微生物转化丙烯基笨产生天然香料.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,微生物转化丙烯基笨产生天然香料,微生物转化丙烯基笨产生天然香料,第1页,微生物转化丙烯基苯产生天然香料,背景介绍,丙烯基苯代谢机制探索,采取生物技术生产香料一些进展,前景与展望,微生物转化丙烯基笨产生天然香料,第2页,香料在食品、饮料及化装品工业中大量被使用，每年全世界香料市场到达,180,亿美元（,），而且在逐年平稳增加中。,当今世界市场上大多数香料均由化学法合成，只有少于,5%,可称为天然香料是从植物中提取到。采取不一样方法生产香料价格差异非常大，以香草醛为例：从香兰豆中提取香草醛价格在,0.220.25g/1,美元之间，而由化学法从邻甲氧基苯酚合成香草醛则大约为,66.7g/1,美元。,依据美国,FDA,和欧洲法律要求，用生物技术方法产生香料，假如用于生产最初原料是天然，也可视为天然香料，所以许多研究开始聚焦在采取生物技术方法来生产香精和香料。,微生物转化丙烯基笨产生天然香料,第3页,当前香料生产中存在问题：,当前香料生产主要以化学合成法为主，因为这常会造成一些有环境有害产物生成，而且因为缺乏底物专一性，会造成形成一些不需要反应复合物，这会降低生产效率和增加下游提取工艺成本。另外，依据欧洲立法，采取化学法合成香料在食品、饮料和化装品中应用是受到限制。,从植物中直接提取香料做法存在很多问题。植物中咱们所需要化合物浓度普通是很低，这使用提取工艺成本很高，而产量也是受到天气及病害影响。所以，天然香料不能满足巨大市场需求，寻找另外资源势在必行。,微生物转化丙烯基笨产生天然香料,第4页,采取生物技术生产香料：,优点：相对温和反应条件；,高底物特导性产品单一性；,较小环境污染。,方法：经过植物组织；,经过分离到酶；,经过微生物。,酶和微生物催化在底物选择性和产品单一性上含有优势，产品也更轻易分离得到，所以这也是被认为更有潜力一个策略。,微生物转化丙烯基笨产生天然香料,第5页,微生物转化丙烯基笨产生天然香料,第6页,微生物转化丙烯基苯产生天然香料,背景介绍,丙烯基苯代谢机制探索,采取生物技术生产香料一些进展,前景与展望,微生物转化丙烯基笨产生天然香料,第7页,丙烯基苯是一个含有不一样取代基团芳香族化合物，作为起始化合物用于生产各种香料，它能经过物理方法从植物油中萃取。,丙烯基苯对于大多数微生物来说是有毒害作用，但最近报道称一些微生物能将丙烯基苯转化为高值香料。比如，从丁香树,Syzygium aromaticum,精油萃取丁香酚和异丁香酚能被转化为香兰素。,许多研究开始聚焦在这个过程中间媒介以及关键酶分离，以说明丙烯基苯代谢机制。,微生物转化丙烯基笨产生天然香料,第8页,微生物转化丙烯基笨产生天然香料,第9页,丙烯基苯微生物代谢：环氧,二醇路径：,曲霉菌属、红球菌属、棒状杆菌属、假单胞菌属、克雷伯菌属、肠杆菌属、沙雷氏菌属、芽胞杆菌属和节杆菌属一些微生物能够催化丙烯基苯侧链氧化，这是香兰素、松柏醇、松柏醛以及其它在主要产品生产第一步。,研究认为，,1-,丙烯基苯和,2-,丙烯基苯都是经过环氧化物,二醇路径代谢，这也意味着一个环氧化物结构和一个二醇结构存在于代谢路径中,1-,丙烯基苯总是经过苯甲酸取代进行生物转化，而,2-,丙烯基苯则先变成丙烯酸，产生对应苯乙烯酸衍生物。