消費(fèi)者關(guān)注的健康和安全已驅(qū)動(dòng)了許多全球的發(fā)展趨勢(shì)。這些趨勢(shì)包括了從運(yùn)動(dòng)休閑裝和可穿戴裝備，到即食的功能食品，香精和飲料。根據(jù)市場(chǎng)研究&咨詢(xún)公司Grand View Research的報(bào)告，這些趨勢(shì)沒(méi)有看到任何緩滯不前的跡象。在2015年，美國(guó)香精香料市值已達(dá)186億美元，至2025年其復(fù)合年均增長(zhǎng)率(CAGR)為4.5%——主要?dú)w因于健康和安全相關(guān)的應(yīng)用需要。

U.S. flavors and fragrances market revenue by product, 2014-2025 (USD Million)

2014-2025年美國(guó)食用和日化香精的產(chǎn)品市值預(yù)測(cè)（百萬(wàn)美元）[1]

具體而言，食品和飲料行業(yè)的增長(zhǎng)主要來(lái)自于人們對(duì)即食快餐，加工食品，零食，果汁和其它飲料的需求。另外，制藥，膳食補(bǔ)充劑和營(yíng)養(yǎng)品市場(chǎng)也在上升。對(duì)于所有這些產(chǎn)品，人們的普遍偏好是天然香精作為配料。

在日用香精方面，人們逐漸增長(zhǎng)的可支配收入預(yù)計(jì)會(huì)催生對(duì)應(yīng)用在化妝品，個(gè)人護(hù)理品，香水，肥皂和洗滌劑中的香精需求。意料之中的是，天然日用香精也會(huì)被格外受到青睞，因?yàn)樗徽J(rèn)為會(huì)更加安全，健康和富有療效。

香料香精行業(yè)如何應(yīng)對(duì)這些需求導(dǎo)向的驅(qū)動(dòng)？簡(jiǎn)單回顧一下文獻(xiàn)，可以給我們一些啟示和解決途徑，比如天然香精的提取，生產(chǎn)和修飾過(guò)程；鑒偽技術(shù)，甚至生物識(shí)別效能研究。以下是具體的例子。

海水溶劑

回到基礎(chǔ)研究，kara等人探討了海水作為提取溶劑對(duì)含油玫瑰提取精油的影響，并與蒸餾水進(jìn)行了對(duì)比。他們的研究發(fā)表在國(guó)際次生代謝產(chǎn)物雜志(International Journal Secondary Metabolite)上。[2]

他們利用Clevenger水蒸氣蒸餾裝置比較了純水和地中海海水對(duì)清晨盛開(kāi)的新鮮玫瑰花進(jìn)行了蒸餾后的香氣成分。所得到的精油的成分經(jīng)由GC-FID/MS進(jìn)行了鑒定。

水蒸氣蒸餾的clevenger裝置

精油得率沒(méi)有受到顯著影響，但是，利用海水蒸餾的得率(0.045%)稍高于純水的(0.042%)?？偣怖肎C-FID/MS檢測(cè)出了23種成分。在兩種玫瑰油中的主要成分是香茅醇(citronellol)，香葉醇(geraniol)，橙花醇(nerol)和十九烷(nonadecane)。有趣的是，海水提取的油中香茅醇的比例從41.49%下降到33.56%，香葉醇則從17.58%上升到27.44%，橙花醇則從6.45%上升到12.21%。作者說(shuō)明這些結(jié)果需要進(jìn)行更為細(xì)致地檢測(cè)，并且在工業(yè)生產(chǎn)的水平上還要進(jìn)一步檢測(cè)。

超臨界CO2生物催化

在二氧化碳利用雜志(Journal of CO2 Utilization)發(fā)表的一篇文章描述了利用超臨界二氧化碳(SC-CO2)作為反應(yīng)介質(zhì)進(jìn)行生物催化的過(guò)程，以提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。根據(jù)文章內(nèi)容，由于對(duì)新鮮和天然產(chǎn)品需求的增長(zhǎng)，生產(chǎn)天然香精的一些新的制備方法受到很高的關(guān)注。[3]

在超臨界CO2介質(zhì)中吸附-反應(yīng)的全路線(xiàn)圖以及水吸附和酶活回收工作圖

在這篇文章中，SC-CO2被用作以脂肪酶作為催化劑生物合成酯類(lèi)香精的反應(yīng)介質(zhì)。文章顯示了一些操作優(yōu)點(diǎn)，例如調(diào)節(jié)包括密度，粘度和溶解度等性質(zhì)的能力，調(diào)控凌杰調(diào)節(jié)等。是否使用夾帶劑(co-solvents)，催化劑的再利用，脂肪酶的性質(zhì)(游離或固定化)，加壓或去壓等步驟，需要進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證以?xún)?yōu)化酶，底物和溶劑之間的比例。

