维普资讯 http://www.cqvip.com ／ ，７—７ｚ／ 弋ｓ 毛 弓 同 ｌ ，傲 ，茨、移 运用微生 物发酵技术开 发香料 （日） 水谷信一 ｃ 近年来，发酵工业有了十分显著的发 异戊酯大量生成的条件下培养出一种酵母， 展。细胞融合和基因工程技术已经在医药和 能使Ｂ一乙酸苯酯，已酸异戊酯和已酸乙酯 植物繁殖中得到了实际应用。对于香料制品 的含量增加。亮氨酸是一种可以通过酵母作 也如此，例如，人们正在利用葡萄酒酵母和 用转化为异戊醇的氨基酸。在酵母的异构化 米酒酵母细胞融合的方法开发气味优雅的香 作用以及抗突变的亮氨酸类似物存在下，能 料。同时，正在通过对化合物结构的深入研 生成比亮氨酸单独存在时多三至四倍的乙酸 究，从本质上揭示香气形成的机理。 异戊酯和异戊醇。 另一方面，正如在氨基酸工业中运用微 同理ｔ如果培养酵母时减少精氨酸的消 生物技术生产蛋白产品一样，专家们认为现 耗，就可能得到比原来多三至四倍的乙酸异 在运用这项技术生产香料制品的时机已经成 戊酯和Ｂ一乙酸苯酯。已公布的一些专利介 熟了。尽管关于香料生产的综合性论述已经 绍了如何通过使用具有高亮氨酸生成容量的 很多了，但我们在此将介绍更多的最新研究 霉曲菌来获得更多的亮氨乙酸酯，这是日本 动态。例如，许多微生物能自行吸收和分解 米酒中的一种重要发香成分。 出氨和氢，可被当作除臭剂使用。 众所周知，甲基酮作为青纹干酪香气的 食品工业中微生物的应用； 关键成分，是在青霉菌作用下，经过脂肪一 在微生物学说建立以前，人们已经能从 脂肪酸一一甲基酮的反应途径获得的。在这 自然界中分离、繁殖和利用微生物来酿酒和 方面已有很多报道和专利，目前天然调味品 制干酪。这些微生物不仅可以在酿酒和食品 中使用的甲基酮已进入工业化生产阶段。 工业中用来生产酒精和乳酸，也可以产生一 脂肪酸、酯和内酯是牛奶和干酪的重要 些含有香味物质的副代谢物来赋予产品特殊 发香成分。利用霉菌、酵母和细菌培养出的脂 的香气。 肪酶与牛奶、黄油和干酪反应，使其中的脂 虽然用于制面包、酿葡萄酒和米酒的酵 肪水解，生成脂肪酸，进一步生成酯，羟基 母同属啤酒类酵母，但它们却特性各异，不 脂肪酸环化后生成内酯。通过对这些香味成 可能用制面包的酵母酿出优质葡萄酒或米 分的准确剖析，开发生产的具有牛奶和干酪 酒，反之，也不可能用酒酵母制出味美的面 品味的特征香料，已大量添加于冰淇淋等冷 包。酿酒是利用酒酵母，将谷物或水果中的 冻食品和糖果点心中。 糖类转化成乙醇，同时产生多种香味物质如 脂肪酶是由各种微生物制得的，由于微 高级醇、酯、醛等，每一种香味物质都能赋 生物的来源不同，得到的脂肪酶也特性各 予成品酒独特的品味。 异。它们甚至与同样的乳酯反应，因水解的位 然而，这些香味成分在酶反应机制中的 置特征和脂肪酸链长的不同而结果各异。 生成机理正在研究之中。