日化香精技术工艺发展趋势分析（ 日化香精项目市场投资商业计划书 -节选）

第一节 产品技术发展现状

调配香精应该明白各种单体香料的物化性质和气味特征，开始需参考典型配方，依靠嗅觉反复调整单体香料用量，直到香精气味纯正和天然香气相似为止。调配香精并非易事，而是艰巨有序。

调配香精有单型配方和复型配方两种形式。单型配方是指某一种花或某一种水果而言，复型配方是由几种单合体组成为非花香型香精。所有香精无论是什么香型，都应由以下几个部分组成：

主剂—是调配香精的基本香原料；

调和剂—是可调和主剂不足之处，使主剂更能发挥优美的香气作用；

变调剂—在配方中是起修饰作用，可使调配的香精的香气别具风韵；

定香剂—可使香精的香气保持稳定持久，扩散均匀。

如茉莉型香精为例：主剂是乙酸苄酯、芳樟醇等；调和剂是吲哚、邻氨基苯甲酸甲酯等；变调剂是羟基香草醛、紫罗兰酮等；定香剂是葵子麝香、香豆素等；此外，稀释剂（溶剂）是无臭五色的乙醇。

调香工作的要点是要向大自然模仿与幻想。

调配香精还必须注意：配成后能闻出香精的主香，香型要突出明显而不能出现任何一种香原料的气味或杂味。

要求香精的香气纯正，挥发均匀，不得随时间的变化使香型逐渐消失。

调配好的香精最好经过一段时间的熟化，因新调配的香精香气是较粗糙无力，甚至还有刺鼻，所以必须要经过一段熟化过程为好。也可把新调配的香精放在室温暗凉处，密封几天，使香精变得柔和、香郁，无剩余香原料的气味。

第二节 产品工艺特点或流程

1、香精（提取型）将40～60%的乙醇100份与橙油等预先调制好的系列香基10～20份装入带搅拌装置的夹层锅内，在60～80℃下搅拌2～3小时（温浸）或在常温下搅拌3～4小时（冷浸），将之密闭保存2～3日（即静止分层），分液分出酒精溶液部分，在-5℃左右冷却几天后，加入过滤助剂低温过滤，如有必要进行二次调香，然后熟化为成品。

系列香精生产工艺流程

2、香精（溶解型）

将香基、必要的食用色素（最好是天然的）、乙醇、蒸馏水等混合溶解就得到各种香精。注意所用乙醇溶液的浓度（指与水混合后）必须适合香基的溶解性。当饮料中加入0.1%香精，想使饮料呈清澈透明状态，乙醇的含量通常在60%（W/W）以下。

香精生产工艺流程

第三节 国内外技术未来发展趋势 分析

一、香料生物技术

使用香精香料的产品（如方便食品、饮料、化妆品、去污剂）不断增长的市场份额要求业内企业要有全新的策略来生产芳香化合物。全世界约有80%的香精香料是由化学法合成的，然而在德国（1990年）约有70%的食用香料是天然的，这一趋势要归功于新型营养健康生活观念的建立。上述“天然的”标记对于利用微生物技术生产香料的 研究 是非常重要的，因为天然的和化学合成的香料在价格上差距是巨大的例如每公斤合成香兰素的价格为12美元左右，而每公斤从香荚兰豆提取的香兰素是4000美元。

此外，生物技术还会显现出其它的优点，香料是生物活性物质，手性对其香味具有重要的影响而生物催化剂可选择性地催化合成出手性化合物。

生物技术进一步的优点是：

独立于农业之外，可不受于地方不利环境条件所限制。

可利用工程技术方法进行放大和工业化生产，产品易于回收。

可为发展中国家保护天然资源。

由代谢路径到目标香料化合物高等植物精油、果汁、植物提取物和一些少量的动物，长期以来是天然香料的唯一来源，而生物技术主要包括微生物、植物细胞和酶的单步生物转化和从头合成，完整细胞可用于复杂目标化合物的生物催化合成，而游离酶可用于单步反应过程的催化。在微生物中，真菌（特别是担子菌）所产生的挥发性物质与植物挥发物质极其相似，许多真菌挥发性物质已经被确定，结构上也等同于高等植物香料。

