汪 薇，王靖宇，辛 璇,*，任文彬,*，白衛(wèi)東，毛 悅

（1.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院輕工食品學(xué)院，廣東 廣州 510225；2.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院 廣東省嶺南特色食品科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510225）

內(nèi)酯是指羥基脂肪酸分子內(nèi)脫去一分子水形成的產(chǎn)物。根據(jù)羥基脂肪酸上羥基位置的不同，可將其分為β-內(nèi)酯、γ-內(nèi)酯、δ-內(nèi)酯等[1]。內(nèi)酯天然存在于各種果蔬（如芒果、桃子和草莓）和動(dòng)物產(chǎn)品（如肉類和牛乳）中，也是這些食品香氣和風(fēng)味的主要貢獻(xiàn)者[2]。內(nèi)酯類化合物具有較低的香氣閾值，如γ-壬內(nèi)酯、γ-癸內(nèi)酯和γ-十二內(nèi)酯在葡萄酒中的香氣閾值分別為25 μg/L、0.88 mg/L和7 μg/L[3]，在氣味描述符上有明顯的差別，如桃子果香、椰子香、奶油香和花香等[4]。一些內(nèi)酯類化合物還兼具抗菌和消炎等生物活性[5-6]，這些內(nèi)酯類化合物已被作為食品添加劑和香料而廣泛應(yīng)用于食品和日化產(chǎn)品中。此外，內(nèi)酯類化合物也被報(bào)道可作為綠色溶劑、燃料和各種高附加值化合物的合成前體物質(zhì)，如γ-戊內(nèi)酯[7]。內(nèi)酯類化合物每年的市場(chǎng)銷量達(dá)到數(shù)千萬(wàn)噸，價(jià)格在300～6 000 美元/kg之間[8]。大多數(shù)內(nèi)酯類化合物具有手性結(jié)構(gòu)，其分子的絕對(duì)構(gòu)型通常決定了其香氣特征和生物活性。深入了解手性內(nèi)酯類化合物的來(lái)源、結(jié)構(gòu)、香氣特征和制備方法，有助于全面認(rèn)識(shí)內(nèi)酯類化合物，推動(dòng)內(nèi)酯類化合物在食品、日化用品等領(lǐng)域中的應(yīng)用。然而，對(duì)于不同種類的手性內(nèi)酯類化合物的天然來(lái)源和制備方法目前鮮見系統(tǒng)綜述報(bào)道。因γ-內(nèi)酯（五元環(huán)）以及δ-內(nèi)酯（六元環(huán)）的環(huán)內(nèi)角張力最小，是最為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，所以γ-內(nèi)酯和δ-內(nèi)酯在食品、化妝品、醫(yī)藥和精細(xì)化工等領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛[9]。因此，本文對(duì)食品中常見的7 種γ-和δ-手性內(nèi)酯（γ-戊內(nèi)酯、γ-己內(nèi)酯、γ-癸內(nèi)酯、γ-十二內(nèi)酯、δ-癸內(nèi)酯、δ-十二內(nèi)酯和δ-茉莉內(nèi)酯）的天然來(lái)源、結(jié)構(gòu)、香氣特征及其制備方法進(jìn)行了綜述，以期為手性內(nèi)酯類化合物的應(yīng)用和制備提供理論基礎(chǔ)。

1 手性內(nèi)酯類化合物的來(lái)源

食品中的風(fēng)味與其原料中內(nèi)酯類化合物及其前體物質(zhì)有著密切的聯(lián)系，而且內(nèi)酯類化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)決定了它們的香氣特征和化學(xué)性質(zhì)。手性內(nèi)酯類化合物廣泛存在于自然界中，例如草莓、桃、椰子、杏和茉莉花等，它們作為這些植物吸引捕食者的信號(hào)來(lái)促進(jìn)授粉和種子傳播[10-11]。紅葡萄酒中富含(R)-馬索亞內(nèi)酯，在酒精發(fā)酵過(guò)程中該芳香內(nèi)酯被還原為(R)-δ-癸內(nèi)酯，從而使酒體具有獨(dú)特的椰子香和無(wú)花果干香[12]。內(nèi)酯類化合物被認(rèn)為是桃子果香和甜脂香的主要特征香氣化合物[13-14]。自然界中大多數(shù)內(nèi)酯類化合物具有手性結(jié)構(gòu)，如(S)-δ-癸內(nèi)酯，天然存在于樹莓中，而(R)-δ-癸內(nèi)酯則天然存在于桃子、杏、油桃、椰子等[15]中。茉莉花的提取物中只含有(R)-δ-茉莉內(nèi)酯，而在晚香玉中只合成(S)-δ-茉莉內(nèi)酯[16]。茶葉中也富含各種手性內(nèi)酯類化合物，白毫銀針中不僅有(R)-γ-壬內(nèi)酯，而且也有(S)-γ-壬內(nèi)酯，白牡丹茶葉中有(R)-δ-辛內(nèi)酯，壽眉中則富含(R)-δ-辛內(nèi)酯和(S)-γ-辛內(nèi)酯[17]。這些內(nèi)酯類化合物因?yàn)槭中灾行牡拇嬖冢煌膶?duì)映異構(gòu)體間呈現(xiàn)出不同的香氣特征和程度（感官差異）。以γ-十一內(nèi)酯為例，(S)-γ-十一內(nèi)酯具有脂香、醛香，甜的椰子香；(R)-γ-十一內(nèi)酯則帶有花香、類似于桃子的香氣；(S)-γ-己內(nèi)酯具有奶油香和木質(zhì)香；(R)-γ-己內(nèi)酯具有椰子香和甘草香氣；(S)-γ-辛內(nèi)酯具有脂類香氣；(R)-γ-辛內(nèi)酯則帶有杏仁香；(S)-γ-壬內(nèi)酯具有濃烈的脂類香氣；(R)-γ-壬內(nèi)酯則帶有霉味[18]。

