产β-苯乙醇细菌的分离鉴定(3)

根据目前研究报道,全球市场对于β-苯乙醇的需求产量急速扩增,每年所需量上万吨,基本上都是采用廉价的化工原料化学合成方法生产,只有很小一部分


根据目前研究报道,全球市场对于β-苯乙醇的需求产量急速扩增,每年所需量上万吨,基本上都是采用廉价的化工原料化学合成方法生产,只有很小一部分是从玫瑰精油中所提取出来的。随着人们如今更加追求生活水平的提升以及对于健康的关注,消费者越来越重视所食用的食品的安全性,更加崇尚“绿色”以及“天然”,食品生产也越来越倾向应用天然食品添加剂。在许多欧美国家,标有“天然”字样的香精和香料必须是用物理法、酶法或是微生物法处理,并利用自然资源生产出来的[2]。而从玫瑰精油或其它蔷薇科植物中进行β-苯乙醇的提取成本相对比较高,运用能耗低、环境污染小的生物转化方式得到天然香料的方式越来越受到人们的关注[3]。

从1876年发现β -苯乙醇以来,已报道过多种化学合成方法[3]。目前采用较为主要的生产方法有苯-环氧乙烷合成法以及氧化苯乙烯加氢法。但利用化学方法合成β-苯乙醇的过程中常会掺杂着不良气味的副产物,比如联二苯、β-氯代乙苯、氯乙醇等等这些物质长时间接触会有致癌的可能性,对人体产生一定的副作用。因此国际上天然β-苯乙醇通常是以L-苯丙氨酸作为底物微生物法进行生产,主要集中在法国、德国、日本等发达国家,我国目前能够大批量生产天然β-苯乙醇的厂家并不多见[4]。

根据目前已知的研究报道显示,生物转化产β-苯乙醇最常用的方法就是Ehrlich途径。在微生物细胞中,该途径则是在氨基酸的转氨作用下将L-苯丙氨酸分解成为苯丙酮酸,再经过脱羧作用形成苯乙醛,苯乙醛利用氧化脱氢酶生成β-苯乙醇。这个途径首先是由Ehrlich[5]在1907年发现,后来便以他的名字命名。同样Ehrlich途径也会有另外一种合成β-苯乙醇的方法,就是L-苯丙氨酸去羧基生成苯乙胺,苯乙胺伴随着有氧化特征的去氨基作用生成苯乙醛,苯乙醛再经过还原作用也可生成苯乙醇。然而,能采用该方法合成β-苯乙醇的菌株极为稀有,因此该途径比较鲜为人知,一般不会采用[2]。

1.2.1 β-苯乙醇的生产方法

目前市场上销售的β-苯乙醇主要采用物理提取法、化学合成法和生物制取法这三种方法生产。

1.2.1.1 物理方法来提取β-苯乙醇

在很多花和植物的精炼油中都含有β-苯乙醇,例如茉莉、水仙、百合等,因此可以从其中提取β-苯乙醇,但在大部分花和植物中β-苯乙醇的浓度太低,提取费用太高,只有玫瑰花中的β-苯乙醇含量要高一些,一般,每5t玫瑰鲜花可以萃取出1kg β-苯乙醇。而玫瑰花每年只开一次,从玫瑰中提取天然β-苯乙醇的生产周期长、成本昂贵,无法进行大规模工业化生产,远远不能满足市场的需要[4]。

由于玫瑰精油能够随水蒸气挥发,故可通过水蒸气直馏的方法(简易水蒸气蒸馏)获得玫瑰精油与水的混合物,且由于其易溶于醇,醚,通过萃取的方式获得玫瑰精油的有机溶液。接着蒸除多余的有机溶剂,获得玫瑰精油,其主要成分为β-苯乙醇[7]。

1.2.1.2 化学方法来合成β-苯乙醇

化学法合成 β-苯乙醇主要有三条路线。第一条是以苯乙烯为原料合成β-苯乙醇。 首先是将苯乙烯氧化为环氧苯乙烷,然后环氧苯乙烷在铂等催化剂催化下加氢生成2-苯乙醇[8]。第二条是以苯为原料的Friedel-Craft反应。苯和环氧乙烷在以氯化铝为催化剂条件下反应,最后反应产物水解生成β-苯乙醇,这个反应在1925年最先由Schaarschmidt发现。第三种方法是回收氧化丙烯的副产物。在低于环境压力下,于150℃~250℃之间时用无机强酸对氧化丙烯的残余副产物进行脱水,可以产生苯乙烯并回收得到β-苯乙醇[4]。