苯乳酸的微生物合成及分離研究進(jìn)展

倪正，關(guān)今韜，沈紹傳，贠軍賢

（浙江工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，綠色化學(xué)合成技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，浙江 杭州 310032）

苯乳酸的微生物合成及分離研究進(jìn)展

倪正，關(guān)今韜，沈紹傳，贠軍賢

（浙江工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，綠色化學(xué)合成技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，浙江 杭州 310032）

苯乳酸是一種高值有機(jī)酸和新型的天然防腐劑，可由乳酸菌等多種微生物代謝產(chǎn)生。苯乳酸有著較為寬廣的抑菌譜，對大多數(shù)革蘭氏陽性、陰性菌和真菌都有明顯的抑菌作用，不僅作為天然抑菌劑可替代化學(xué)合成的防腐劑，而且可經(jīng)聚合反應(yīng)合成聚苯乳酸新型高分子材料，作為聚乳酸高分子的替代物。因此，苯乳酸在化工、制藥、生物、材料和食品等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。本文從苯乳酸抑菌特性、微生物菌株、轉(zhuǎn)化合成、代謝途徑及下游分離純化等方面，簡述了其生物轉(zhuǎn)化合成和分離的研究現(xiàn)狀。微生物菌株是苯乳酸合成的關(guān)鍵，基因工程菌的轉(zhuǎn)化能力雖然高效，但構(gòu)建工程菌較復(fù)雜；從自然環(huán)境中篩選安全優(yōu)良的菌株，可以簡化轉(zhuǎn)化合成過程，提高轉(zhuǎn)化率和料液中苯乳酸的濃度；苯乳酸的分離純化還處于實(shí)驗(yàn)室的規(guī)模，有待進(jìn)一步探索以達(dá)到工業(yè)化的要求。

苯乳酸；生物合成；發(fā)酵；分離；微生物菌株

苯乳酸（phenyllactic acid，PLA），也稱作2-羥基-3-苯基丙酸，是一種天然存在的抑菌物質(zhì)。它是一種手性分子，有L-PLA和D-PLA兩種存在的手性形式，如圖1所示。

圖1　苯乳酸的兩種對映異構(gòu)體

苯乳酸的分子式為C9H10O3，相對分子質(zhì)量為166.17，其性質(zhì)穩(wěn)定，熔點(diǎn)為121～125℃；苯乳酸在水中溶解度較好，并且其在水溶液中有較好的熱穩(wěn)定性。

苯乳酸可由多種微生物代謝產(chǎn)生，是菌體在代謝途徑中一個(gè)副產(chǎn)物［1-3］。苯乳酸不僅作為天然抑菌劑，可以替代化學(xué)合成的防腐劑，在食品和藥品的保存與防腐方面具有重要應(yīng)用，而且還可以通過聚合反應(yīng)將其合成為聚苯乳酸新型高分子材料，作為一種潛在的聚乳酸替代物［4］，可以廣泛應(yīng)用于制藥工程、組織工程和高分子材料等領(lǐng)域。

苯乳酸的制備方法主要有化學(xué)合成法和微生物轉(zhuǎn)化法。由于化學(xué)合成法存在耗能較大、副產(chǎn)物較多，需要采用毒性較大的溶劑，環(huán)境污染問題比較突出［5-9］，限制了其規(guī)模化工業(yè)應(yīng)用。近幾年，國內(nèi)外學(xué)者對苯乳酸的研究已轉(zhuǎn)向微生物合成和轉(zhuǎn)化方法，成為當(dāng)前的主要發(fā)展方向。但是，由于菌株和下游提取分離技術(shù)的限制，現(xiàn)有微生物轉(zhuǎn)化合成苯乳酸的產(chǎn)率不高，發(fā)酵液或轉(zhuǎn)化液中苯乳酸的分離不易，尚不能滿足工業(yè)化制備生產(chǎn)的要求。因此，提高苯乳酸單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)率和純度，是急需解決的關(guān)鍵問題。本文從苯乳酸的抑菌作用、菌株、代謝途徑及下游分離等方面，對苯乳酸的研究情況進(jìn)行綜述。

