国内外生产研究概况1 行业背景众多实验结果显示，(R)-异构体和(S)-异构体具有不同的香气特征[8,9]，因而香精香料行业开始重视手性内酯的生产应用，它们的有机结构式见下图1.2。这是一个潜在的巨大的市场，已经引起了许多香料香精企业的关注。促进了天然GDL的生产，导致截止到1995年它的售价下降了超过10倍。但是目前市场上可购得的GDL主要仍然是由化学法合成的外消旋混合物，并没有旋光性。化学法合成的GDL主要是辛醛与丙二酸缩合，再经过脱羧和环化生成的。一般情况下通过有机化学法合成的GDL外消旋混合物是无旋光的，而通过微生物法可一次完成化学合成法中的许多步骤，制备的GDL具有旋光活性且产物相对较纯，实用价值很高。61967

图1.2 R-,S-异构体结构示意图

Fig. 1.2 Molecular structure of γ-decalactone isomer

2 研究背景

GDL定香优良、香迷人，是香料行业中应用较广的香气原料之一。目前国内主要使用化学法合成的GDL来调配各种食用香精，化学法合成需要添加特殊催化剂并经多步反应才能完成，所得产物缺少立体选择性。而微生物发酵法制备GDL的方法所需设备简单，原料来源广泛且价格低廉，所得产物与天然产品更为相似，满足广大消费者天然绿色安全的要求。

微生物发酵法制备GDL在1930年第一次被提出，几十年来，国内外研究人员做了大量实验。但由于微生物代谢途径及产物形成机理一直没能得到具体了解和证实，发酵过程存在较多不确定因素难以控制，致使微生物发酵法制备GDL的研究未能有突破性成果，无法应用于大规模工业生成。

化学法合成GDL产率虽高，但产品存在安全性问题。随着消费者对绿色天然产品需求的增加，微生物发酵法制备GDL的探索研究更具有市场前景，有望推动产业发展。

3 研究进展

内酯具有生物活性，广泛存在于自然界中。羟基脂肪酸分子经过内酯化可形成内酯化合物，根据羟基位置的不同可分为γ-内酯，δ-内酯和ω-内酯等。γ-内酯和δ-内酯通常具有水果香气，而某些大环ω-内酯则具有麝香香气。大多数内酯化合物具有手性对称结构，它们的分子构型决定了其生物活性[10]。

目前内酯化合物主要来源于化学法合成的。但是微生物发酵法可以一次完成化学合成法中的许多步骤，制备出具有旋光活性且相对较纯的产物，其中，GDL是香料工业由生物技术得到的主要产品，实用价值很高。

4 GDL的化学合成法

（1） 分子内反应直接合成

以无机酸(如盐酸、硫酸等)、有机酸(如对-甲苯磺酸、对-甲苯磺酞氯以及2,4,6-三甲基苯磺酞氯等)为催化剂，催化羟基酸、羟基酯和羟基酸衍生物发生分子内反应，直接转化得到内酯化合物。

但由于4-羟基癸酸、4-羟基癸酸酯和4-羟基癸酸衍生物等原料不易合成，分子内反应直接合成法生成内酯在实际应用中具有一定的局限性。可用其它易得原料先合成4-羟基癸酸，再利用此法将其转化成内酯。

（2）饱和酸异构化、内酯化

以硫酸等酸做催化剂，在加热条件下催化ω-癸烯酸发生异构化反应，产生β、γ-不饱和癸烯酸，再内酯化。

日本有个专利公开了以聚磷酸、酸性离子交换树脂和固体磷酸等作为酸性催化剂，催化3-癸烯酸发生环化反应生成GDL的方法[11]。

虽然饱和酸异构化、内酯化法制备GDL的合成路径短，反应条件简单，但由于原料ω-癸烯酸不易合成或购买，难以应用于大规模工业化生产。