据报道，在允许乙酸 （见表１）因此，通过制备更利于目标产物 ６７ 维普资讯 http://www.cqvip.com 生成的具有选择性的各种脂肪酶，并选择适 宜的反应条件，就可以控制生成的各种脂肪 酸的质量比。有些专利认为，加入乳酸菌， 酮广泛存在于日常食品中，是黄汕、酸奶和 干酪中的重要发香成分。它们首先是在二乙 酰乳酸链球菌和亚叶酸链球菌等乳酸菌作用 引入一个生物反应器可以达到这个目的。 下由牛奶中的柠檬酸转化生成的。 人们已发现丁二酮和３一羟基一２一丁 表１ 经过各种脂肪酶处理后游离脂肪酸的含量分布 脂肪酸 未处理 小 牛 猪胰 假丝酵母 产碱杆菌 产碱杆菌 根霉皮 闪光须霉 前胃酯酶 脂肪酶 脂肪酶 脂肪酶２ ６ ６ 脂肪酶６ ７ ９ 脂肪酶 脂肪酶 Ｃ ４ ８．２６ ４４．Ｏ０ １４．７８ ４．８４ ３．４６ ８．７０ ５．２５ ７．２７ Ｃ ８ ３．５９ １３．０３ ６．１９ ３．１９ １．６０ ３．４３ ３．９６ ２．８９Ｃ ８ １．８２ ３．６２ ２．９０ ２．５２ １．２９ １．５７ ２．１５ ２．３３ Ｃ１ ０ ３．７７ ６．７５ ４．２２ ５．１４ ２．４１ ２．５１ ２．７６ ２．９８ Ｃ１ ２ ４．５７ ６．６９ ３．４２ ５．０７ ２．３１ ３．１５ ３．１７ ３．２８ Ｃ１ ４ ９．９６ ８．３８ ７．５９ ９．８５ ８．７５ ７．４７ ８．１４ ＆．９４ Ｃ１ ８ ２７．２４ ８．Ｏ０ ２３．８０ ２７．１４ ４１．６７ ３５．５５ ２９．４９ ３０．１０ Ｃ１ ８ ８．２９ ０．８９ ８．２２ ４．３３ １０．６２ ７．５２ １０．９７ １０．５１ Ｃ１ ８：１ ２７．４６ ６．６４ ２３．８１ ３１．９９ ２２．４９ ２４．７９ ２９．１１ ２７．０９ Ｃ１ ８；２ ４．８１ １．６０ ４．８９ ５．９３ ５．４０ ５．３１ ５．Ｏ０ ４．０１ 水解比率 Ｏ ％ １３７ １３．７ １４．６ １４．９ １３．７ １５．２ １４．３ 通过对酶反应机制的研究，控制ＰＨ值 个途径是产生乙酸乙酯，这是一种副代谢产 并增加丙酮酸的浓度，３一羟基一２一丁酮 物，糖类在汉逊酵母作用下经几步反应而 生成的浓度可增加到７ｇ／Ｌ。目前已有专利认 得。另外还可以通过氧化，还原和降解作用 为增加铜离子浓度可以提高丁二酮生成的浓 使糖类转化成香味成分。 度。由于丁二酮的挥发性高，加热时损耗 前述的方法可以使多种产品各具特色。 大，也可另外采用储集丁二酮母体 一乙酰 例如，含有孢子镰刀菌的麦芽培养液有浓重 乳酸的方法来制备丁二酮。 的果味，其中含有许多种内酯，如＾ｒ一癸内 产生发番物质的微生物的筛选和使用： 酯等。培养链孢霉菌时，发现其中含的主要 虽然，食品工业中使用的每一种微生物 化合物是已酸乙酯和３一甲基一ｌ一丁醇。 都能产生特定的发香物质，然而大多数产生 近来，有许多关于担子菌培养产物的报 的香味强度很小。针对来自水果、树汁和土 道，其中包括多种挥发性的物质，如苯酚、醇 壤等天然资源的香料发香能力的微生物学研 类、单萜烯和倍半萜烯等，列于表２及图１ 究正在进行之中。 ４。 通过微生物作用产生发香物质，其中一 由于真菌是一种与植物相近的高级微生 ６８ ● 维普资讯 http://www.cqvip.com 物，它们与植物有机体中挥发性成分的生物 有效地利用石油作为原料，生产出蛋白质以 合成关系令人瞩目。不少专利已经论述了应 应付即将到来的世界食品危机。许多报道带 用蘑菇产生香味的方法，如应用小齿菌蘑菇 着对各种化合物经过微生物代谢的新见解， 产生１一苯基一３一戊酮，应用羊肚菌产生 认为抗菌的化合物如植物精油也可以被某种 ｌ一辛烯一３一醇。 特殊的微生物降解。目前，人们已经能利用 微生物香味产物母体的转化： 酵母由直链烷烃来生产大量的合成麝香原料 六十年代，人们进行了许多研究，通过 巴西基酸（十三烷二酸）。 表２ 由担子菌液体培养物作用生成的香料化合物 菌 种 产 ． 物 １、Ｂｊｅｒｋａｎｄｅｒａ ３、４一二甲氧基苯甲醇 ａｄｕｓｔａ ３、４一二甲氧基苯甲醛 ４一甲氧基苯甲醛 ５一己醇酰胺 ２、Ｐｏｒｉａ ａｕｒｅａ ２一辛烯一４一交酯 ３一甲基一１一丁醇 ２一甲基一１一丙醇 ３一苯基丙醇 ３、Ｔｙｒｏｍｙｃｅｓ 苯甲醇，苯乙醛 ｓａｍｂｕｃｅｎｓ ４一癸醇酰胺 ４、Ｐｏｌｙｐｏｒｕｓ ３一甲基一１一丁醇 ｄｕｒｕｓ ２一辛烯一４一交酯，４一辛醇酰胺 ６一辛烯一４一交酯，４一己醇酰胺 ５、Ｐｌｅｕｒｏｔｕｓ 香豆素，芳樟醇 ｅＵＯＳｍＵＳ 顺一环氧芳樟醇． ６、Ｉｓｃｈｎｏｄｅｒｍａ 苯甲醛，２一辛烯一４一交酯 ｂｅｎｚｏｉｕｍ ４一甲氧基苯甲醛，３一苯基丙醇 ７、Ａｇａｒｉｃｕｓ 甲基苯甲酯 ｓｕｂｒｕｆｅｃｅｎｓ １一辛烯一３一醇 苯甲醇，苯甲醛 ８、Ａｇａｒｉｃｕｓ 四氯一１，４一二甲氧基苯 ｂｉｓｐｏｒｕｓ ２，４一壬二烯醛 ２，４一癸二烯醛 ６９ 维普资讯 http://www.cqvip.com 维普资讯 http://www.cqvip.com 呻ｉ Ｈ。 除上述外，还可利用微生物的氧化还原 作用。如可以利用丙酮丁醇梭状芽孢杆菌和 橄榄盘长孢使酸发生还原反应转化成醇。如 表３所示，在嗜热解糖梭状芽孢杆菌作用 下，发生还原反应的逆反应一一氧化反应， 二 ７ 使醇转化为醛、酮。在玫瑰色葡糖酸杆菌作 用下，杂醇油中的异丁醇被氧化成异丁酸。 另外，仲醇则在棒状杆菌作用下被氧化成 图５、 一紫罗兰酮， 一甲基紫罗酮， 酮。还有一些关于生产方法的报道，其中包 异甲基紫罗兰酮在黑曲霉ＪＴＳ１９１作用下 转化的可能途经。各结构式的编号对应于表 括在环氧化作用发生菌如节杆菌作用下，可 １，２，３中的化合物编号： 以得到具有光活性的苯基甲氧基甲基羟甲 紫罗兰酮中，Ｒ：－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－ＣＨ ３； 烷，在掷孢酵母及其它一些酵母作用下，蓖 甲基紫罗兰酮中，Ｒ：一ＣＨ＝ＣＨ—ＣＨ 麻油可转化成丫一癸内酯，在假丝酵母作用 ＣＨ ３； 下得到（Ｒ）一丁内酯一＾ｒ一丙酸酯。 