1　苯乳酸的抑菌作用及微生物菌株

1.1抑菌作用

苯乳酸具有較廣的抑菌譜，能夠有效抑制真菌及細(xì)菌的感染，特別對致病菌都有著較好的抑制作用［1-3］。由于苯乳酸的天然屬性和無毒性，在食品行業(yè)和藥品保藏等領(lǐng)域，都有重要的應(yīng)用前景。

1998年，DIEULEVEUX等［1-2］第一次報(bào)道了苯乳酸可以抑制李斯特菌（Listeria）的生長，發(fā)現(xiàn)在固體和液體培養(yǎng)基中李斯特菌的生長繁殖會受到白地霉菌的抑制作用。經(jīng)超濾、離心分配色譜、薄層層析、凝膠過濾、高效液相色譜等分離純化手段，以及液相色譜-質(zhì)譜、紅外光譜、核磁共振和旋光度測定等鑒定方法研究發(fā)現(xiàn)，這種抑制作用是因?yàn)楸饺樗岷瓦胚嵋宜岬拇嬖诙l(fā)生的，而且在抑制細(xì)菌效果中，D-苯乳酸的抑制作用比L-苯乳酸的明顯，苯乳酸的抑制作用比吲哚乙酸明顯。

2000年，LAVERMICOCCA等［3］從面包團(tuán)發(fā)酵中分離出了能夠有效抑制真菌的植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum）21B菌株，該菌株能有效抑制霉菌，例如：曲霉屬的赭曲霉（Aspergillus ochraceus）、土曲霉（A.terreus）、黃曲霉（A. favus）等以及青霉屬的產(chǎn)黃青霉（P. chrysogenum）、桔青霉（P. citrinum）等。

2001年，MAGNUSSON等［10］研究了棒狀乳桿菌亞種（Lactobacillus coryniformis subsp.）Si3菌株發(fā)酵液的抑菌作用及抑菌譜，發(fā)現(xiàn)其對煙曲霉（Aspergillus fumigatus）、構(gòu)巢曲霉（A. nidulans）、婁地青霉（Penicillium roqueforti）、凍土毛霉（Mucor hiemalis）、黃色蠕形霉（Talaromyces flavus）、梨孢鐮刀菌（Fusarium poae）、禾谷鐮刀菌（F. graminearum）、黃色鐮刀菌（F. culmorum）等都有明顯的抑制效果。用離子交換色譜和凝膠色譜對菌株產(chǎn)物進(jìn)行分析，得出該復(fù)雜抑菌物質(zhì)的分子量為3000左右，并在之后的研究中還鑒定出苯乳酸［11］。

2002年，STR?M等［12］從牧草青貯中分離出了一種能夠抑制絲狀真菌和酵母生長的菌株，命名為植物乳桿菌MiLAB 393，在該菌株的產(chǎn)物中分離出了3中具有抑菌效果的物質(zhì)，分別為苯乳酸、環(huán)（苯丙氨酰-脯氨酰）及環(huán)（L-苯丙氨酰-反式-4-羥基-L-脯氨酸），其中苯乳酸左旋與右旋的比例為9∶1。