內(nèi)酯類化合物在食品中含量低且成分種類繁多，而目前缺少對(duì)食品中內(nèi)酯類化合物手性結(jié)構(gòu)的研究，相關(guān)報(bào)道仍停留在對(duì)其種類和含量的確定分析方面。Niu Yunwei等[19]對(duì)浙江奉化玉露桃的香氣物質(zhì)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)內(nèi)酯類化合物是其關(guān)鍵芳香活性化合物之一，包括γ-己內(nèi)酯、γ-庚內(nèi)酯、γ-辛內(nèi)酯、δ-辛內(nèi)酯、γ-癸內(nèi)酯、δ-癸內(nèi)酯、δ-十二內(nèi)酯，其中γ-癸內(nèi)酯（含量為618.53 μg/kg）和δ-癸內(nèi)酯（含量為4 979.86 μg/kg）的氣味活性值（odor activity value，OVA）最高，分別為61.9和49.8。Zhu Jiancai等[13]在5 種不同品種的桃子中也發(fā)現(xiàn)了相似的結(jié)果。Yoshinaga等[20]比較了黃油和人造黃油的內(nèi)酯種類，發(fā)現(xiàn)γ-十二內(nèi)酯、δ-癸內(nèi)酯、δ-十二內(nèi)酯、δ-十四內(nèi)酯和δ-十六內(nèi)酯是黃油的主要內(nèi)酯類化合物，而人造黃油中主要的內(nèi)酯為δ-癸內(nèi)酯和δ-十二內(nèi)酯。Chen Chen等[21]發(fā)現(xiàn)內(nèi)酯類化合物對(duì)用牛乳制備而成的切達(dá)爾奶酪的整體風(fēng)味具有重要的貢獻(xiàn)，主要的芳香活性物質(zhì)為γ-辛內(nèi)酯、γ-十一內(nèi)酯、γ-十二內(nèi)酯、δ-辛內(nèi)酯、δ-癸內(nèi)酯和δ-十二內(nèi)酯。γ-辛內(nèi)酯在水中的香氣閾值為6.5～24.0 μg/mL[22]，而在切達(dá)爾奶酪中的質(zhì)量濃度可達(dá)到130.0～170.0 μg/mL[23]，遠(yuǎn)高于其香氣閾值。δ-十二內(nèi)酯的在水中的香氣閾值極低，僅為0.46～53.00 μg/mL[22]，但在切達(dá)奶酪中質(zhì)量濃度可高達(dá)19.37～396.26 μg/mL[24]。Haase等[25]對(duì)4 種不同產(chǎn)地的新鮮可可果肉中的芳香活性化合物進(jìn)行了定性分析，發(fā)現(xiàn)在測(cè)定的65 種芳香活性化合物中內(nèi)酯類化合物是一類重要的香氣物質(zhì)，包括γ-辛內(nèi)酯、γ-壬內(nèi)酯、δ-壬內(nèi)酯、γ-癸內(nèi)酯、δ-癸內(nèi)酯、γ-十二內(nèi)酯、δ-十二內(nèi)酯。風(fēng)味稀釋因子（flavor dilution factor，F(xiàn)D）越高，在食品中的風(fēng)味貢獻(xiàn)程度越大。以可可果肉為例，內(nèi)酯類化合物是其中風(fēng)味貢獻(xiàn)程度最大的芳香化合物，隨著產(chǎn)地的不同，其內(nèi)酯類化合物的貢獻(xiàn)度也不同。產(chǎn)自印尼和越南的可可果肉中具有焦糖味和花香味的γ-十二內(nèi)酯的風(fēng)味貢獻(xiàn)最大，而產(chǎn)自喀麥隆和尼加拉瓜的可可果肉中具有椰子香味的δ-癸內(nèi)酯的風(fēng)味貢獻(xiàn)最大[25]。除了果肉，一些果核中的種子也富含內(nèi)酯類化合物，例如，γ-己內(nèi)酯和γ-壬內(nèi)酯是櫻桃籽重要的香味賦予物。當(dāng)經(jīng)過(guò)烘烤后，櫻桃籽中γ-己內(nèi)酯和γ-壬內(nèi)酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從2.14%和0.88%分別增加到6.58%和4.20%，這與烘烤脫水增強(qiáng)了一些羥基脂肪酸的分子內(nèi)酯化有關(guān)，從而使風(fēng)味更佳[26]。γ-丁內(nèi)酯也是鳳凰單叢茶中主要的揮發(fā)性成分之一，具有玉蘭香[27]。

除了植物，手性內(nèi)酯類化合物也存在于其他生物體內(nèi)，如霉菌、酵母和動(dòng)物[8,28]。Li Guang等[29]對(duì)北美豪豬下背部脂質(zhì)涂層中的揮發(fā)性化合物進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)具有豪豬氣味特征的異構(gòu)體為(R)-δ-癸內(nèi)酯，并認(rèn)為這種內(nèi)酯化合物的生物學(xué)功能是作為一種警告氣味，使捕食者產(chǎn)生厭惡感。?mura等[30]也證實(shí)了雄性成年蝴蝶散發(fā)出的特殊氣味是(R)-δ癸內(nèi)酯。目前，已被報(bào)道的能夠在體內(nèi)自身從頭合成內(nèi)酯類化合物的微生物有絲狀真菌梨孢鐮孢菌（Fusarium poae）[31]、綠色木霉菌（Tr i c h o d e r m a v i r i d e）[32]、棉阿舒囊霉（Ashbya gossypii）[33]以及酵母臭孢子酵母（Sporobolomyces odorus）[34]。例如，Sarris等[31]使用麥芽肉湯培養(yǎng)基培養(yǎng)絲狀真菌梨孢鐮孢菌（Fusarium poae）時(shí)檢測(cè)到培養(yǎng)基中含有8 種飽和γ-內(nèi)酯（γ-戊內(nèi)酯、γ-己內(nèi)酯、γ-庚內(nèi)酯、γ-辛內(nèi)酯、γ-壬內(nèi)酯、γ-癸內(nèi)酯、γ-十一內(nèi)酯和γ-十二內(nèi)酯）、一種不飽和γ-內(nèi)酯（順-6-γ-十二烯內(nèi)酯）和一種δ-內(nèi)酯（δ-癸內(nèi)酯）。未來(lái)需提高對(duì)食品和微生物中內(nèi)酯類化合物的構(gòu)型研究，通過(guò)生物法制備手性內(nèi)酯類化合物，從而根據(jù)需求添加不同構(gòu)型的香精，設(shè)計(jì)出感官特性更合理的食品。

表1總結(jié)了幾種典型的手性內(nèi)酯類化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)、來(lái)源及其香氣特征。

表1 幾種典型的手性內(nèi)酯類化合物Table 1 Several typical chiral lactone compounds

2 不同手性內(nèi)酯類香料的制備

目前內(nèi)酯類化合物的制備方法主要分為天然提取法、化學(xué)法和生物法。天然提取法主要是直接提取植物中的內(nèi)酯類化合物，常用的方法為有機(jī)溶劑萃取法、壓榨法、水蒸氣蒸餾法和超臨界二氧化碳萃取法等[18]。天然提取法的內(nèi)酯類化合物香氣雖更自然宜人，但由于天然存在的內(nèi)酯類化合物含量少且提取成本高，難以滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求[35-36]。目前，內(nèi)酯類化合物的制備以化學(xué)法合成為主，如化學(xué)合成的γ-癸內(nèi)酯占據(jù)了90%的市場(chǎng)。然而，化學(xué)法合成的內(nèi)酯類化合物多數(shù)為外消旋混合物，產(chǎn)物香味單一，且在合成過(guò)程中涉及大量有機(jī)溶劑的使用，容易造成有機(jī)溶劑殘留[37]。而生物法合成可以避免化學(xué)法合成的缺點(diǎn)。生物法合成是指外源性化學(xué)物經(jīng)過(guò)酶或微生物催化轉(zhuǎn)化后化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的過(guò)程。已有研究表明，以羥基脂肪酸、非羥基脂肪酸和脂肪酸酯等為底物，經(jīng)過(guò)微生物或酶催化轉(zhuǎn)化可制備手性內(nèi)酯類化合物[38-39]。利用生物技術(shù)制備的內(nèi)酯類化合物與來(lái)源于植物的類似，也具有光學(xué)活性，被認(rèn)為是天然同等香料，因此，采用生物法制備手性內(nèi)酯類化合物具有更廣闊的應(yīng)用前景。