1、从头合成

完整微生物细胞可催化完成碳水化合物、脂肪和蛋白质的代谢过程，且可将降解后的化合物转为更复杂的香料化合物分子。普通的发酵培养可产生大量的初级代谢产物和微量的复杂芳香化合物。例如在乳品中乳酸大量产生的同时，一些微量的挥发性香料，如短链醇、醛、酮、甲基酮以及吡嗪、内酯、硫醇类化物也伴随着产生。乳酸的生成也无需多论，但如何通过发酵工程技术提高潜在香料化合物还需进行深入的 研究 ，然而，这方面的 研究 进展受到代谢规律缺乏的限制。可能有效的方法是通过代谢流的 研究 结合酶的诱导、反馈调节、分解代谢物的调节以及能荷调节来达到促进香料化合物的生物合成。

2、生物转化和生物合成：

价廉易得的可再生的天然前体物，如脂肪酸和氨基酸，可以通过微生物发酵和酶工程技术转化为高附加值的香料化合物。生物催化优于化学

催化主要在于：

（1）手性的引入，（2）化学惰性碳原子的功能转化，（3）在多功能分子中选择性修饰特定的基团，（4）手性香料化合物的拆分。

下面就最近 研究 热点中的几种香料化合物生物技术运用作一介绍。

a.单萜

单萜在自然界中广泛存在约有400种结构，组成了一群合适的前体底物，土壤细菌和高等真菌可将其转化为非环、单环、双环的类单萜化合物，到目前为止，大多数单萜的生物转化只停留在 研究 上，暂且不具有实质商业价值，主要的问题在于：

（1）单萜前体化合物和产物的化学不稳定性。

（2）单萜化合物的低水溶性。

（3）前体和产物的高挥发性；前体和产物的高细胞毒性。

（4）低转化率。

b.高萜/萜类化合物

高萜生物转化中，萜类前体化合物的细胞毒性不再是个主要障碍，转化率和产率就相应有所提高。例如广藿醇被土壤微生物选择性羟基化转化为10-羟基广藿酮，产率在1.2gl-1左右。1-羟基广藿酮再由化学法转化为降绿叶烯醇，此为广藿香精油中的一种主要成份（Suhara1981）［8Cheetham（1993）［9］。 研究 报道利用真菌可将β-紫罗兰酮转化为烟草香料。

c.香兰素

香兰素是一种被广泛接受的香料化合物，主要存在香荚兰豆中，含量为7%左右，目前国际市场上只有0.2%香兰素是天然的，其余都是化学合成的。受货源限制和高昂价格的趋使，生物转化法得到广泛的 研究 。

目前，植物细胞培养和微生物转化法都不能提供一个可以接受的转化率。前体化合物法似乎更有前景。几种合适的起始原料包括：木素，丁子香酚、阿魏酸、姜黄素和泰国安息香树脂。转化率30%左右，产率1gl-1左右已有 研究 报道。前体化合物和产物的毒性以及产物在发酵过程中的降解，都会影响最终产品的得率。

d.苯甲醛

在数量上，苯甲醛是第二大主要的香料，天然的苯甲醛通常来源于苦杏仁核，而在生产过程中同时产生的等摩尔氢氰酸可能会引起严重的安全问题。最近科学家发现利用微生物转化天然的苯丙氨酸可合成出苯甲醛，这就为苯甲醛的生产提供一条新的途径。此过程的 研究 开发正在充足廉价的天然苯丙氨酸保证下进展顺利。