2003年，MAGNUSSON等［11］從不同環(huán)境中分離1200多株菌株，以煙曲霉為目標(biāo)菌體，對各個(gè)菌株的抑菌能力進(jìn)行了研究，其中約10%的菌株具有抑菌能力，約4%的菌株有著較強(qiáng)的抑菌能力。在其實(shí)驗(yàn)中，抑菌能力較強(qiáng)和中等的菌株有37株，抑菌能力低或者沒有抑菌能力的菌株有5株。對有抑菌能力的菌株進(jìn)行了研究，通過核磁共振光譜和質(zhì)譜鑒定，其中在棒狀乳桿菌亞種Si3和植物乳桿菌MiLAB 393菌株的產(chǎn)物中，分離鑒定出環(huán)（苯丙氨酰-脯氨酰）和苯乳酸。LAVERMICOCCA等［13］從烘焙面包、面粉和谷物中篩選出了23株真菌，試驗(yàn)在含有苯乳酸的培養(yǎng)基中的生長情況。以培養(yǎng)菌株婁地青霉IBT18687為例，未加苯乳酸的空白培養(yǎng)基為參照，在對比培養(yǎng)基中添加不同濃度的苯乳酸。經(jīng)培養(yǎng)72h后，顯微鏡觀察到空白培養(yǎng)基中長滿了菌絲；在添加了3.75mg/mL苯乳酸的培養(yǎng)基中，觀察到有一小部分正在萌發(fā)的分生孢子，說明苯乳酸對菌體生長產(chǎn)生了抑制作用；而當(dāng)苯乳酸濃度為5mg/mL時(shí)，觀測不到菌體及分生孢子的存在，說明在此苯乳酸濃度條件下，IBT18687菌體的生長完全受到抑制。

2007年，LIND等［14］研究了來自5種不同類型的乳酸菌分泌物對煙曲霉菌和膠紅酵母的抑制效果，從培養(yǎng)基上清液中取樣測試，經(jīng)高效液相色譜、光譜檢測出苯乳酸的存在。

2008年，SCHWENNINGER等［15］在研究固定化雙菌植物乳桿菌SM20和詹氏丙酸桿菌（Propionibacterium jensenii）SM11混合發(fā)酵過程中，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵的上清液對鐵紅假絲酵母和膠紅酵母有明顯的抑制作用，在發(fā)酵上清液中檢測到了丙酸、乙酸、乳酸以及苯乳酸等其他物質(zhì)，推斷這些物質(zhì)在抑菌的作用中有著協(xié)同作用。

2012年，WANG等［16］從乳酒中分離了植物乳桿菌株IMAU10014，該菌株能夠抑制植物病原真菌的生長。在發(fā)酵上清液中，提取到了苯乳酸和苯乙酸兩種物質(zhì)，并經(jīng)進(jìn)一步試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，苯乳酸和苯乙酸對蘋果炭疽病菌（Glomerella cingulate）、葡萄孢菌（Botrytis cinerea）、掘氏疫霉（Phytophthora drechsleri Tucker）、桔青霉、狀青霉（Penicillium digitatum）以及尖孢鐮刀菌（Fusarium oxysporum）都有著明顯的抑制效果。

2014年，ZAVALETA等［17］以4種霉菌［葡萄孢菌（Botrytis cinerea）、膠孢炭疽菌（Colletotrichum gloeosporioides）、擴(kuò)展青霉（Penicillium expansum）、黃曲霉］為樣本，試驗(yàn)了13株乳酸菌［5株干酪乳桿菌（Lactobacillus casei），2株鼠李糖乳桿菌（Lactobacillus rhamnosus），2株發(fā)酵乳桿菌（Lactobacillus fermentum），1株嗜酸乳桿菌（Lactobacillus acidophilus），1株植物乳桿菌，1株清酒乳桿菌（Lactobacillus sakei），1株羅伊氏乳桿菌（Lactobacillus reuteri species）］對其的抑制作用。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)乳酸菌的發(fā)酵上清液對這4種霉菌有著不同程度的抑制作用，霉菌的生長抑制率范圍為2.65%～66.82%之間，并且對發(fā)酵上清液進(jìn)行滅菌處理（121℃，20min）后，抑菌效果依然存在，然而將發(fā)酵上清液用NaOH調(diào)pH至6.5后抑菌效果有所降低。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，此實(shí)驗(yàn)中除菌株植物乳桿菌NRRL B-4496和嗜酸乳桿菌ATCC-4495以外，其他乳酸菌株都會分泌苯乳酸。

