图1.2 苯-环氧乙烷合成法[4]

图1.3 氧化苯乙烯加氢法[4]

国际市场上苯-环氧乙烷合成法产品占40%，氧化苯乙烯加氢法产品占60%。苯-环氧乙烷合成法产品所含微量杂质不同，香气差异较大，大多不能用于香料。国内主要采用氧化苯乙烯加氢法，而苯-环氧乙烷合成法生产的β-苯乙醇产品质量尚未达标。化学合成法生产的β-苯乙醇，常含有不良气味的副产物，如联二苯，β-氯代乙苯，氯乙醇等，这些杂质难以用蒸馏、精馏、重结晶等物理方法去除，只有经过较高成本的纯化后β-苯乙醇产品才能达到食用和日用香料的质量标准[4]。

1.2.1.2 微生物法来合成β-苯乙醇

许多发酵食品，如面包、葡萄酒、干酪、酱油和乌龙茶等都带有芬芳的香味，香味物质都是由微生物在发酵过程中产生的[2]。

利用微生物法来合成β-苯乙醇已成为国内外生产的一种趋势，因为微生物在合成主产物的β-苯乙醇的同时，伴有例如苯乙醛等的副产物产生，也是相当重要的一种天然香料[2]。现研究阶段，能够合成β-苯乙醇的微生物主要还是采用酵母菌[6]，但是也存在着例如本课题所发现的原核细菌，其同样可以达到酵母菌产目标产物的作用[12]。

利用生物技术来合成β-苯乙醇较为常用的技术是通过与菌体生长有所关联的生物催化法，主要使用的途径就是Ehrlich途径，而在微生物生产β-苯乙醇时，β-苯乙醇在浓度较高时由于细胞会产生产物抑制作用而使目标产物的产量降低[7]。据文献报道，当β-苯乙醇的浓度达到2.5g/L的时候会抑制将近75%的酵母菌生长，Seward和Stark等人利用不同的酿酒酵母菌株分批发酵产β-苯乙醇，使其目标产物浓度最高达到2.6g/L[8]。可见由于副产物乙醇和目标产物β-苯乙醇具有协同抑制效应使主产物产量大大降低，基本只能维持在3g/L左右，想要解除β-苯乙醇对于微生物细胞生长的抑制作用有两种方法：第一是利用原位产物分离技术（简称：ISPR），可以将我们所需要的目标产物实时的被分离出来，第二则是选用对于β-苯乙醇耐受性较高的菌株来提高其产物的产量，利用紫外诱变来获得合适的菌株[10]。

在实际工业化生产过程中，原位产物分离技术已较为成熟与常见，其工艺过程相对简单，十分适合于大规模生产β-苯乙醇。而通过紫外诱变获得能够高产β-苯乙醇的菌株成本相对会比较高[9]，而且在诱变的过程中对于菌株的改变不可控，不能够保证最后诱变出来的菌株就能够提高目标产物的产量，但如今我们还可以利用分子生物学对菌株进行定向的改造，可以通过表达合成β-苯乙醇代谢途径中的关键酶，抑制分支途径所带来的代谢流失，最终达到提高产量的目的[10]。

1.2.2 β-苯乙醇微生物中的代谢途径

1.2.2.1 Ehrlich途径

大多数微生物, 特别是酵母菌,产生β-苯乙醇都能通过正常的代谢途径, 但产量往往都很低，若向培养基中加入前体物质L-苯丙氨酸，β-苯乙醇的产量能得到大幅提高 [6]。L-苯丙氨酸首先通过转氨酶作用形成苯丙酮酸, 苯丙酮酸在苯丙酮酸脱羧酶作用下脱羧形成苯乙醛, 苯乙醛再通过醇脱氢酶催化生成β-苯乙醇。艾利希在描述这条途径时同时指出, 加入的L-苯丙氨酸的量与最终得到的β-苯乙醇的产量之间存在紧密联系。这条途径是目前市面上所使用率最高的微生物转化生产β-苯乙醇的主要途径[12]。

另外，L-苯丙氨酸也可以先由脱羧酶脱羧生成苯乙胺，然后再利用氧化脱氨基为苯乙醛，最后再还原成β-苯乙醇，该途径虽然在β-苯乙醇的研究过程中很少被提及，但是仍是微生物转化形成目标产物β-苯乙醇的一种方式[3]。目前工业化生物合成β-苯乙醇几乎都是利用Ehrlich途径这一原理，其优点在于此路径代谢流较为单一，有利于定性改造。通过分子生物学方法，改造其中的基因就可表达路径中所涉及到的三种关键酶来提高产物产量。