松露油的鑒偽

Food Control上的一篇文章想弄清楚這樣一件事，即售價(jià)很高的松露風(fēng)味的橄欖油里是否幾乎不含有真的松露或天然松露的風(fēng)味物質(zhì)。因此，該篇論文的目的是為了鑒定松露油，并開(kāi)發(fā)相關(guān)的鑒偽技術(shù)。[4]

根據(jù)文章的摘要，研究者通過(guò)代謝分析和穩(wěn)定同位素比分析鑒定和比較了市售松露油和他們自己制備的松露油(既用了天然香精，也用了合成香精)，不含松露風(fēng)味的油，以及白松露子實(shí)體的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。

2,4-二甲硫基甲烷(2,4-dithiapentane)是從諸多的松露油中發(fā)現(xiàn)的一種特色風(fēng)味物質(zhì)，對(duì)它的穩(wěn)定同位素比分析，尚不能區(qū)分天然或合成的松露風(fēng)味成分。另一方面，代謝分析表明被印記到油里去的松露風(fēng)味物質(zhì)主要是4到6種含硫揮發(fā)性物質(zhì)。結(jié)果，兩種硫化物，二甲基亞砜(dimethy sulfoxide)和二甲基砜(dimethyl sulfone)只在市售松露油中檢測(cè)到，不管其標(biāo)簽上說(shuō)的是加有合成或天然松露香精?？偟膩?lái)說(shuō)，這些結(jié)果表明了產(chǎn)品標(biāo)簽上的不一致性，對(duì)油的真實(shí)性提出了一些質(zhì)疑。

松露風(fēng)味和非松露風(fēng)味油的揮發(fā)性成分相對(duì)濃度的熱圖。濃度為3次重復(fù)的平均值。熱圖中可以看出樣品揮發(fā)性成分的相似度和差別。例如，松露風(fēng)味油(市售和自制)與非松露風(fēng)味油在具體的硫化物揮發(fā)性成分上的差別很大。

微生物制備天然食用或日化香精

在分子(Molecules)上的一篇文章介紹了利用非傳統(tǒng)的酵母品種(non-conventional yeast, NCY)來(lái)制備風(fēng)味物質(zhì)的方法。這一應(yīng)用已總所周知，并催生了以食品源的NCYs作為生物催化劑來(lái)制備天然香精的一系列研究探索。[5]

例如，在本研究中，作者分別從當(dāng)?shù)氐纳窖蚰汤液腿鹗砍墒炷汤抑蟹謩e分離，鑒定和評(píng)價(jià)了喜仙人掌畢赤氏酵母7.20(Pichia cactophila)和乳酸克魯維酵母(Klyuveromyces lactis)6.10NCY菌株的產(chǎn)香性能。它們的風(fēng)味分析是通過(guò)溶劑萃取結(jié)合GC-MS來(lái)完成的，然后這些菌株被接種到以支鏈或芳香族氨基酸為唯一氮源的培養(yǎng)基上，來(lái)測(cè)試它們產(chǎn)氨基酸來(lái)源的風(fēng)味物質(zhì)的能力。結(jié)果表明兩個(gè)菌株在產(chǎn)2-苯乙醇(大約3g/L)和異戊醇(大約1.5g/L)方面都具有卓越的性能。

由兩株NCY分離菌——P.cactophila7.20和K.lactis 6.10產(chǎn)生的風(fēng)味物質(zhì)的分析圖。培養(yǎng)基中的風(fēng)味物質(zhì)首先采用二氯甲烷萃取，再通過(guò)GC-MS分析。圖中的數(shù)值為百分比，代表該物質(zhì)在總物質(zhì)中的相對(duì)豐度?？瞻字篕.lactis；灰色柱：P.cactophila 7.20.每個(gè)樣品分析兩次取平均值。

與之相近的一篇發(fā)表在生物化學(xué)過(guò)程(Process Biochemistry)期刊上的論文，主要考察了硬皮豆豆芽自然發(fā)酵或受乳酸桿菌(Lactobacillus plantarum)NRRL B-4496和乳酸桿菌(Lactobacillus plantarum)NCDO 1193調(diào)控發(fā)酵生物轉(zhuǎn)化的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。當(dāng)豆芽發(fā)酵1,2,3,4和5天，作者利用頂空固相微萃取結(jié)合GC-MS一共鑒定出了36種風(fēng)味物質(zhì)，包括酸，醇，醛，酯，酮和含硫風(fēng)味物質(zhì)。[6]

