《改变生活的生物技术》课程教学资源（阅读材料）生物技术在香精香料中的应用

生物技术在香精香料中的应用 曹佳宁16301050257 数千年前,人们已在无意识的情况下利用微生物使 些食品更具风味,如各种酒类、面包、奶酪等发酵类 食品都有一种自然的清香。如今,广泛应用于食品、日 用等行业的香料香精具有令人愉悦的芳香气味。香料是 指香气令人喜爱,用于调配香精的化合物或混合物, 而香精则是由多种香料调配而成的香气和谐的混合物 香料分为两大类,即天然香料和合成香料。随着香料 香精的使用范围与添加量的日益扩大,人们越来越青 睐天然香料,但天然香料受原料来源的限制,其开发 和利用有很大的局限性,无法满足人们的需要,而此 时就需要生物技术的应用。 技术原理 发酵食品中特定的微生物群决定了该食品所特有的香气,已有的多种微生物, 包括细菌、霉菌和酵母都可以利用基本的营养成分通过全程合成某些香料化合物, 如挥发性醇类、酯类、羰基化合物、有机酸、硫化物、氨基酸类等。许多细菌和 霉菌都具有合成芳香化合物的能力。如枯草芽孢杆菌能全程合成吡嗪类物质,从 而赋予酱油、豆豉、豆瓣酱和酱香型白酒特有的香味。在微生物培养过程中添加 些天然的前体化合物以显著提髙微生物合成香料化合物的能力是生物转化法 合成天然香料化合物的基本思路 如发酵工程这一工程技术,利用了微生物的生长代 谢活动来生产各种有用物质。发酵工程的内容包括菌种 的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵 过程和产品的分离提纯等方面。它以工农业废料为原料 利用微生物可以生产各种天然香料。细菌、霉菌和酵母 菌都可用来生产香兰素、内酯等香料,采用细胞固定化 等技术手段还可以大大提高香料物质的产量 另外可以通过酶工程,在一定的生物反应器内,利用酶的催化作用,将相应

生物技术在香精香料中的应用 曹佳宁 16301050257 数千年前，人们已在无意识的情况下利用微生物使 一些食品更具风味，如各种酒类、面包、奶酪等发酵类 食品都有一种自然的清香。如今，广泛应用于食品、日 用等行业的香料香精具有令人愉悦的芳香气味。香料是 指香气令人喜爱，用于调配香精的化合物或混合物， 而香精则是由多种香料调配而成的香气和谐的混合物。 香料分为两大类，即天然香料和合成香料。随着香料 香精的使用范围与添加量的日益扩大，人们越来越青 睐天然香料，但天然香料受原料来源的限制，其开发 和利用有很大的局限性，无法满足人们的需要，而此 时就需要生物技术的应用。 技术原理 发酵食品中特定的微生物群决定了该食品所特有的香气，已有的多种微生物， 包括细菌、霉菌和酵母都可以利用基本的营养成分通过全程合成某些香料化合物， 如挥发性醇类、酯类、羰基化合物、有机酸、硫化物、氨基酸类等。许多细菌和 霉菌都具有合成芳香化合物的能力。如枯草芽孢杆菌能全程合成吡嗪类物质，从 而赋予酱油、豆豉、豆瓣酱和酱香型白酒特有的香味。在微生物培养过程中添加 一些天然的前体化合物以显著提高微生物合成香料化合物的能力是生物转化法 合成天然香料化合物的基本思路。 如发酵工程这一工程技术，利用了微生物的生长代 谢活动来生产各种有用物质。发酵工程的内容包括菌种 的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵 过程和产品的分离提纯等方面。它以工农业废料为原料， 利用微生物可以生产各种天然香料。细菌、霉菌和酵母 菌都可用来生产香兰素、内酯等香料，采用细胞固定化 等技术手段还可以大大提高香料物质的产量。 另外可以通过酶工程，在一定的生物反应器内，利用酶的催化作用，将相应