1.2代謝產(chǎn)物含苯乳酸的微生物菌株

苯乳酸可以由多種乳酸菌自分泌產(chǎn)生，苯乳酸是乳酸菌代謝過程中的副產(chǎn)物，會在培養(yǎng)乳酸菌的過程中，分泌到培養(yǎng)基中。有關(guān)微生物自產(chǎn)苯乳酸的報(bào)道，最早由DIEULEVEUX等［1］研究發(fā)現(xiàn)并提出，該研究中發(fā)現(xiàn)苯乳酸對包括單核細(xì)胞增多性李斯特氏菌有明顯的抑制作用，在白地霉菌發(fā)酵液中檢測到苯乳酸。有關(guān)微生物菌種自產(chǎn)苯乳酸的報(bào)道見表1［1，3，18-22］。

表1　有關(guān)代謝產(chǎn)物含苯乳酸的微生物菌種

1.3利用微生物催化轉(zhuǎn)化底物合成苯乳酸

通過對菌體進(jìn)行一定的處理或改造，菌體利用苯丙氨酸或者苯丙酮酸為底物，在特定條件下轉(zhuǎn)化合成苯乳酸，在其他報(bào)道中，有實(shí)驗(yàn)證明菌體可以利用牛皮紙漿、高粱渣滓等有機(jī)質(zhì)為底物，在發(fā)酵過程中產(chǎn)生苯乳酸［23-24］。目前能夠用于合成苯乳酸的菌體有許多種類，以乳酸菌為主，其他還有利用基因工程進(jìn)行改造后的工程菌等，許多學(xué)者都進(jìn)行了生物轉(zhuǎn)化合成苯乳酸的研究，主要有李興峰、劉鳳麗、沐萬孟、RODRíGUEZ、KAWAGUCHI、ZHENG和朱銀龍等［4，19，23-38］報(bào)道的有關(guān)微生物利用底物生物轉(zhuǎn)化合成苯乳酸的主要研究見表2。

另外，通過改變底物濃度、培養(yǎng)條件、轉(zhuǎn)化條件及培養(yǎng)基種類，經(jīng)試驗(yàn)設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)化合成優(yōu)化，可進(jìn)一步提高苯乳酸的產(chǎn)率。對乳酸菌體中的酶系進(jìn)行提取純化，研究具體酶系的組成，然后直接利用酶系進(jìn)行轉(zhuǎn)化也是十分直接有效的方法［39-41］。

但總體來看，現(xiàn)有的野生菌株自產(chǎn)苯乳酸的濃度都很低，遠(yuǎn)不能達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)的要求。利用基因工程手段對菌株進(jìn)行改造，可以大大提高苯乳酸的產(chǎn)率和發(fā)酵液中苯乳酸的濃度。但是，基因工程菌在規(guī)模化應(yīng)用中尚有一些限制，例如菌株的穩(wěn)定性以及生態(tài)安全性。

表2　有關(guān)利用底物轉(zhuǎn)化產(chǎn)苯乳酸的報(bào)道

2　乳酸菌代謝合成苯乳酸的途徑

苯乳酸是乳酸菌在代謝過程中的副產(chǎn)物，乳酸菌利用苯丙氨酸或苯丙酮酸為底物，轉(zhuǎn)化合成苯乳酸有兩種基本路徑：其一為苯丙氨酸轉(zhuǎn)化為苯丙酮酸，再轉(zhuǎn)化為苯乳酸；其二為苯丙酮酸直接轉(zhuǎn)化為苯乳酸［42-45］。