2.1 γ-內(nèi)酯類化合物

γ-內(nèi)酯類化合物是一類重要的呈香化合物，具有桃子、椰子等濃郁的水果香。此外，γ-內(nèi)酯類化合物還具有抗菌、消炎等生物活性。例如，經(jīng)過(guò)修飾的α-亞甲基-γ-內(nèi)酯具有良好的抗菌活性，研究證實(shí)其對(duì)細(xì)菌（金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和熒光假單胞菌）和真菌（釀酒酵母和黑曲霉）的生長(zhǎng)均有抑制作用[40]。Eltom等[5]發(fā)現(xiàn)從鴕鳥油中分離得的γ-內(nèi)酯（1.1 mg/kgmb，灌胃）能夠減輕福爾馬林誘導(dǎo)的大鼠足腫脹，且治療效果優(yōu)于對(duì)照藥物雙氯芬酸凝膠和布洛芬乳劑。因具有增香的作用和多種生物活性，γ-內(nèi)酯類化合物已被廣泛應(yīng)用于食用香精、日化用品和醫(yī)藥領(lǐng)域中，如γ-戊內(nèi)酯、γ-己內(nèi)酯、γ-癸內(nèi)酯和γ-十二內(nèi)酯。

2.1.1γ-戊內(nèi)酯

γ-戊內(nèi)酯具有香蘭素和椰子香味，主要用以配制桃、椰子、香草等型香精[41]。此外，γ-戊內(nèi)酯也是一種重要的化學(xué)物質(zhì)，可用于生產(chǎn)液體燃料、精細(xì)化學(xué)品合成的中間體和香精香料等[42]。(S)-γ-戊內(nèi)酯香氣弱，而(R)-γ-戊內(nèi)酯則呈現(xiàn)出甜香和椰子香[18]。目前γ-戊內(nèi)酯的合成以化學(xué)法合成為主，該方法是以乙酰丙酸（levulinic acid，LA）或乙酰丙酸烷基酯（alkyl latinate，AL）為底物經(jīng)過(guò)催化氫化制備（圖1），但γ-戊內(nèi)酯的大規(guī)模合成受到LA和AL原料供應(yīng)的限制。研究表明，LA和AL可以從碳水化合物或木質(zhì)纖維素在酸性催化劑存在下經(jīng)過(guò)在水或醇中水解或醇解得到，這使得γ-戊內(nèi)酯的大規(guī)模生產(chǎn)變得更可持續(xù)性和更經(jīng)濟(jì)[43]。Qi Long等[44]利用果糖作為底物，先將果糖脫水生成羥甲基糠醛（hydroxy methyl furfural，HMF），然后在硫酸催化下將HMF復(fù)水生成LA，再利用進(jìn)一步還原制備γ-戊內(nèi)酯。類似地，以木質(zhì)纖維素為底物，先將木質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)A，再一鍋法合成γ-戊內(nèi)酯，目標(biāo)產(chǎn)物得率高[45]。與LA相比，AL能更為有效地從碳水化合物的酸催化脫水中制備得到，所以將AL作為底物可以為γ-戊內(nèi)酯的生產(chǎn)開辟一條更有效的途徑。Tukacs等[46]以乙酰丙酸甲酯（methyl levulinate，ML）和乙酰丙酸乙酯（ethyl levulinate，EL）為底物，通過(guò)連續(xù)加氫催化生成γ-戊內(nèi)酯，底物轉(zhuǎn)化率和時(shí)空產(chǎn)率分別為100%和0.45 mol/（g·h）。除了底物，發(fā)展新型高效、高選擇性的手性金屬催化劑也是合成手性物質(zhì)的熱點(diǎn)之一，研究人員對(duì)催化劑進(jìn)行研究以期獲得高穩(wěn)定性和高催化活性的催化劑，從而實(shí)現(xiàn)高效制備γ-戊內(nèi)酯。李文秀等[47]通過(guò)原位熱解策略構(gòu)建了鈷基催化劑（Co@NC-800），該催化劑可實(shí)現(xiàn)LA定向轉(zhuǎn)化合成γ-戊內(nèi)酯，且產(chǎn)率達(dá)到99%以上。該催化劑還可催化EL轉(zhuǎn)化制備γ-戊內(nèi)酯，底物轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率分別達(dá)到100%和97%，并且連續(xù)循環(huán)使用7 次仍能保持較高的催化性能。Melero等[48]合成Zr-Al-β分子篩為催化劑，以FAL為底物，2-丙醇為氫供體和溶劑，F(xiàn)AL與催化劑的質(zhì)量比為1.2∶1.0，反應(yīng)4 h后產(chǎn)率為88%，此外，將分子篩反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)過(guò)550 ℃活化后仍可重復(fù)利用。Shende等[49]通過(guò)使用釕催化劑對(duì)LA進(jìn)行連續(xù)氫化得到(R)-γ-戊內(nèi)酯，轉(zhuǎn)化率為99%，對(duì)映體過(guò)量值（enantiomeric excess，ee）為93%?？啡╢urfural，F(xiàn)AL）轉(zhuǎn)化為γ-戊內(nèi)酯涉及多步反應(yīng)，這一系列反應(yīng)中會(huì)使用到大量的酸、醇和金屬催化劑，β沸石分子篩是一種多孔規(guī)則結(jié)構(gòu)的高硅沸石，具有良好的酸催化性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性[50]。對(duì)γ-戊內(nèi)酯的合成機(jī)理深入了解，并設(shè)計(jì)出更為適合的催化劑是未來(lái)研究的突破點(diǎn)，微生物是各種酶的天然且經(jīng)濟(jì)的催化劑來(lái)源。

圖1 催化氫化LA制備γ-戊內(nèi)酯的途徑Fig.1 Preparation of γ-valerolactone by catalytic hydrogenation of LA

目前使用酶參與的化學(xué)合成可以克服使用大量化學(xué)催化劑的缺點(diǎn)，特別是當(dāng)需要合成手性γ-戊內(nèi)酯時(shí)。O’Neill等[51]以聚(R)-3-羥基丁酸酯為底物，連續(xù)氫化得到(S)-3-羥丁酸乙酯，再利用酵母菌對(duì)其進(jìn)行還原，最后環(huán)化為(R)-(＋)-γ-戊內(nèi)酯，總產(chǎn)率為32%。Lee等[52]以LA為底物，使用糞產(chǎn)堿菌（Alcaligenes faecalis）中的3-羥基丁酸脫氫酶對(duì)LA進(jìn)行特異性還原，再使用硫酸將γ-羥基戊酸脫水環(huán)化為(R)-γ-γ-戊內(nèi)酯，產(chǎn)率為100%，ee值＞99%，與傳統(tǒng)化學(xué)合成方法相比，該法在環(huán)化階段采用更低濃度的硫酸（體積分?jǐn)?shù)1%），反應(yīng)條件更為溫和。G?tz等[53]使用LA在離子交換樹脂上進(jìn)行酯化，得到EL，再利用近平滑念珠菌（CPCR2）中的(S)-羰基還原酶將EL還原為(S)-γ-羥基戊酸，再使用南極假絲酵母脂肪酶B（Candida antarcticalipase B，CalB）將(S)-γ-羥基戊酸環(huán)化為(S)-γ-戊內(nèi)酯，最終產(chǎn)率為90%，ee值＞99%。將酶催化和化學(xué)催化相結(jié)合，利用兩者的優(yōu)勢(shì)能夠獲得更為理想的結(jié)構(gòu)。

