乳杆菌38和罗伊氏乳杆菌49制备含GABA发酵羊乳的效果,结果表明,两株菌均能促进羊奶发酵,且GABA含量显著提高,添加发酵乳杆菌38和罗伊氏乳杆菌49发酵羊乳,发酵羊乳中GABA含量分别为0.32 g/L和0.25 g/L(对照为0.06 g/L)。以GABA含量、酸度、pH、感官评价为指标考察贮存稳定性发现,随着贮存时间的延长,发酵乳中GABA的含量持续增加,酸度上升而pH下降,感官评价分数尚好。代谢组学分析表明,产GABA能力强的菌株与直投式发酵剂进复合发酵可显著提高发酵乳中的GABA含量,同时亮氨酸、苯丙氨酸、维生素B6、Ile-Lys、Lys-Pro、His-Pro、Leu-Arg等氨基酸和短肽含量也均呈现了显著上调。本研究筛选得到的发酵乳杆菌38和罗伊氏乳杆菌49均具有较强的GABA转化能力,比较了分批发酵、全细胞转化和固定化细胞制备GABA工艺,开发了含GABA的益生菌发酵羊乳,为后续开发产GABA直投式发酵剂和GABA功能性发酵羊乳制品提供技术参考。