的原料转化成有用物质。酶工程包括酶制剂的制备,酶的固定化,酶的修饰与改 造及酶反应器等方面内容,是将酶学理论与化工技术结合而形成的新技术。脂肪 酶、酯酶、蛋白酶、核酸酶和糖苷酯酶可用于香料化合物的提取过程,而且还可 将大分子前体化合物水解为小分子香料物质。酶转化法可以与微生物转化法相结 合分两步进行,也可以单独用酶单独进行转化。 技术的应用 1、以农业废料为原料,采用物理和酶工程结合的方法,产生香兰素生物合成的 重要前体物质——阿魏酸。 2、利用脂肪酶的专一性对香精香料进行手性拆分,直接催化拆分香料,获得单 体的底物,提高香料的质量。 许多细菌、霉菌和酵母菌都可用来生产香兰素,一些微生物以阿魏酸、丁子 香酚、异丁子香酚、香草醇、香草胺、松柏醇、藜芦醇等化合物为前体,经发酵 可获得香兰素。 COOH Coo 04、2-苯乙醇是一种具有柔和细腻玫瑰气味的 2酮成二酸L谷氨酸 芳香醇。酵母细胞可通过合成芳香族氨基酸的 莽草酸途径全程合成2-苯乙醇,也可通过氨基 脱羧酶 酸分解途径转化L-苯丙氨酸为2-苯乙醇。L 联氢 苯丙氨酸首先在转氨酶的作用下生成苯丙酮 NAD NADH+H 酸,或在脱羧酶的作用下形成苯乙胺,再脱羧 图22-苯乙醇生物合成的艾氏代谢途 或胺氧化形成苯乙醛,进而生成2-苯乙醇 技术的优缺点 优点:生物转化法可以大大提髙香精香料的产量,且对环境友好,低能耗,绿色 环保。而利用酶工程,可以生成许多香料的前体物质。一方面可拓宽香料的原料 来源,另一方面通过寻找廉价的原料,大大减少生产成本。利用生物技术生产香 料物质前景广阔,与合成香料相比较,生物技术生产香料有不可比拟的优点。 缺点:生物转化法对外界环境敏感,培养花费髙。对于酶工程,虽然到目前为止 约3000种酶在文献中被报道,但只有几百种可商业化生产,且其中仅20种适合 于工业生产过程,存在一定局限性

的原料转化成有用物质。酶工程包括酶制剂的制备，酶的固定化，酶的修饰与改 造及酶反应器等方面内容，是将酶学理论与化工技术结合而形成的新技术。脂肪 酶、酯酶、蛋白酶、核酸酶和糖苷酯酶可用于香料化合物的提取过程，而且还可 将大分子前体化合物水解为小分子香料物质。酶转化法可以与微生物转化法相结 合分两步进行，也可以单独用酶单独进行转化。 技术的应用 1、以农业废料为原料，采用物理和酶工程结合的方法，产生香兰素生物合成的 重要前体物质——阿魏酸。 2、利用脂肪酶的专一性对香精香料进行手性拆分,直接催化拆分香料,获得单一 体的底物,提高香料的质量。 3、许多细菌、霉菌和酵母菌都可用来生产香兰素，一些微生物以阿魏酸、丁子 香酚、异丁子香酚、香草醇、香草胺、松柏醇、藜芦醇等化合物为前体，经发酵 可获得香兰素。 4、2-苯乙醇是一种具有柔和细腻玫瑰气味的 芳香醇。酵母细胞可通过合成芳香族氨基酸的 莽草酸途径全程合成 2-苯乙醇，也可通过氨基 酸分解途径转化 L-苯丙氨酸为 2-苯乙醇。L- 苯丙氨酸首先在转氨酶的作用下生成苯丙酮 酸，或在脱羧酶的作用下形成苯乙胺，再脱羧 或胺氧化形成苯乙醛，进而生成 2-苯乙醇。 技术的优缺点 优点：生物转化法可以大大提高香精香料的产量，且对环境友好，低能耗，绿色 环保。而利用酶工程，可以生成许多香料的前体物质。一方面可拓宽香料的原料 来源，另一方面通过寻找廉价的原料，大大减少生产成本。利用生物技术生产香 料物质前景广阔，与合成香料相比较，生物技术生产香料有不可比拟的优点。 缺点：生物转化法对外界环境敏感，培养花费高。对于酶工程，虽然到目前为止 约 3000 种酶在文献中被报道，但只有几百种可商业化生产，且其中仅 20 种适合 于工业生产过程，存在一定局限性