不同構(gòu)型的γ-戊內(nèi)酯具有明顯的氣味差異，令人愉悅的香氣閾值非常高，若質(zhì)量濃度低于10-4mg/L，口感和香氣強(qiáng)度相對(duì)于其他γ-內(nèi)酯來(lái)說(shuō)較差[41]。此外，目前γ-戊內(nèi)酯的生產(chǎn)工藝仍有局限性，需添加大量的化學(xué)催化劑，不符合當(dāng)下消費(fèi)者健康消費(fèi)觀，因此γ-戊內(nèi)酯更加適合作為生物質(zhì)基平臺(tái)化合物，或作為一種性能優(yōu)良的溶劑。上述生物技術(shù)過(guò)程反應(yīng)條件溫和，故有利于使用微生物和酶，此外，可開發(fā)更多適合的底物（類似于一些木質(zhì)纖維素農(nóng)業(yè)廢棄物），同時(shí)，這些生物技術(shù)過(guò)程可以根據(jù)所使用的每種生物催化劑進(jìn)行優(yōu)化，為后期實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

2.1.2γ-己內(nèi)酯

γ-己內(nèi)酯化學(xué)名稱為5-乙基二氫-2(3H)-呋喃酮、似香豆素，具有獨(dú)特的藥草香氣和焦糖香氣，常被添加于酒精飲料、茶飲料、面包、乳制品和黃油等食品中。此外，γ-己內(nèi)酯也常添加在日化產(chǎn)品中以達(dá)到增香的目的[54]。(S)-γ-己內(nèi)酯具有類似于香豆素的味道，但是(R)-γ-己內(nèi)酯具有弱的甜香、椰子香和甘草味[18]。

γ-己內(nèi)酯可從植物中直接提取。de Oliveira Barretto等[55]利用水蒸餾法和過(guò)氮?dú)馑麴s法結(jié)合固相微萃取技術(shù)對(duì)菠蘿渣中的揮發(fā)性化合質(zhì)量分?jǐn)?shù)物進(jìn)行提取和表征，發(fā)現(xiàn)含有大量的內(nèi)酯類化合物（質(zhì)量分?jǐn)?shù)35%），包括γ-丁內(nèi)酯、γ-己內(nèi)酯、γ/δ-辛內(nèi)酯、γ/δ-癸內(nèi)酯和γ/δ-十二內(nèi)酯等，其中γ-己內(nèi)酯在這些內(nèi)酯類化合物中含量最高，所以菠蘿渣可作為提取γ-己內(nèi)酯的原料。γ-己內(nèi)酯也是芒果中重要的香氣揮發(fā)物之一。Deshpande等[56]揭示了芒果中內(nèi)酯類化合物可能的生物合成途徑，發(fā)現(xiàn)在果實(shí)發(fā)育和成熟階段中的9-脂氧合酶（Mi9LOX）、環(huán)氧化物水解酶2（MiEH2）、過(guò)氧化物酶、過(guò)氧化氫裂解酶和酰基輔酶A氧化酶與內(nèi)酯的合成密切相關(guān)。并且將Mi9LOX和MiEH2重組表達(dá)于大腸桿菌后，發(fā)現(xiàn)Mi9LOX和MiEH2基因的過(guò)表達(dá)顯著增加了大腸桿菌產(chǎn)γ-己內(nèi)酯的能力，這為體外γ-己內(nèi)酯的合成研究奠定了理論基礎(chǔ)。此外，γ-己內(nèi)酯也可以通過(guò)化學(xué)法合成：以1,2-環(huán)氧丁烷和丙二酸二乙酯鈉鹽為原料，經(jīng)皂化、酸化和脫羧反應(yīng)可制備得到[57]。然而，該法中所用原料1,2-環(huán)氧丁烷目前依賴于進(jìn)口，所以利用此方法大規(guī)模生產(chǎn)γ-己內(nèi)酯仍然受到了限制。此外，還可以以丙醛和丙烯酸為原料，經(jīng)過(guò)電解還原、加成以及環(huán)化制備γ-己內(nèi)酯，但該方法的產(chǎn)率僅約為20%，難以實(shí)現(xiàn)γ-己內(nèi)酯的工業(yè)化生產(chǎn)。韓巧等[58]以正丁醛和丙二酸為底物，經(jīng)過(guò)縮合重排以及內(nèi)酯化等步驟制備合成γ-己內(nèi)酯，產(chǎn)率達(dá)到76%。

由于化學(xué)合成的γ-己內(nèi)酯為外消旋體，通過(guò)各種拆分的方法制備具有光學(xué)活性的γ-己內(nèi)酯也備受科研人員的關(guān)注。目前實(shí)現(xiàn)手性化合物拆分的方法有很多種，如化學(xué)拆分、色譜拆分、膜拆分和酶法拆分等。與其他的拆分方法相比，酶法拆分手性化合物具有環(huán)境友好、操作簡(jiǎn)單、副產(chǎn)物少等優(yōu)勢(shì)，常用到拆分的酶為脂肪酶。合成手性γ-己內(nèi)酯以外消旋體的拆分為主，因?yàn)槊笩o(wú)毒且溫和綠色，使用酶催化拆分外消旋體是目前較為理性的選擇。梁甜甜等[59]發(fā)現(xiàn)豬胰脂肪酶能夠選擇性地對(duì)γ-己內(nèi)酯進(jìn)行水解生成(S)-γ-己內(nèi)酯，其中在最優(yōu)的反應(yīng)條件下轉(zhuǎn)化率可達(dá)到46.5%，對(duì)映選擇性為76.4%。

2.1.3γ-癸內(nèi)酯

γ-癸內(nèi)酯，化學(xué)名稱為4-己基丁內(nèi)酯，天然存在于桃子、杏仁、草莓、蘋果、奶酪和果酒等食品中。由于γ-癸內(nèi)酯具有濃郁的果香，稀釋時(shí)具有桃子香氣[60]，因此在調(diào)味品和香精香料等領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。γ-癸內(nèi)酯是手性分子，不同構(gòu)型的γ-癸內(nèi)酯具有不同的香氣特征，如(S)-型γ-癸內(nèi)酯具有水果香、香蕉香和茉莉花樣的頭香，且香氣更飽滿，甜香和花香較少；而(R)-型γ-癸內(nèi)酯具有脂香、動(dòng)物樣的頭香，適用于食用香精[18]。此外，γ-癸內(nèi)酯在醫(yī)藥領(lǐng)域亦有巨大的應(yīng)用潛力。Pflüger等[61]研究發(fā)現(xiàn)，γ-癸內(nèi)酯可抑制人體中單胺氧化酶-B（帕金森病的藥物治療就包括使用單胺氧化酶-B抑制劑）的活性和降低人肝癌細(xì)胞的細(xì)胞毒性，且γ-癸內(nèi)酯不具有遺傳毒性，因此，γ-癸內(nèi)酯具有治療帕金森疾病的潛力。