POOLMAN［46］研究了乳酸菌體重的代謝途徑，對菌體中包含ATP能量代謝、離子協(xié)同運(yùn)輸、異種交換和基因轉(zhuǎn)移過程的糖代謝進(jìn)行了研究。VERMEULEN等［47］以舊金山乳桿菌（Lactobacillus sanfranciscensis）DSM 20451和植物乳桿菌TMW1.468為模板菌株，研究了苯丙氨酸轉(zhuǎn)化為苯乳酸的代謝過程中多肽和其他底物的影響，對苯丙氨酸、苯丙酮酸及苯乳酸等在乳酸菌體內(nèi)的代謝過程進(jìn)行了詳細(xì)的分析。LI等［48］對從泡菜中篩選而得的乳酸菌代謝途徑進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)表明，在底物中添加苯丙氨酸能夠有效提高苯乳酸的產(chǎn)量。ZHENG等［36］篩選出一株嗜溫凝結(jié)芽孢桿菌（Bacillus coagulans）SDM以苯丙酮酸為底物轉(zhuǎn)化合成苯乳酸該實(shí)驗(yàn)中還對該菌體中葡萄糖代謝及苯丙酮酸合成苯乳酸途徑做了研究。同時(shí)，JOHANNINGSMEIER等［49］研究了發(fā)酵青貯過程中布氏乳桿菌（Lactobacillus buchneri）LA1147的代謝途徑，詳細(xì)描述了代謝物。綜上所得，在乳酸菌菌體內(nèi)，能量代謝和苯乳酸的代謝途徑歸納如圖2。從現(xiàn)有文獻(xiàn)來看，微生物中苯乳酸的代謝途徑比較復(fù)雜，涉及的酶系多，目前的研究工作尚處于初始階段，仍有不少問題都沒有闡明。如何進(jìn)行代謝流的優(yōu)化和控制，以獲得更高的產(chǎn)率和產(chǎn)量，是下一步需要研究的重要方向。

圖2　乳酸菌中EMP、TCA以及苯丙氨酸、苯丙酮酸和苯乳酸的代謝途徑［45-49］

3　苯乳酸的分離

2000年，LAVERMICOCCA等［3］對植物乳桿菌21B培養(yǎng)液進(jìn)行處理，得到細(xì)胞濾液，分別使用己烷（pH 2.0）、三氯甲烷（pH 3.6）、乙酸乙酯（pH 10.0）和丁醇對濾液進(jìn)行萃取。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，乙酸乙酯萃取液具有最高的抑菌能力，說明乙酸乙酯能夠很好的將苯乳酸從發(fā)酵液中萃取出來。使用200mL乙酸乙酯對200mL pH值為3.6的細(xì)胞濾液萃取4次，并同時(shí)結(jié)合干燥和減壓蒸發(fā)的方法得到萃取原液。通過薄層層析對萃取原液進(jìn)行分離，經(jīng)氣相色譜和質(zhì)譜分析，鑒定出苯乳酸。

2003年，MAGNUSSON等［10-11］用C18柱對具有抑菌作用的植物乳桿菌MiLAB 006、戊糖片球菌016和024、清酒乳桿菌091以及棒狀乳桿菌Si3的培養(yǎng)上清液進(jìn)行固相萃取，再用高效液相色譜對萃取相進(jìn)行分析，從中檢測到苯乳酸。

2004年，VALERIO等［18］使用乙酸乙酯對10mL細(xì)胞上清液進(jìn)行萃取，然后通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，最后得到在MRS培養(yǎng)基和SM培養(yǎng)基中苯乳酸的回收率分別為97%±2%和88%±1.8%。李德茂等［50］使用區(qū)帶毛線管電泳拆分對苯乳酸手性分離的條件進(jìn)行了探索。在實(shí)驗(yàn)中考察了環(huán)糊精濃度和種類、所用緩沖液的pH、分離時(shí)的電壓、分離時(shí)的溫度對苯乳酸手性分離的影響。結(jié)果表明，羥丙基-β-環(huán)糊精（HP-β-CD）為最佳的手性選擇劑，該環(huán)糊精中羥丙基上的羥基受到的約束力較其他羥基弱，且對苯乳酸的手性碳原子有著很好的結(jié)合能力。其他分離條件：0.03mol/L HP-β-CD，磷酸電泳緩沖液濃度為0.1mol/L，分離時(shí)的電壓和溫度分別為26kV和25℃，在此條件下苯乳酸的手性分離度為1.51，達(dá)到了良好的分離效果。