L-苯丙氨酸的微生物代谢过程的 研究 有助于避免副反应而提高生物转化效率。有人曾用次-L-苯丙氨酸特异标记来阐述Ischnodermaben zoincm的深层发酵代谢路径，通过 研究 可知苯丙氨酸通过两个不同的降解途径可完全转化为香料化合物苯甲醛和苯丙醇。L-苯丙氨酸通过氧化降解途径转化为苯甲醛同样也被发现于细菌的代谢过程中。

e.癸内酯

内酯是一种常用的挥发性香料。脂肪族链烷酯作为重要的食用香料是源于它们特殊的味感特性。癸内酯是一个重要的组份，存在于许多水果中，如草莓、桃子和杏以及奶制品和一些发酵食品。随着八十年代内酯生物生产过程的建立，天然癸内酯价格从20000美元/kg降到1200美元/kg。通常，微生物内酯是通过羟基脂肪酸的β-氧化生产的，此转化过程的产品得率为5gl-1。

3、游离酶

到目前为止，约3000种酶在文献中被报道，但只有几百种可商业化生产，且其中仅20种适合于工业生产过程，脂肪酶、酯酶、蛋白酶、核酸酶和糖苷酯酶可用于香料化合物的提取过程，而且还可将大分子前体化合物水解为小分子香料物质，一个很好的例子是脂水解反应的逆反应即脂肪酶非水相酯化反应。这些酶还可用于脂肪族酯、芳香酯和内酯的立体选择性水解和转酯反应。

二、芳香化合物的生物工程技术前景

欧盟目前的一个 研究 课题主要应用基因工程来将单萜转化为具有强烈香味活性的功能氧化产品。一个野生Pseudonounapultrda菌株作为宿主，向其引入一个编码单萜转化酶的基因从而使之具有特殊催化功能的基因工程菌。

另一个实用的例子是利用基因修饰来去除啤酒中的双乙酰，通过添加一种携带了α-乙酰乳酸酯脱羧酶的基因工程菌，来去除双乙酰前体物的形成，这样耗时后发酸过程可不再需要。相同的单基因操作方法曾应用于一种携带丙乳酸酶的啤酒酵母，此方法可降低酒的酸性，改善挥发性成份的组成。当然，目前在利用完整的代谢过程来生产芳香化合物还存在一些技术限制。

实际上，每一个生物过程都是建立在：合适微生物的筛选、全套化学物理参数的调节、反应器设计和在线控制等基础上的。如果目标产物为一个挥发性香料，还存在一些其他的问题：

1、前体的筛选，添加的时间和方式。

2、原位产品的回收：产品的保护，代谢平的转移，反馈抑制的去除，产品的细胞毒性。

3、连续发酵：产品生成有时可能会与生长同步，然而许多挥发性代谢产物不是在稳定期积的次级产品。

尽管许多微生物发酵母过程被报道可产生有吸引力的香料化合物，但是可以工业化应用的目非常有限。专利虽可得保护，但市场上的一个产品暂且还不能分辨出它是“天然发酵香料”还是传统蒸馏或萃取所得。例如通过微生物转化L苯丙氨酸可得到300mg-1苯甲醛，再通过原位回收可得到1g-1苯甲醛。

其中主要技术有：

通过惰性气体从生物培养基带走苯甲醛

大孔离子交换树脂吸附。

通过全蒸发过程回收苯甲醛。

虽然“天然”苯甲醛销售量要远高于植物提取所得，但还是不清楚苯甲醛的生物转化是否已达到工业规模。大量肉桂醛的逆羟醛剪切反应开辟了一个灰色“化学区”。目前，手性 分析 和同位素分配 分析 已达到较高标准，而且正被各专业实验室应用来鉴定天然苯甲醛真实性。

普通消费者的消费心理，即天然化合物要比化学合成的更健康，已反映在食品法规中。这就使得天然的和化学合成的产品泾渭分明，天然香料通常拥有更高的价格，微生物香料的价格如在200-2000美元/公斤范围之内，则具有明显的竞争力。而生产成本的主要因素是：原材料、人力和能耗。

目前影响香料化合物技术应用的推动力正逐渐增强，这其中不仅包括技术方面，而且还包括 市场发展 、立法、经济以及人们对化工过程环境保护意识的增强。通常产品如生物制备的得率在1g-1以上，就将有明显的利润。


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