目前，市場(chǎng)上90%以上的γ-癸內(nèi)酯都是通過(guò)化學(xué)法合成的，應(yīng)用最為廣泛的是辛醛和丙二酸合成法[54]。該方法是先將辛醛和丙二酸脫水縮合，然后經(jīng)脫羧以及內(nèi)酯化制備得到γ-癸內(nèi)酯，具有工藝簡(jiǎn)單、原料易得和產(chǎn)物收率高等優(yōu)點(diǎn)。然而，化學(xué)法合成的γ-癸內(nèi)酯多為外消旋體，這會(huì)影響食品香氣的像真度。因此，研究制備具有高純度光學(xué)活性的γ-癸內(nèi)酯在香料領(lǐng)域具有重要的科學(xué)價(jià)值。

生物法合成γ-癸內(nèi)酯可分為生物合成法、生物轉(zhuǎn)化法和生物催化法。生物合成是指在生物體內(nèi)所進(jìn)行同化反應(yīng)的總稱，包括主要原料的從頭合成和部分分解產(chǎn)物的可逆廢物利用合成。許多研究證實(shí)γ-癸內(nèi)酯是賦予桃強(qiáng)烈果香的最重要內(nèi)酯類化合物[62-63]。微生物具有從頭合成γ-癸內(nèi)酯的能力。早在1972年，Tahara等[34]證實(shí)了具有特殊香氣的鮭色鎖擲酵母（Sporidiobolus salmonicolor）所產(chǎn)的香味成分為γ-癸內(nèi)酯和γ-十二內(nèi)酯。另外，Neuser等[64]在培養(yǎng)擔(dān)子菌的發(fā)酵液（麥芽-酵母提取液）時(shí)也發(fā)現(xiàn)了γ-癸內(nèi)酯的存在。生物轉(zhuǎn)化法是指外源化合物在微生物體內(nèi)經(jīng)代謝通路中各種關(guān)鍵酶催化轉(zhuǎn)化的過(guò)程。與能夠從頭生物合成內(nèi)酯的微生物相比，能夠?qū)⒅舅徂D(zhuǎn)化為內(nèi)酯的微生物非常廣泛。因此，生物轉(zhuǎn)化法是生物法制備γ-癸內(nèi)酯最為常用的方法，如首選系統(tǒng)解脂耶氏酵母（Yarrowia lipolytica），可利用羥基脂肪酸（如蓖麻油酸）作為前體進(jìn)行催化轉(zhuǎn)化制備γ-癸內(nèi)酯。該方法的代謝機(jī)理如圖2所示，蓖麻油酸先轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體中，通過(guò)線粒體中的4步β-氧化循環(huán)后，脫去8 個(gè)碳原子，生成4-羥基癸酸，再在脂肪酶等催化下內(nèi)酯化得到具有高純度光學(xué)活性的γ-癸內(nèi)酯[65-66]。有專利報(bào)道了在300 L的發(fā)酵罐中使用Y.lipolytica發(fā)酵制備的γ-癸內(nèi)酯質(zhì)量濃度可高達(dá)12.5 g/L[67]。然而，這種生產(chǎn)方法存在局限性，如蓖麻油酸不是一種豐富的可再生的原料，且它的提取還存在若干健康、季節(jié)性和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題[68]。為了尋找新的簡(jiǎn)單易得和可再生的底物，Soares等[69]探究了Y.lipolytica和Lindnera saturnus酵母菌株利用粗甘油生產(chǎn)γ-癸內(nèi)酯的能力，發(fā)現(xiàn)L.saturnus能利用100 g/L粗甘油產(chǎn)生5.8 g/L的γ-癸內(nèi)酯。因?yàn)榇指视褪巧锊裼凸I(yè)的主要副產(chǎn)品，所以它是一種可持續(xù)的生物轉(zhuǎn)化替代底物。此外，Marella等[70]對(duì)Y.lipolytica進(jìn)行基因改造以期獲得將非羥基脂肪酸轉(zhuǎn)化為內(nèi)酯的能力，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)入來(lái)源于嗜麥芽寡養(yǎng)單胞菌（Stenotrophomonas maltophilia）的油酸-10-水合酶基因后，重組Y.lipolytica可以催化轉(zhuǎn)化油酸制備γ-癸內(nèi)酯。雖然與傳統(tǒng)的羥基脂肪酸生物轉(zhuǎn)化過(guò)程相比，重組Y.lipolytica生成的內(nèi)酯濃度較低，但是向更加可持續(xù)的內(nèi)酯生產(chǎn)邁進(jìn)了一步。另一個(gè)需要考慮的重要因素是內(nèi)酯對(duì)微生物的毒性[71]。研究表明，γ-癸內(nèi)酯的質(zhì)量濃度高于150 mg/L時(shí)會(huì)抑制Y.lipolytica的生長(zhǎng)，使活細(xì)胞去極化并增加細(xì)胞膜的流動(dòng)性[72]。這可能是γ-癸內(nèi)酯與膜磷脂的?；?zhǔn)杷嗷プ饔?，?dǎo)致無(wú)序程度逐漸增加，從而增加了細(xì)胞膜內(nèi)的整體流動(dòng)性[73]。為了減輕對(duì)酵母細(xì)胞的毒性抑制，原位產(chǎn)物分離發(fā)酵技術(shù)被應(yīng)用于生物催化轉(zhuǎn)化制備γ-癸內(nèi)酯中，即將生成的γ-癸內(nèi)酯與酵母細(xì)胞分離[74]。Rong Shaofeng等[75]探究了樹脂（HZ-816）或環(huán)戊硅氧烷（DC345）兩種“液-液”原位分離體系對(duì)酵母代謝的影響，發(fā)現(xiàn)這兩種原位分離體系均能提高γ-癸內(nèi)酯的產(chǎn)率（140%和175%），但DC345體系中的產(chǎn)率更高以及對(duì)酵母細(xì)胞的損傷更小，因此DC345體系具有作為一種生物轉(zhuǎn)化生產(chǎn)γ-癸內(nèi)酯新型分離系統(tǒng)的潛力。生物催化是指直接利用酶或生物有機(jī)體（包括整個(gè)細(xì)胞、細(xì)胞器、組織等）作為催化劑進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化的過(guò)程。Ren Chunlei等[76]利用基因挖掘技術(shù)從釀酒酵母中克隆出羰基還原酶OdCR1基因，并在大腸桿菌中過(guò)表達(dá)，用于催化4-氧癸酸的不對(duì)稱還原。研究結(jié)果表明，該基因工程菌對(duì)4-氧癸酸具有較高的立體選擇性，可生成(R)-γ-癸內(nèi)酯（99% ee），產(chǎn)率高達(dá)85%。該研究為利用酶催化的選擇性還原酮酸（酯）制備γ-癸內(nèi)酯提供了新的示例。