2008年，陳超［51］先用硫酸鋁對苯乳酸發(fā)酵液進(jìn)行預(yù)處理，然后考察不同苯乳酸分離手段對分離發(fā)酵液中苯乳酸的影響，所用到的方法有離子交換樹脂、膜分離以及溶劑萃取等。經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用乙酸乙酯溶劑萃取效果較好，經(jīng)正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化萃取條件，得到的萃取工藝為溶劑的相比為3∶1，pH為1.0，萃取次數(shù)為4次，在該萃取工藝下苯乳酸固形物含量達(dá)88.12%，回收率為92.61%。還研究了4種不同活性炭對發(fā)酵液的吸附脫色效果，通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，得到最佳吸附脫色條件：活性炭添加量為1.5%，發(fā)酵液初始pH為6.5，脫色溫度為90℃，脫色時(shí)間30min。在此條件下苯乳酸的回收率達(dá)88.58%。

2011年，THINH［52］對苯乳酸的分離和純化方法進(jìn)行了試驗(yàn)探索，研究中考察了6種不同大孔樹脂的吸附量和解吸量，結(jié)果表明，301樹脂的性能最優(yōu)。苯乳酸發(fā)酵液經(jīng)預(yù)處理后，以301樹脂作為介質(zhì)進(jìn)行層析分離，當(dāng)樹脂吸附飽和后，用HCl進(jìn)行洗脫。再對洗脫液中的苯乳酸進(jìn)行萃取，最后旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)結(jié)晶，得到苯乳酸的回收率為87.31%，純度為95.07%。程璐等［53］對絮凝法處理苯乳酸發(fā)酵液進(jìn)行了研究，比較了不同絮凝劑對苯乳酸發(fā)酵液的處理效果。實(shí)驗(yàn)中探索了硫酸鋅、氯化鋁和尿素等不同絮凝劑的影響，其中硫酸鋁的絮凝率最高，效果最好。以硫酸鋁作絮凝劑，其最佳絮凝條件為：pH為3.0，溫度為30℃，絮凝劑用量為8g/L，以100r/min的轉(zhuǎn)速振蕩35min。最終發(fā)酵液脫色率達(dá)到60.88%，其中苯乳酸回收率可達(dá)88.13%。

由以上眾多分離手段來看，從發(fā)酵液中通過多種分離方式分離純化苯乳酸是可行的，并且能夠有效保留苯乳酸的抑菌效果，說明苯乳酸理化性質(zhì)較為穩(wěn)定。

2007年，GU等［54］用體積比為1∶6∶1.5∶1.5∶8的乙烷-乙酸乙酯-甲醇-乙酸-水體系作為溶劑，通過高速逆流層析色譜從丹參素中分離出了二羥苯基乳酸。2008年徐佳妮［55］使用離子層析色譜法層析分離了發(fā)酵液中的乳酸。使用三元交聯(lián)共聚物作為固定相作為層析介質(zhì)，研究了乳酸的色譜分離工藝，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)乳酸的分離度會隨著固定相中羧酸基含量的增加先上升后下降，當(dāng)羧酸基含量小于30%時(shí)，分離度大于1.5，實(shí)現(xiàn)了完全分離。在實(shí)驗(yàn)中采用純水作為層析流動相，研究柱溫對苯乳酸分離度相對偏差的影響，最后選擇30℃作為最適溫度。雖然在這些實(shí)驗(yàn)中分離的目標(biāo)物為二羥苯基乳酸和乳酸，但分離目標(biāo)物性質(zhì)與苯乳酸有所類似，可作為分離手段的參考。

但是，總的來看，苯乳酸在發(fā)酵液和轉(zhuǎn)化液中的濃度不高，一些菌株在發(fā)酵過程中還常常形成了其他有機(jī)酸副產(chǎn)物，這就增加了苯乳酸分離的難度?，F(xiàn)有的分離方法，主要針對的是實(shí)驗(yàn)室研究和分析分離，規(guī)模較小，尚沒有適于規(guī)?；瘧?yīng)用的苯乳酸分離純化方法。因此，研究和探索苯乳酸的高效轉(zhuǎn)化菌株、途徑和分離技術(shù)，具有深遠(yuǎn)意義。