异甲基紫罗兰酮中，Ｒ：－ＣＨ＝Ｃ（ＣＨ ３）ＣｏＣＨ３。 表３ 嗜热解糖梭状芽孢杆菌作用下发生的氧化还原反应 序号 被酶作用物 产 物 产量（ｍｆｌ／ｍｌ／１２ｈｒ） 旋光纯度（％） １ ２一丁醇 甲基乙基酮 ０．３０ ２ 乙醇 乙醛 ０．Ｏ１ ３ 丙醇 丙醛 ０．１４ ４ 丁醇 丁醛 ０．１０ ５ ２一丙醇 丙酮 ０．２５ ６ １，２一丙二醇 丙酮醇 ’ ０．２２ ７ １，３一丁二醇 ４一羟基一２～丙酮 ０．１０ ８ 环己醇 环己酮 ０．１０ ９ 乙醛 乙醇 ０．４６ １Ｏ 甲基丙基酮 仲戊醇 ０．４７ ．＞８０ｃｃ，Ｒ １１ 环戊酮 环戊醇 ０．１３ １２ 环己酮 环已醇 ０．５５ １３ ２。＿甲基环己酮 ２一甲基环己醇 ０．４７ １４ ３一甲基环己酮 ３一甲基环己醇 ０．４２ １５ 丙酮 ２一丙醇 ０．９８ １６ 丙醛 丙醇 ０．８１ １７ 甲基乙基酮 ２一丁醇 ０．９６ ＞８０ｃｃ，Ｒ ７１ ’ 维普资讯 http://www.cqvip.com 还 报道爻］：薄倚俐在纤维杆菌作用下 解成香兰素；在不动杆菌作用下生成昆布糖 转化成薄荷 ，在芽弛｛：Ｉ：菌作用下还原成 （海带糖），这是制备Ｈ 哺醇的原料。另 ２，２，６一三甲基一ｌ，４＿一环己二酮。 外，关于通过脂肪酶反应合成内酯和萜烯醇 如图６所示，库页云杉内层树皮成分之一的 酯的专利也已公布了。 ｌ，２一二苯乙烯在极毛杆菌作用下氧化裂 ｏ 州。 粕 ６Ｒ 篓 Ｈ‘◆一羟基苇！ＯＨ：，，鹈泌苯 ，● 二 ’．ｆ ，畦 番甲蘸 ｄ 图６． 白 酶催＝ｆ 谚｛Ｅ 结语。 高，所以难于应用到实际生产中。 关于利用微生物生产香料的报道有很 然而，随着生物反应、有机溶剂反应和 多，从中可以预见其前景广阔。虽然在实际 传感及计算机辅助培养控制技术的发展，可 工业生产中已经采用了一些微生物法，但产 以预见，不久的将来，微生物法制备香料一定 量很小。如上所提及的牛奶香精，作为麝香 能广泛应用于实际工业生产中。 （参考文献 原料的巴西基酸和天然酯类等，已作为烟草 略） 香料和食品调料来使用。 广西轻工业研究所彭文烈黄文 到目前为止，对于发酵制品，由于所得 译自（（Ｐｅｒｆｕｍｅｔ＆Ｆｌａｖｏｒｉｓｔ）） 许多产物的浓度低；分离和纯化的花费又 ｖｏｌ·１５ ＮＯ·５ Ｓｅｐｔ·／Ｏｃｔ １９９０ 云大从糖蜜中选育出新菌种 云南大学“从糖蜜制备超鲜味精研究” 的技术路线，从而选育出一株高核酸高蛋白 课题组经过３年多努力，现已成功利用糖蜜 酵母，还配制出新型超鲜味精。 为原料，选育出国内首创的新菌种。 专家认为，这项研究成果不仅为云南核 云南大学从１９８８年开始采取微生物学、 酸工业的建立和相关产品的开发奠定了基 酶化学和基础化学多学科联合攻关方法，实 础，而且为我国生物学与化学的结合，以及 行了从糖蜜生产高核酸酵母和核糖核酸，再 糖蜜综合利用开辟了道路。 从核糖核酸经二酶法制备核苷酸和超鲜味精 （摘自 科技日报 ） ７２