圖2 蓖麻油酸制備(R)-γ-癸內(nèi)酯的途徑Fig.2 Preparation of (R)-γ-decalactone from ricinoleic acid

2.1.4γ-十二內(nèi)酯

γ-十二內(nèi)酯是一種天然的芳香化合物，具有濃郁的桃子味和奶油味，存在于杏、桃子、草莓、菠蘿、芒果、梅子和針葉櫻桃等水果中[77]。(R)-γ-十二內(nèi)酯具有濃烈的花香，而(S)-γ-十二內(nèi)酯則具有奶香味和甜脂香[78]。此外，研究表明γ-十二內(nèi)酯具有良好的消炎作用[79]。

γ-十二內(nèi)酯由于在植物中的含量少，且不易單獨(dú)分離出來(lái)，所以目前市場(chǎng)上銷售的仍主要是化學(xué)合成的無(wú)旋光活性產(chǎn)品。常見制備γ-十二內(nèi)酯的化學(xué)合成方法主要是以正壬醇和丙烯酸（或丙烯酸甲酯）為底物，在引發(fā)劑和催化劑作用下經(jīng)一系列化學(xué)反應(yīng)生成羥基油酸，再環(huán)化成γ-十二內(nèi)酯（圖3）[80]。Matsumoto等[81]對(duì)外消旋長(zhǎng)鏈1,2-二醇單基酸酯進(jìn)行酶法拆分并得到(S)-2-乙酰氧癸基甲磺酸酯（收率為94%），再在溴化銅的催化下得到(S)-1-十三烯-5-醇（收率為81%），然后在酸性條件下內(nèi)酯化合成了(S)-γ-十二內(nèi)酯（收率為55%）。化學(xué)合成法方法由于原料易得、操作簡(jiǎn)單、產(chǎn)品收率高而成為研究的熱點(diǎn)。

圖3 以正壬醇和丙烯酸為底物產(chǎn)γ-十二內(nèi)酯Fig.3 Preparation of γ-dodecolactone from n-nonanol and acrylic acid as substrates

目前生物法制備γ-十二內(nèi)酯主要是通過(guò)微生物催化轉(zhuǎn)化油酸獲得，其生物合成途徑如圖4所示，以油酸為底物，經(jīng)假單胞菌催化轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生10-羥基油酸，再以分離后的10-羥基油酸為底物，通過(guò)畢赤酵母的β-氧化和內(nèi)酯化反應(yīng)得到γ-十二內(nèi)酯[82]。Marella等[70]以商品橄欖油為底物，利用解脂耶氏酵母催化，獲得了質(zhì)量濃度為（1.62±0.54）mg/L的γ-十二內(nèi)酯，為以植物油作為底物生產(chǎn)內(nèi)酯提供了參考。Boratyński等[82]從12 種細(xì)菌中篩選出的藤黃微球菌（Micrococcus luteusPCM525）可以以油酸為底物經(jīng)發(fā)酵代謝直接將其轉(zhuǎn)化為手性γ-十二內(nèi)酯，轉(zhuǎn)化率達(dá)到50%。這是第一個(gè)具有產(chǎn)消炎活性因子細(xì)菌的報(bào)道。微生物轉(zhuǎn)化技術(shù)的研究為實(shí)現(xiàn)從羥基脂肪酸合成手性內(nèi)酯化合物提供了新的發(fā)展方向。

圖4 生物轉(zhuǎn)化催化油酸產(chǎn)γ-十二內(nèi)酯Fig.4 Biotransformation of oleic acid to γ-dodecolactone

2.2 δ-內(nèi)酯類化合物

δ-內(nèi)酯類化合物在水果和乳制品中廣泛存在，具有椰香、花香、奶香等香味，是一種高價(jià)值的香料香精。δ-內(nèi)酯類化合物被廣泛應(yīng)用于飲料、雪糕、乳制品等食品中，此外還應(yīng)用于日化產(chǎn)品中[83]。在食品中常見的手性δ-內(nèi)酯類化合物主要為δ-癸內(nèi)酯、δ-茉莉內(nèi)酯和δ-十二內(nèi)酯。

2.2.1δ-癸內(nèi)酯

δ-癸內(nèi)酯化學(xué)名稱為5-戊基戊內(nèi)酯，廣泛存在于杏、油桃、覆盆子、樹莓、馬鈴薯、切達(dá)干酪、羊肉、牛奶及奶制品等食品中[84]。(R)-構(gòu)型的δ-癸內(nèi)酯主要在桃和杏中形成，該構(gòu)型在桃子中的ee值高達(dá)96%、在杏中的ee值為90%；而(S)-構(gòu)型的δ-癸內(nèi)酯主要存在于樹莓中，其在樹莓中的ee值為94%。此外，牛奶、黃油、切達(dá)干酪和椰子中的δ-癸內(nèi)酯都以不同的對(duì)映體存在[85]。不同構(gòu)型的δ-癸內(nèi)酯也具有不同的香氣特征，如(S)-(-)-δ-癸內(nèi)酯具有甜香、水果香、桃子香、脂香和黃油香；(R)-(＋)-δ-癸內(nèi)酯具有甜香、水果香、牛奶香，其花香味比(S)-構(gòu)型和外消旋體的香味更為強(qiáng)烈、濃郁[18]。δ-癸內(nèi)酯不僅是一種高價(jià)值的香精香料，也可應(yīng)用于害蟲防治中。有研究表明，δ-癸內(nèi)酯是驅(qū)蚊劑二乙基甲苯酰胺（N,N-diethylmeta-toluamide，DEET）和檸檬桉樹油（p-menthane-3,8-diol，PMD）的潛在替代品[86]。

