生物发酵法制备γ-癸内酯的研究与鉴定(2)
由于天然香料市场需求不断增加，促进了香料香精生产技术的革新发展。尽管传统的化学合成和天然提取方法还在起重要作用，但是人们觉得利用生物技术生产香料化合物已经越来越重要。
1.1研究分析概述
香料是调配香精用的香原料，而香精是由多种香料调配而成的混合物。二者关系密切，不可分割。香料分为：天然香料，单体香料，合成香料。天然香料存在于自然界中，可以从动植物中提取出来，不过分离难度大，成本高，不适用于高度发达的工业社会。随着人们对天然香料的需求不断增加，天然资源严重短缺。由于昂贵的天然香料无法满足人们的需求，合成香料变发展起来了。从19世纪70年代起到现在的100多年，合成香料工业不断发展，越来越发达。合成香料采用工业合成的方法，通过改进生产工艺，能降低生产成本，提高生产效率。但较之天然产品，香气品质较差，安全性还需经过毒理实验检测，研发周期较长成本也不低。
近年来，消费者发现用石油工业产物生产的化学品物质大多有致病甚至致癌作用，这使得人们对化学合成的添加剂生产的日化、食用产品以及化妆品产品感到反感。消费者在购物的时候尽量选择天然原料生产的产品，即使现在能很方便的合成γ-癸内酯，而且并没有毒性，但消费者还是会对其安全性感到担忧，消费者更能接受天然生产的香原料。生物发酵便是一个很好的生产方法，既能实现工业化流程，又能提供天然产物。利用微生物发酵来模拟植物代谢过程生产出的香料化合物已被欧洲和美国食品法界定为天然的。γ-癸内酯是手性分子，从水果中提取的γ-癸内酯有着特定的立体结构，而化学合成法生产的γ-癸内酯则是消旋体，发酵生产的γ-癸内酯则和天然γ-癸内酯几乎相似，更能被消费者接受，能创造更大的经济效益。并且整个生产过程环保，无污染，方便快捷，易于操作。
内酯是环状酯类的化学统称，是羟基脂肪酸分子经过分子内酯化反应而形成的化合物。内酯种类繁多，广泛存在于自然界中，但含量较小。内酯类香原料不止应用在香料香精行业里，还广泛应用于医药，农业化学品，聚合物材料的合成。内酯类香原料是香料家族成员中最少的一类，而且在自然界中存在较少，内酯类香料的香气一般较为高雅适宜调配各种香精，具有很高的利用价值。
发酵工程是指采用工程技术手段，利用微生物和具有活性的酶的一些功能，为人类生产有用的产品和原料，直接用微生物控制某些工业生产过程的一种技术。只要我们精确控制生产发酵参数，就能很方便得获得我们所需要的物质，设备简单，操作简便，成本低廉。
采用生物技术可以通过3种途径得到γ-癸内酯:生物合成、生物转化和生物催化,从香料的角度来看，使用生物技术而且具有经济潜力的内酯只能是γ-癸内酯。γ-癸内酯天然存在于桃子、椰子、杏等水果中，有浓烈的果香香气，稀释后则是桃子香，在成熟的果实中，含量非常高。自然界中的γ-癸内酯具有手性，然而化学合成的γ-癸内酯是无旋光的外消旋混合物，香气感受较之天然γ-癸内酯差异较大，并且香还会随时间流逝而改变，不适用于调香行业。γ-癸内酯的直接前体是y-烃基脂肪酸,转化过程中的底物主要有烃基脂肪酸、非烃基脂肪酸和脂肪酸酯,这些脂肪酸底物在微生物分泌的多种酶的作用下先被转化生成直接前体,再转化成相应的内酯。常用于γ-癸内酯生物转化的微生物有细菌和酵母菌等,以天然的烃基脂肪酸(如蓖麻醇酸、蓖麻醇酸甲酯)为底物,在转化过程中,先经过P-氧化使碳链缩短,再转化生成γ-癸内酯。该化学反应过程比较复杂,是多种酶共同催化作用下的结果,其代谢途径和调节机制尚无法得知。
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