利用微生物发酵生产香料香精

利用微生物发酵生产香料香精
将生物酶或微生物用于香料生产,称为生物法合成香料。

随着生物技术的发展,生物法生产香料已取得了很大进展。

目前消费者需要更多的天然香料及更好性能的产品,采用生物转化法生产香料可以满足这些需求。

生物合成法是模拟天然动植物代谢过程,生产出香料化合物,这些香料化合物已被欧洲和美国食品法规界定为“天然的”。

微生物发酵可采用生物合成法或生物转化法进行天然香精香料的制备。

如内酯是广泛存在于自然界中具有生物活性的一类香精香料，在食品和化妆品工业中有重要的应用价值。

生物合成法是指利用真菌和酵母菌的自身代谢作用，在静置期合成和积累对于细胞生长非必需的次生代谢产物——内酯；生物转化法是指以羟基脂肪酸，非羟基脂肪酸和脂肪酸酯等为底物,在微生物体内酶的作用下转化成γ-羟基脂肪酸，然后再进一步转化为内酯。

发酵工程在天然奶味香精中的应用比较广泛。

微生物发酵法产奶味香精是指采用乳杆菌，乳链球菌等微生物，以牛奶或稀奶油为底物,发酵生产奶味香精的方法。

由于微生物细胞内含有的酶系种类繁多，发酵产生的奶味香气多样化，包含有机酸、醇类、羰基类，各种酯类、内酯类、硫化物等近百种香味成分，与天然牛奶十分接近，其香气自然、柔和，是纯人工调配技术所难以达到的。

此外,产品的赋香效果好,添加这类香精,牛奶的奶香味饱满、绵长、逼真 ,能明显提高加香产品的质量档次。

以牛奶为底物,利用双乙酰乳酸乳杆菌发酵牛奶制备双乙酰奶味香精。

实验证明,向发酵液中添加0.01mol/L CuSO4可提高双乙酰的形成活性,添加0.1%柠檬酸钠可部分阻遏双乙酰还原酶的产生。

所制备的奶味香料具有双乙酰所特有的纯正的奶油香味。

墨西哥的Esanm Illa-Hur Tadoml等，采用戊糖片球菌Pediococcus pentosaceus和嗜酸乳酸菌Lactobacillus acidophilus的混合菌,以基于淀粉的培养基发酵可获得135.76mg/L双乙酰,而当采用半固体的玉米基料为培养介质,其发酵产物中双乙酰的含量可达779.56 mg/kg。

深圳波顿香料有限公司利用乳酸菌首先对鲜牛奶或奶粉还原奶进行发酵处理,然后在发酵产物中添加奶油,再利用包括蛋白酶和(或)脂肪酶在内的生物酶制剂进行酶解处理,经过加热,浓缩,乳化均质获得具有鲜奶、炼奶、酸奶、奶酪、奶油等不同香气的奶味香料。

该奶味香料中的丁二酮、丁位十二内酯、2-庚酮和二甲基硫醚等重要香料成分含量较牛奶增加了100-500倍。

山东省食品发酵工业研究设计院从发酵乳中分出离优良产香菌用于牛奶发酵,大大提高了发酵液的香气强度,产品香气自然、柔和,可广泛用于冷食、液体奶、乳制品、焙烤、糖果等食品的赋香,也可作为调配奶类香精的香基。

目前该产品已有300t/a中试生产线建成,实现了规模化生产。

此外,如2-苯乙醇是一种具有玫瑰香味的芳香醇,是多种发酵食品的主要风味物质。

化学合成法尽管成本廉价。

但存在原料毒性高、合成过程污染大等弊端。

而采用酿酒酵母在含有机溶剂的双相反应体系中,在添加2-苯乙醇的前提物质L-苯丙氨酸的情况下,可使2-苯乙醇的产量达到2.21g/L,与单水相反应体系相比,其发酵摩尔转化率提高了8.6% ,部分克服了因高浓度2-苯乙醇对酵母细胞带来的的毒性作用。

吡嗪类化合物是加热食品中所具有的典型的香味成分,可赋予加热食品特殊的焙烤或坚果的风味。

正常情况下是通过美拉德反应形成的,但有些微生物也能合成吡嗪类化合物,如谷氨酸棒杆菌Corynebacterium glutamicum是四甲基吡嗪的产生者,经5d发酵,产量可达3g/L 又如假单胞菌Pseudomonas能产生2-甲氧基-3-异丁基吡嗪,黄曲霉能产生2-羟基-3,6-二异丁基吡嗪等。

采用筛选得到的红酵母,在以蓖麻油为主要碳源的发酵培养基中，培养48h后可获得0.87g/Lγ-癸内酯。

和其他方法相比，微生物发酵生产香料香精产品具有无比的优越性。

这主要表现在以下6个方面:
(1)、工业化生产，免受自然环境的不利影响
微生物发酵生产香料香精是在工厂内进行，可以免受土壤、气候、温度和季节等自然环境条件的不利影响，因而能够大规模地常年进行工业化生产。

(2)、常温常压，生产过程容易控制
微生物发酵生产香料香精，不需要高温、高压和催化剂，在常温常压的条件下进行，因而生产条件容易得到保证，生产过程容易得到控制，有利于产品质量的稳定和提高。

(3)、生产周期短，产量收获高
微生物的特点之一就是繁殖快，代谢旺。

微生物每完成一代的繁殖时间只需十几分钟至几个小时。

如果条件许可，在一天时间内，微生物通过繁殖可以获得数量极其庞大的菌体群体。

每个菌体又是一个小小的发酵工厂，旺盛的代谢有利于产物的形成。

这样就可以在很短的时间内，完成一批发酵产品的生产。

因此和传统的香料植物的生长过程和香精的调配相比，在相同的时间内微生物法可以获得更多的产量。

(4)、变废为宝，减少环境污染
微生物食谱很杂，对营养要求一般不高，很多废物可以用来培养微生物，许多农副产品，如秸秆、麸皮、饼粉、杂草和畜肥等，工厂三废如酒糟等都可用作培养微生物的原料，因而原料来源十分广泛。

这样不仅为这些废弃物找到出路，变废为宝，综合利用，而且减少这些废弃物对环境的污染。

(5)、成本低，效益高
微生物发酵生产香料香精，不需昂贵设备，原材料来源广泛，又节约大量耕地，能源消耗低，人员管理也非常有限，因此成本很低。

而生产周期短，产品产量大，质量稳定，因而经济效益很高。

(6)、独辟新径，开发新产品
和动、植物相比，微生物具有众多的代谢类型，因而可以获得众多的代谢产物。

这就是说，通过微生物发酵生产香料香精，既可以生产出传统方法生产出来的香料香精产品，还可开发出香料香精新产品，以满足消费者的需要，造福于全人类。

参考文献：
（1）李文姜先荣姚建铭，香料生产的研究进展与展望 2007.2
（2）全球食品配料网，生物技术在香精香料生产中的应用2007.6
（3）青岛海博生物，微生物发酵生产香料香精产品的优点 2008.11
（4）孔雀香精的博客生物技术在天然香精香料生产中的应用2010.4。