目前，δ-癸內(nèi)酯的化學(xué)合成主要有2 種途徑：第一種是先合成δ-羥基酸，再經(jīng)內(nèi)酯化得到δ-癸內(nèi)酯[87]。該方法的原料不易獲得且總得率低，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；第二種是先合成2-戊基環(huán)戊酮中間體，再經(jīng)Baeyer-Villiger（BV）氧化得到δ-癸內(nèi)酯[88]。該方法在BV氧化時(shí)所使用的催化劑易產(chǎn)生較多副產(chǎn)物，使得率較低。為了開發(fā)高效的催化劑，卜佳等[89]以環(huán)戊酮和正戊醛為原料經(jīng)羥醛縮合、脫水和選擇性還原生成2-戊基環(huán)戊酮，最后以聚乙二醇-600為催化劑，經(jīng)BV氧化反應(yīng)合成δ-癸內(nèi)酯，產(chǎn)率為86.3%。此外，Alam等[90]提出了一種從廢棄木質(zhì)纖維素生物質(zhì)（如甘蔗渣）生產(chǎn)δ-癸內(nèi)酯的方法，為δ-癸內(nèi)酯的合成向綠色和可持續(xù)方向發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。該方法具體的合成路徑如圖5所示，首先從廢棄的甘蔗渣中發(fā)酵產(chǎn)生得到6-戊基-α-吡喃酮（6-amyl-α-pyrone，6PP），再進(jìn)行氫化得到馬索亞內(nèi)酯（massoia lactone，ML），再在以甲酸為原位氫源的Pd/C催化劑上連續(xù)氫化轉(zhuǎn)化為δ-癸內(nèi)酯，其產(chǎn)率達(dá)到79%。羥基脂肪酸（hydroxy fatty acids，HFAs）是內(nèi)酯生物合成的天然前體物質(zhì)。因此，有必要提出針對(duì)HFAs的選擇性合成方法，較為理想的方法是直接通過(guò)脂肪酸氧化獲得。如圖6所示，Manning等[91]利用一種來(lái)源于Tepidiphilus thermophilus的野生型細(xì)胞色素P450單加氧酶（CYP116B46）對(duì)癸酸進(jìn)行羥基化生成(S)-5-羥基癸酸，再通過(guò)酸催化內(nèi)酯化生成(S)-δ-癸內(nèi)酯，以0.4 mmol/L的癸酸為底物，轉(zhuǎn)化率為10%，且ee值＞90%。

圖5 6PP連續(xù)氫化制備δ-癸內(nèi)酯Fig.5 Preparation of δ-decalactone by continuous hydrogenation of 6PP

圖6 癸酸轉(zhuǎn)化制備(S)-δ-癸內(nèi)酯Fig.6 Conversion of capric acid to (S)-δ-decalactone

以微生物為媒介轉(zhuǎn)化產(chǎn)δ-癸內(nèi)酯，常見的是以亞油酸作為底物進(jìn)行微生物催化轉(zhuǎn)化制備δ-癸內(nèi)酯。例如，Kang等[92]以亞油酸為底物，先利用嗜酸乳桿菌中的亞油酸13水合酶將亞油酸轉(zhuǎn)化為13-羥基9(Z)-十八烯酸，再通過(guò)解脂耶氏酵母全細(xì)胞催化轉(zhuǎn)化為δ-癸內(nèi)酯（圖7），質(zhì)量濃度為10 g/L亞油酸轉(zhuǎn)化為1.9 g/Lδ-癸內(nèi)酯，時(shí)空產(chǎn)率為106 mg/（L·h），這為以不飽和脂肪酸為底物生產(chǎn)δ-癸內(nèi)酯提供了參考。在酶催化制備δ-癸內(nèi)酯的研究中，Zhang Chao等[93]從粘質(zhì)沙雷氏菌中克隆出一種羰基還原酶基因（SmCR），并在大腸桿菌中表達(dá)，該酶可對(duì)γ-和δ-酮酸/酯進(jìn)行不對(duì)稱還原，還原為(R)-羥基酸，再環(huán)化為光學(xué)純(R)-γ-癸內(nèi)酯（ee值為99%）和(R)-δ癸內(nèi)酯（ee值為95%），2 種產(chǎn)物都具有較高的對(duì)映選擇性，產(chǎn)率分別為72%和77%，轉(zhuǎn)化率為98%。Szczepańska等[94]利用烯還原酶（OYE3）還原天然馬尾松內(nèi)酯產(chǎn)(R)-(＋)-δ-癸內(nèi)酯。為了提高產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率，該研究者使用細(xì)胞固定化技術(shù)將細(xì)胞裂解物固定在水不溶性載體上進(jìn)行反應(yīng)，使底物轉(zhuǎn)化率提高至99%。自然界中微生物資源豐富，因此酶的種類繁多，經(jīng)過(guò)一定的分離純化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)內(nèi)酯產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

圖7 亞油酸轉(zhuǎn)化制備δ-癸內(nèi)酯Fig.7 Conversion of linoleic acid to δ-decalactone

2.2.2δ-十二內(nèi)酯

δ-十二內(nèi)酯天然存在于椰子、覆盆子、黑莓和堅(jiān)果等植物中，具有奶油香味。δ-十二內(nèi)酯易溶于乙醇、植物油，但不溶于水，所以δ-十二內(nèi)酯是調(diào)配奶油香精的主要成分[95]。除了作為食用香精，δ-十二內(nèi)酯還具有良好的抗菌活性，可作為治療陰道念球菌病和鵝口瘡的推薦藥物[96]。

目前，化學(xué)合成δ-十二內(nèi)酯最為常見的方法是先合成中間體2-庚基環(huán)戊酮，再氧化閉環(huán)得到δ-十二內(nèi)酯。徐俊等[97]以環(huán)戊酮和正庚醛為原料，在有機(jī)堿催化下得到2-庚烯環(huán)戊酮，隨后在雷尼鎳催化下加氫得到2-庚基環(huán)戊酮，最后在有機(jī)過(guò)氧酸的環(huán)境下發(fā)生BV反應(yīng)得到δ-十二內(nèi)酯，產(chǎn)物回收率為55.2%。該合成方法中使用有機(jī)堿為催化劑，此催化劑可重復(fù)使用，大大降低了成本，且以過(guò)氧酸鈉和醋酐為BV反應(yīng)中的氧化劑，相對(duì)于過(guò)去使用過(guò)氧乙酸為氧化劑更為安全且適合工業(yè)化生產(chǎn)。在合成過(guò)程中催化劑和氧化劑的選擇尤為重要，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者對(duì)此做了大量研究。Ma Qingguo等[98]以錫離子膨潤(rùn)土為催化劑，再以雙氧水為氧化劑，將中間體2-庚基環(huán)戊酮氧化為δ-十二內(nèi)酯。此外，還發(fā)現(xiàn)通過(guò)添加微量的甲基磺酸和十二烷基硫酸鈉可以提高中間體的轉(zhuǎn)化率，最后產(chǎn)物回收率高達(dá)81%[98]。

