[发明专利]一种天然2－苯乙醇的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微生物转化法生产天然2-苯乙醇的方法，具体说，涉及一种以酿酒酵母为完整细胞催化剂，以酶催化法或微生物发酵法生产的L-苯丙氨酸为底物，采用有机溶剂/水的两相体系进行原位产物分离法生物转化生产天然2-苯乙醇的方法。

技术背景

2-苯乙醇(2-phenylethanol，2-PE)是一种具有柔和细腻玫瑰气味的芳香醇，自然界中许多植物因含2-苯乙醇而芳香怡人，如玫瑰、茉莉、黄兰和百合等。2-苯乙醇的香气颇受人欢迎，是国际香精香料的主流风格，大量应用于玫瑰型及其他类型的香精配方中，在食品和日化等领域中均有广泛应用。目前，2-苯乙醇主要采用苯-环氧乙烷合成法和氧化苯乙烯加氢法生产，存在诸如原料毒性高、产品纯度低、合成过程污染大等弊端。随着人们生活水平的提高和对健康的关注，越来越崇尚绿色和天然产品。在欧美国家，能标记为天然的产品必须是采用物理方法从天然材料中提取、酶催化或微生物发酵法生产。从玫瑰等植物的精油中提取天然2-苯乙醇，由于原料来源和提取成本等原因而难以满足市场需求，而生物技术迅猛发展，为天然2-苯乙醇的生产提供了新的途径。

许多发酵食品也具有香甜的芬芳气味，其香味物质是酵母菌在生长过程中自身合成的2-苯乙醇。许多酵母菌具有合成2-苯乙醇能力，但也可以通过艾氏代谢途径将胞外的L-苯丙氨酸转化合成为2-苯乙醇，转化的反应过程见下图。因酵母自身合成2-苯乙醇浓度比较低，直接发酵法生产2-苯乙醇的工业化前景不大，而以L-苯丙氨酸为底物，由酵母细胞生物转化合成2-苯乙醇则具有很大的可行性。用生物转化合成的2-苯乙醇，按欧洲立法规定，可以标称为天然，因为作为其前体的原料L-苯丙氨酸也是采用酶法或微生物发酵法生产，属天然产品，目前市场上L-苯丙氨酸供应充足，价格便宜，可满足大规模生物转化法生产2-苯乙醇的需要。由此可见，采用生物转化法合成的2-苯乙醇，产品具天然属性，还有气味纯正，生产过程污染小等优点。

由于产物2-苯乙醇对作为催化剂的酵母细胞有一定的毒性，转化反应体系中2-苯乙醇达到一定浓度后就抑制细胞生长，从而限制了2-苯乙醇的转化合成浓度，这严重阻碍了生物转化法合成2-苯乙醇的工业化运用。克服产物对酵母细胞的毒性，最好的方法是采用原位产物分离技术(In situ product-removal，简称ISPR)。原位产物分离技术就是在发酵过程中，采用萃取法、吸附法、膜过滤法移走产物，达到减少产物抑制，提高产物浓度和生产率的目的。生物转化法生产2-苯乙醇过程中，采用原位产物分离技术，可以降低水相培养基中的2-苯乙醇浓度，从而解除对酵母细胞的毒害作用，利于L-苯丙氨酸向2-苯乙醇转化反应的进行，从而提高了2-苯乙醇合成浓度和生产率，将转化发酵和提取分离相耦合，既克服产物对酵母细胞的毒性，又实现了产物的萃取分离，提高了2-苯乙醇的浓度和转化率，可以实现大规模工业化应用。

发明内容

本发明目的在于提供一种转化发酵过程与分离提取过程耦合的原位产物分离生产天然2-苯乙醇的方法。

为达到发明目的，本发明采用以下技术方案：

以酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)经过种子扩大培养的种子液为生物催化剂，所述的种子液接种于转化培养基，再加入酶催化法或微生物发酵法生产的L-苯丙氨酸为底物，在有机溶剂存在的条件下进行摇床振荡或通气搅拌转化，温度控制在25～30℃，转化18～24h，转化液后处理得到天然2-苯乙醇，所述的L-苯丙氨酸加入浓度以培养基体积计为10～20g/L，所述的有机溶剂为油酸或聚丙二醇。

所述种子液接种于转化培养基的接种量为5～10％体积比，所述的种子液菌体浓度为稀释20倍后的OD₆₆₀＝0.4～0.6。

本发明所述2-苯乙醇的制备方法，转化培养基组成为：蔗糖100～140g/L，酵母浸出粉5.0～7.5g/L，KH₂PO₄ 7.5g/L，K₂HPO₄·3H₂O 12.6g/L，MgSO₄·7H₂O 0.5g/L，溶剂为水，pH自然。

本发明所述有机溶剂的体积用量与转化培养基体积比为1∶1～3。

本发明所述酿酒酵母是安琪酒精活性干酵母经分离纯化而获得。本发明使用的酒精活性干酵母是湖北安琪酵母股份有限公司生产，商品名为“安琪酒精活性干酵母”。