利用乳酸菌調(diào)控豆芽發(fā)酵產(chǎn)生的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)例如乙酸，丁香酚，苯甲醇，乙偶姻，2,3-丁二醇和棕櫚酸乙酯，經(jīng)感官評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)這些物質(zhì)對(duì)發(fā)酵樣品的感官特征具有主要貢獻(xiàn)。值得一提的是，這是首次在發(fā)酵的硬皮豆豆芽中檢測(cè)到丁香酚，為生產(chǎn)這種風(fēng)味物質(zhì)提供了一種生物解決方案。作者在結(jié)論中提到，硬皮豆豆芽的發(fā)酵提高了其揮發(fā)性成分的種類(lèi)，這與提高具有附加功能的香精和從短鏈脂肪酸帶來(lái)的健康益處直接相關(guān)，也為融合潛在的益生效應(yīng)直接相關(guān)。

[A].硬皮豆干種子(R)，浸泡種子(S)，發(fā)芽種子(G)，[B].由Lb.planatrum NRRL B4496發(fā)酵5天的硬皮豆豆芽，[C].由Lb.planatrum NCDO 1193發(fā)酵5天的硬皮豆豆芽，[D].自然發(fā)酵5天的硬皮豆豆芽的PCA主成分分析圖。D1,D2,D3,D4和D5表示每組樣品的發(fā)酵時(shí)間分別為1,2,3,4,5天。所有實(shí)驗(yàn)結(jié)果均為3次重復(fù)的平均值。

神經(jīng)科學(xué)和天然精油

最后，神經(jīng)科學(xué)借助其自身證明了天然芳香物質(zhì)和其他活性成分可以為健康和抗焦慮功效提供一定的證據(jù)，與消費(fèi)者追求健康的動(dòng)機(jī)不謀而合。例如，在最新一期的生理學(xué)和行為(Physiology & Behavior)中，作者測(cè)試了來(lái)自于杜松(Juniperus virginiana L.(東部紅雪松精油，或CWO))的精油對(duì)于小鼠焦慮行為的影響。[7]

這里，CWO的主要活性成分得以鑒定，其抗焦慮效應(yīng)得以測(cè)定。GC/MS顯示其成分主要包括：(-)-β-雪松烯(28.11%)，(+)-α-雪松烯(7.81%)，(-)-羅漢柏烯(17.71%)和(+)-雪松醇(24.58%)。400-800ppm的CWO可以增強(qiáng)小鼠的一些行為，這說(shuō)明在某些情況下，可能具有抗焦慮效應(yīng)。

有趣的是，在兩個(gè)測(cè)試中，雪松醇的含量在400-1600ppm和800-1600ppm下均具有顯著的抗焦慮效應(yīng)。作為對(duì)照，雪松烯實(shí)際上誘導(dǎo)了焦慮相關(guān)的行為。在其它實(shí)驗(yàn)中，作者總結(jié)出CWO和雪松醇可能通過(guò)5羥色胺能神經(jīng)通路(5-HTnergic)與多巴胺能神經(jīng)通路(DAnergic)產(chǎn)生抗焦慮的效果。

Refrences

1. Grand View Research,Flavors and fragrances market analysis by product (natural,aroma),by application (flavors,fragrances),by region (North America, Europe, APAC, MEA, Central and South America),and segment forecasts,2014-2025,available at grandviewresearch.com/industry-analysis/flavors-fragrances-market (Accessed Feb 19,2018)

2. Kara,N.,Erbas,S.,Baydar,H.(2017).The effect of seawater used for hydrodistillation on essential oil yield and composition of oil-bearing rose (Rosa damascena mill.),Intl J Secondary Metabolite 4 (3-2)

3. Baiao Dias AL et al.(2018).Supercritical CO2 technology applied to the production of flavor ester compounds through lipase-catalyzed reaction: A review,J CO2 Utilization,23:159-178.

4. Wernig et al.(2018).Composition and authentication of commercial and home-made white truffle-flavored oils.Food Control,87:9-16.

5. Celinska E.,et al.(2018).Pichia cactophila and Kluyveromyces lactis are highly efficient microbial cell factories of natural amino acid-derived aroma compounds. Molecules,23(1):97.

6. Goswami,R.P.,et al.(2018).Lactobacillus plantarum and natural fermentation-mediated biotransformation of flavor and aromatic compounds in horse gram sprouts,Process Biochemistry,66:7-18.

7. Zhang K.,and Yao,L.(2018).The anxiolytic effect of Juniperus virginiana L.essential oil and determination of its active constituents,Physiology & Behavior (Jan 8,2018)https://doi.org/10.1016/j.physbeh.2018.01.004.