Murray等[99]使用溶劑輔助風(fēng)味蒸發(fā)（solvent-assisted flavor evaporation，SAFE）和香氣提取物稀釋分析（aroma extract dilution analysis，AEDA）法鑒定了真菌斑柄乳牛肝菌（Suillus punctipes）的35 種氣味成分，δ-十二內(nèi)酯是其中一種主要的香氣化合物。目前生物法制備合成δ-十二內(nèi)酯以生物催化和生物轉(zhuǎn)化2 種方式為主，以長(zhǎng)鏈脂肪酸或脂肪醇為底物進(jìn)行羥基化，再使用酸或者內(nèi)酯酶進(jìn)行環(huán)化。細(xì)胞色素P450單加氧酶（P450s）用途廣泛，可催化多種脂肪酸產(chǎn)生芳香化合物，同時(shí)該酶還具有高度的區(qū)域選擇性和立體選擇性，Maseme等[100]使用細(xì)胞色素P450分別對(duì)十二酸和1-十二醇進(jìn)行羥基化。十二酸經(jīng)羥基化為5-羥基十二酸（24%區(qū)域選擇性）再在酸環(huán)境下內(nèi)酯化為δ-十二內(nèi)酯，1-十二醇轉(zhuǎn)化為1,5-十二烷二醇（55%區(qū)域選擇性）再在乙醇脫氫酶轉(zhuǎn)化為δ-十二內(nèi)酯。由于植物油脂富含多種不飽和脂肪酸，且容易進(jìn)行羥基化反應(yīng)產(chǎn)HFA，許多研究者多以植物油脂作為底物進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化制備δ-十二內(nèi)酯。Zia等[101]以葡萄籽油為底物，利用乳酸乳球菌乳亞種（Lactococcus lactis lactis）和乳酸乳球雙乙酰亞種（Lactococcus lactissub sp.diacetylactis）對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)化制備δ-十二內(nèi)酯，最終產(chǎn)量為0.046～1.330 mg/L。目前生物轉(zhuǎn)化δ-十二內(nèi)酯的方法存在產(chǎn)量低的問(wèn)題，不利于手性試劑將外消旋體中兩種對(duì)映體的拆分，但仍為未來(lái)開發(fā)以植物油為底物生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)δ-內(nèi)酯奠定了基礎(chǔ)。以生物法合成手性內(nèi)酯類化合物主要是以脂肪酸為底物，再通過(guò)微生物催化和轉(zhuǎn)化為手性內(nèi)酯，其存在一定的缺陷，例如底物需求量大、產(chǎn)量低（轉(zhuǎn)化率低）、實(shí)現(xiàn)分離純化的制備方法較少和可實(shí)現(xiàn)手性合成的微生物少等，因此，對(duì)于識(shí)別其構(gòu)型有一定的困難。

2.2.3δ-茉莉內(nèi)酯

δ-茉莉內(nèi)酯主要存在于茉莉[102]、梔子花、晚香玉、芒果[103]和柑橘[104]等植物中，具有類似于乳、脂肪和蠟的香氣，是國(guó)際公認(rèn)安全的香精香料。(R)-δ-茉莉內(nèi)酯具有花香和水果香，而(S)-δ-茉莉內(nèi)酯則具有濃郁的椰子香和木香，類似于奶油味的脂類香氣[18]。

目前，手性δ-茉莉內(nèi)酯的合成主要是以化學(xué)法合成的。例如，Mase等[105]先利用L-蘇氨酸在1,4-二氧己烷中催化環(huán)戊酮進(jìn)行α-羥甲基化作用合成(S)-α-(羥甲基)環(huán)戊酮（ee值為82%），再以其為底物，經(jīng)過(guò)間氯過(guò)氧苯甲酸選擇性氧化和乙醇鈉處理制備得到δ-茉莉內(nèi)酯兩種對(duì)映體的前體物質(zhì)（一種二醇類化合物，產(chǎn)率為91%），最后內(nèi)酯化可分別得到(S)-δ-茉莉內(nèi)酯和(R)-δ-茉莉內(nèi)酯。此外，還有學(xué)者使用化學(xué)拆分法對(duì)外消旋化合物直接拆分獲得具有高光學(xué)純度的δ-茉莉內(nèi)酯。例如，Nohira等[106]以(1S,2R)-(＋)-氨基-1,2-二苯乙醇作為拆分劑獲得(R)-δ-茉莉內(nèi)酯（ee值為70%），產(chǎn)率為79.8%。然而，化學(xué)拆分法存在化學(xué)試劑污染和過(guò)程繁瑣等缺點(diǎn)，因此色譜拆分法成為首選方法。孫蕾等[107]使用填充柱超臨界CO2流體色譜拆分外消旋δ-茉莉內(nèi)酯，經(jīng)過(guò)拆分條件優(yōu)化后，在320 min內(nèi)進(jìn)樣10 mg拆分得到6.6 mg 2 種高光學(xué)純度的對(duì)映體產(chǎn)物（ee值為100%），回收率為66%，實(shí)現(xiàn)了δ-茉莉內(nèi)酯毫克級(jí)別對(duì)映體純品的快速制備。

了解內(nèi)酯對(duì)映體的生物合成途徑對(duì)于體外利用生物法制備具有高光學(xué)純度的手性內(nèi)酯類化合物是非常重要的。Haffner等[108]利用同位素標(biāo)記法探究了酵母產(chǎn)δ-茉莉內(nèi)酯的前體物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)手性δ-茉莉內(nèi)酯的合成前體物質(zhì)為亞麻酸（linolenic acid，LA）和13-羥基十八三烯酸。Zeng Lanting等[109]通過(guò)大腸桿菌表達(dá)和分離純化獲得脂氧合酶（CsLOX1）重組蛋白，并證實(shí)CsLOX1具有將LA轉(zhuǎn)化為13-羥基十八三烯酸的能力，這對(duì)手性δ-茉莉內(nèi)酯前體物質(zhì)羥基脂肪酸的合成有重要的參考價(jià)值。

3 結(jié) 語(yǔ)

綠色、安全的生物法雖能彌補(bǔ)化學(xué)法合成的不足之處，但其制備的香精香料濃度較低，難以滿足產(chǎn)業(yè)化需求，仍需進(jìn)一步的研究和探索。因此，一種能高效制備具有高光學(xué)純度內(nèi)酯類化合物的綠色方法對(duì)提高手性內(nèi)酯類香精產(chǎn)品的品質(zhì)和推動(dòng)其廣泛應(yīng)用有重要意義。盡管化學(xué)合成能夠選用更為安全的化學(xué)催化劑和酶拆分方法，但化學(xué)合成的產(chǎn)品香氣特征不鮮明，且光學(xué)純度低。微生物是很好的酶制劑來(lái)源之一，因此生物法制備手性內(nèi)酯類化合物是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。此外，隨著對(duì)一些植物中的內(nèi)酯化合物合成機(jī)制和信號(hào)通路的進(jìn)一步解析，更有利于合成更加綠色安全的手性內(nèi)酯類香精。

化學(xué)合成手性內(nèi)酯類香精香料雖然在香精香料領(lǐng)域表現(xiàn)出潛在的應(yīng)用價(jià)值，但是由于手性配體存在對(duì)稱性低、不易結(jié)晶、產(chǎn)量低的問(wèn)題，合成和表征手性內(nèi)酯類香精香料仍然存在很多困難，實(shí)現(xiàn)對(duì)框架結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)和精準(zhǔn)調(diào)控仍然存在很多挑戰(zhàn)。目前，生物法制備手性內(nèi)酯類化合物實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化以合成(R)-γ-癸內(nèi)酯為主，對(duì)于其他構(gòu)型仍處于研究階段。此外，其他內(nèi)酯類化合物生物法制備存在產(chǎn)量低、產(chǎn)物種類繁多和難分離等問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，以大腸桿菌作為工程菌株，通過(guò)改造后進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化，產(chǎn)物γ-內(nèi)酯和δ-內(nèi)酯具有高轉(zhuǎn)化率和高光學(xué)純度的優(yōu)勢(shì)，該生產(chǎn)技術(shù)將是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)之一。