4　結(jié) 語

苯乳酸作為一種天然存在的防腐劑，有著良好的抑菌性能，同時(shí)因?yàn)榘踩珶o毒性，有廣闊的應(yīng)用前景，在食品、醫(yī)藥及材料等行業(yè)中有相當(dāng)高的研究價(jià)值。由于化學(xué)方法合成苯乳酸有諸多副產(chǎn)物并且對環(huán)境不友好，所以通過生物的方法，把微生物進(jìn)行基因改造或者其他處理手段，在一定條件下利用底物生物轉(zhuǎn)化合成苯乳酸，是一種非常有效的苯乳酸生產(chǎn)工藝。在微生物菌種的篩選及選育方面，由于特定基因工程菌的制備過程復(fù)雜及多次傳代后可能出現(xiàn)的不穩(wěn)定性，從自然界中篩選來源安全、無危害的優(yōu)良野生菌株還有著很大的探索空間。在利用微生物催化底物合成苯乳酸的過程中，對菌體進(jìn)行預(yù)處理的過程盡量簡單快捷、安全無害，這有利于之后的下游分離純化過程。現(xiàn)有的苯乳酸分離方法主要適于分析分離和實(shí)驗(yàn)室研究，對于制備分離和規(guī)?；I(yè)應(yīng)用分離，目前的方法還不成熟。所以，探索適用于大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的分離純化方法有著很高的應(yīng)用價(jià)值。

因此，篩選優(yōu)質(zhì)野生菌株和利用基因工程方法進(jìn)行菌株改造，獲得具有工業(yè)應(yīng)用潛力的高產(chǎn)菌株，以及探索和研究適于從發(fā)酵液或轉(zhuǎn)化液中高效分離和純化苯乳酸的新方法，是當(dāng)前苯乳酸微生物合成與分離方面的重要發(fā)展方向。

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An overview of recent advances in microbial synthesis and separation of phenyllactic acid

NI Zheng，GUAN Jintao，SHEN Shaochuan，YUN Junxian
（State Key Laboratory Breeding Base of Green Chemistry Synthesis Technology，College of Chemical Engineering，Zhejiang University of Technology，Hangzhou 310032，Zhejiang，China）

3-Phenyllactic acid（PLA）is a high-value organic acid and also an important metabolite of some lactic acid bacteria with effective activities against a wide range species of gram-positive and gram-negative bacteria and some fungi. This interesting compound has potential applications in chemical and pharmaceutical industry，biotechnology，and material and food areas as either a potential alternative to the chemical preservatives or a promise key monomer for the preparation of new polymer materials of poly（phenyllactic acid）s by polymerization，which have enhanced properties compared with those of wide-used poly（lactic acid）s. The present review summarizes the advances in the antibacterial activities，the available microbial strains，the biotransformation and biosynthesis，the metabolic pathways within these microorganisms，and the downstream separation and purification methods of PLA. The bacteria strains are crucial to the bioconversion or biosynthesis production of PLA. Although the recombinant engineering strains always have high conversion efficiencies，the construction of these strains is complex. The screening of new，safe strains with satisfactory bioconversion properties from natural resources is of great importance and an interesting approach for the enhancement of the bioconversion efficiency and the final concentration of PLA in the biotransformationbroth. Moreover，the separation of PLA from the fermentation or biotransformation feedstocks is mostly focused on the laboratory scale，which cannot match industrial requests. Further investigations on the novel isolation and purification techniques are still needed.

phenyllactic acid；biosynthesis；fermentation；separation；microorganism strain

Q 939.97

A

1000-6613（2016）11-3627-07

10.16085/j.issn.1000-6613.2016.11.036

2016-04-26；修改稿日期：2016-05-20。

浙江省自然科學(xué)基金（LZ14B060001）、國家自然科學(xué)基金（21576240）項(xiàng)目。

倪正（1992—），男，碩士研究生。聯(lián)系人：贠軍賢，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)樯锓蛛x與轉(zhuǎn)化、微化工及藥物載體內(nèi)的傳遞現(xiàn)象。E-mail yunjx@zjut.edu.cn。