微生物转化法生产γ-十二内酯

2023/9/27 9:06:48

背景技术

天然的内酯香料多存在于各类水果的果实中,如γ-癸内酯、γ-十一内酯、γ-十二内酯均广泛存在于桃子、杏仁、草莓等水果中。如γ-十一内酯又称为桃醛,具有强烈的桃子香气,外观为无色至浅黄色黏稠液体,不溶于水和甘油,溶于乙醇等有机熔剂。它们在食用香精和日用化妆品香精的配方中大量的被使用。

γ-十二内酯

目前,市场上大部分香料化合物是通过化学合成或从植物中萃取生产的。动植物是生产天然香料的一个重要来源。但往往由于原料和技术方面的限制,使得产量相对较低。传统天然香料的制备方法主要有水蒸气蒸馏法、溶剂萃取法、榨磨法、吸附法等。这些方法可以将天然物质中有效芳香成分提取出来。但由于这种生产方法是一种资源性产业,气候条件、地理位置、自然灾害、品种变异、政治环境、相关政策等诸多因素都不同程度的影响天然香料的产量、质量和价格。目前国内化学合成法占主导地位。传统方法主要分为醛和β-溴代酸酯缩合、烷基取代的环氧乙烷与丙二酸酯钠盐反应、以糠醛和卤代烷烃为原料制备、自由基缩合法、丙烯酸甲酯和正辛、壬醇反应等。天然香料的香气浓郁、自然柔和,是合成香料难以代替的,但由于其产量远不能满足日益增长的市场需求,因此价格一直居高不下。

制备方法

(1)初筛:选择能够利用硬脂酸作为能源并以油酸为底物的目标微生物;

(2)复筛:选择合适的培养基配方将初筛得到的菌株进行复筛,得到生长旺盛的复筛菌株,目的为保证微生物转化过程中不以消耗油酸作为能量来源,进而按照上述培养基配方加入油酸取代硬脂酸恒温振荡培养,反应后去除有机溶剂进行气相色谱分析后选取10-羟基脂肪酸产率高的菌株进行后续反应;

(3)步发酵:选取合适的培养基配方,在一定温度、时间下摇床培养,加入底物后继续培养若干时间之后完成发酵过程,对发酵液进行酸化处理并除去有机溶剂后进行气相色谱鉴定,上述菌株能将油酸转化为两种混合物,为10-羟基脂肪酸和10-羰基硬脂酸;

(4)第二步发酵:10-羟基硬脂酸转化为γ-十二内酯,反应体系加入吐温80作为为表面活性剂提高菌种作用活性,在步实验粗提的10-羟基硬脂酸中接种焙烤酵母,酵母可以是毕赤酵母或耶罗威亚酵母或Candidalipolytica,为增加反应体系的互溶性加入石蜡起到增溶作用,通过蒸馏将产品γ-十二内酯从石蜡中纯化,纯度可达97.9%。

γ-十二内酯路线图

参考文献

[1]靖江泰达香料化工有限公司. 手性γ-十二内酯的合成方法:CN201110327573.1[P]. 2012-03-28. 

[3]河南省南召县华龙辛夷开发有限责任公司. 利用微生物转化法生产天然香料γ-十二内酯的方法:CN200910065540.7[P]. 2011-02-09.

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