,微生物转化丙烯基笨产生天然香料,第10页,1-,丙烯基笨：异丁香酚和茴香醚,在枯草牙胞杆菌,HS,中确认,在短小牙胞杆菌,S-1,中确认,从恶臭假单胞菌中纯化到酶,微生物转化丙烯基笨产生天然香料,第11页,2-,丙烯基笨：丁香酚,几个代谢中间产物被发觉,从红球菌属分离到氧化酶,微生物转化丙烯基笨产生天然香料,第12页,微生物转化丙烯基苯产生天然香料,背景介绍,丙烯基苯代谢机制探索,采取生物技术生产香料一些进展,前景与展望,微生物转化丙烯基笨产生天然香料,第13页,香草醛（,C,8,H,8,O,3,，,4-,羟基,-3-,甲氧基,-,苯甲醛），在世界市场上最主要香料，每年需求量超出,1,吨，然而超出,80%,香草醛是由化学方法合成。,经过生物技术方法生产香草醛已经被广泛地研究，也尝试了几个底物，如阿魏酸、丁香酚、异丁香酚、香草酸、木质素甚至葡萄糖。在这几个底物中，经阿魏酸转化得到香草醛产量最高，靠近,20g/l,，摩尔产率比其它高,50%,。,然而，用于反应阿魏酸不是从天然原料得到，而且用该方法得到香草醛也不能列入天然品。也有一些试验尝试用玉米糠和甜菜桨用酶法生产阿魏酸，但因为取得阿魏酸产量太低，而无可行性。,微生物转化丙烯基笨产生天然香料,第14页,微生物转化生产香草醛,在许多微生物转化过程中，只有微量香草醛被累积。经过假单胞菌,HR199,和浑浊红球菌,PD630,催化丁香酚生物转化过程中，阿魏酸、香草酸或松柏醇是主要产物。,为了提升香草醛产量，有些人引入了代谢工程，从简青霉素中得到香草醇氧化酶基因，然后在浑浊红球菌,PD630,和无枝酸菌,HR167,，再引入从假单胞菌,HR199,菌株松柏醇脱氢酶,(calA),和松柏醛脱氢酶,(calB),，经重组取得菌株能转化丁香酚为阿魏酸，然后再转化为香草醛，从而建立了香草醛生产过程。,微生物转化丙烯基笨产生天然香料,第15页,微生物转化丙烯基笨产生天然香料,第16页,酶催化法生产香草醛,经过酶催化转化丁香酚和异丁香酚是生产香草醛另外一个微生物途。苯乙烯双加氧酶、香草醇氧化酶（脱氢酶）和脂氧化酶都有报道。,甲氧甲酚和,vanillylamine,被转化为香草醇，然后在香草醇氧化酶催化下变成香草醛。,从大豆中提取到一个能转化异丁香酚为香草醛天然酶制剂，加入活性碳和过氧化物,H,2,O,2,后，香草醛产量为,2.46g/l,，摩尔转化率为,13.3%,。,微生物转化丙烯基笨产生天然香料,第17页,从丙烯基苯得到其它香料产品,多年来，香草醛吸引了大个别注意力。然而，还有其它由生物转化丙烯基苯得到香料产品，包含茴香醛、茴香醇、松柏醛、松柏醇。比如，有报道使用突变,Arthrobacter globiformis DSM3597,转化丁香酚可得到,1.25g/l,松柏醛。尽管现在对这些香料需要量还不大，但它们还是代表了一些有潜在市场价值香料产品,微生物转化丙烯基笨产生天然香料,第18页,微生物转化丙烯基苯产生天然香料,背景介绍,丙烯基苯代谢机制探索,采取生物技术生产香料一些进展,前景与展望,微生物转化丙烯基笨产生天然香料,第19页,挑战：,大多数微生物转化产量和浓度都比较低，以至生物技术转化工艺缺乏可行性。,前景：,1,、经基因改良，可能产生含有更高催化活性菌株，采取分子技术直接进行关键酶移植是未来提升产量一个主要工具。一个很好例证经过重建一个缺乏内酯降解酰基辅酶,A,氧化酶活性菌株，生产菌株只是轻微改变，但相对于野生型菌株,癸内酯产量却是十倍地增加。,2,、工艺优化将会是另外一个主要方向。如由液相和实质相组成双相生物转化体系，已经成功地应用在许多生物转化（或降解）过程。在双相体系中，底物毒性被降低，更有利于底物在细胞膜上转化。应用这种双相转化体系，在由异丁香酚生产香草醛中取得了巨大进步，香草醛产量到达,30g/l,。,微生物转化丙烯基笨产生天然香料,第20页,