香兰素，又名香草素、香草醛或香兰醛，化合物名称为4-羟基-3-甲氧基苯甲醛，化学物质登记号121-33-5。香兰素是香子兰制品中的重要组成成分，作为一种广谱型高档香料，广泛应用于食品、烟草及医药工业。香兰素的世界年消费量约1.2万吨，而天然香兰素的产量仅为1800吨，因此远不能满足需求。由于人们对天然品需求愿望的增强及生产天然香兰素巨大的商业利益，天然香兰素的获取已成为近年来的研究热点。
根据FDA规定，只要原料是天然的，通过生物催化法(酶作用)获得的香料就是天然的。香兰素的生物合成方法主要有微生物发酵、酶工程、细胞工程等。但是综合考虑技术可行性、经济性、安全性等因素，微生物发酵法被认为是目前最实际的天然香兰素制取方法。许多细菌和真菌都可用来生产香兰素，这些微生物以阿魏酸、丁子香酚、异丁子香酚、香草醇等化合物为前体，发酵获得香兰素。作者对世界各国微生物发酵法生产天然香兰素工艺进行了文献调研，现将有关的工艺方法及其效果介绍如下。首先关注德国、法国、瑞士三个国家在这方面的研究进展。
（一）德国
2003年德国Muenster大学Overhage, Joerg等人以重组的大肠杆菌E. coli XL1-Blue(pSKvaomPcalAmcalB)将丁子香酚转化成阿魏酸，30-L规模生物转化，总发酵30小时后，阿魏酸的最大浓度为14.7 g/L，摩尔产率93.3%（以丁子香酚计）。然后加入大肠杆菌E. coli(pSKechE/Hfcs)，使阿魏酸转化成香兰素(J. Overhage, H. Priefert, and A. Steinbuechel, Appl. Environ. Microbiol. 65:4837-4847, 1999)，香兰素产率为0.3 g/L。
2000年德国Muenster大学Achterholt, S.等人对无枝酸菌HR 167的基因进行了研究，这个菌株含有烯酰CoA水解酶/醛缩酶(ech)，和feruloyl-CoA合成酶(fcs)。将这个基因片断放在4000bp PstI片断(P40)上。再在大肠杆菌中表达。结果发现重组后的大肠杆菌降解阿魏酸的途径与萤光假单孢杆菌AN 103和假单孢杆菌HR199相似。这说明无枝酸菌HR 167也具有将阿魏酸转化成香兰素的特性。无枝酸菌HR 167的代谢途径如下：阿魏酸→阿魏酰→CoA→4-羟基，3-甲氧基丙酶-CoA→香兰素→香兰酸。
1999年德国哈尔曼及赖默股份有限公司申请的中国专利CN99812907.0揭示了一种转化的和/或诱变的单细胞或多细胞生物，其特征在于丁子香酚和/或阿魏酸分解代谢的酶被灭活，使得中间产物松柏醇，松柏醛，阿魏酸，香草醛和/或香草酸积累。
1996年德国哈尔曼及赖默股份有限公司申请的美国专利US6133003利用土壤丝菌DSM 9992菌株将阿魏酸转化成香兰素，32小时后，产量达11.5g/L，理论转化率为77.8％。
（二）法国
丝状真菌黑曲霉(Aspergillus niger)利用阿魏酸为前体物质将其转化为香兰酸，朱红密孔菌(Pycnoporus cinnabarinus)再将香兰酸转化为香兰素，此法称为两步法。1999年法国农业科学研究院（INRA）Bonnin, Estelle等人利用甜菜作为阿魏酸产生的原料，利用甜菜渣子作为纤维二糖产生的原料，使产量比没有加入纤维二糖的培养基产量提高3.3倍(764mg/L)，而同时用工业纤维二糖作为催化剂可比没有加入纤维二糖的培养基提高3.1倍(725mg／L)。
1999年法国Oddou, J.等人单独利用朱红密孔菌(Pycnoporus cinnabarinus)作为出发菌株，并利用不同的碳源选择它的高密度培养基，以阿魏酸为前体物质代谢产生香兰素。结果:得到菌株体的生物量对于产量有着至关重要的影响，以葡萄糖和磷脂混合作为碳源得到的菌丝体的生物量最高，相应的产量最大，达到760mg／L。
（三）瑞士
1999年瑞士Givaudan Roure Research Ltd.的Muheim, A等人利用西唐氏链霉菌(Streptomyces setonii)，以阿魏酸代替有毒的丁香酸作为前体物质产生了香兰素。具体生产步骤如下：西唐氏链霉菌在基本培养中摇床培养→16h以后加入阿魏酸继续培养→离心收集菌体→破壁→提取酶→加入阿魏酸反应→处理培养基样品→HPLC法测定样品中的香兰素的含量。摇瓶试验结果表明西唐氏链霉菌可以产生6.4g/L的香兰素，摩尔产率为68％。
参考文献
1.Overhage, Joerg; Steinbuechel, Alexander; etc. Highly efficient biotransformation of eugenol to ferulic acid and further conversion to vanillin in recombinant strains of Escherichia coli. Applied and Environmental Microbiology, 69(11), 6569-6576,2003
2.Achterholt, S.; Priefert, H.;etc. Identification of Amycolatopsis sp. strain HR167 genes, involved in the bioconversion of ferulic acid to vanillin. Applied Microbiology and Biotechnology, 54(6), 799-807 ,2000
3.哈尔曼及赖默股份有限公司. 经过特异性灭活丁子香酚和阿魏酸分解代谢的基因构建制备取代酚的生产菌株. CN99812907.0（申请日1999.10.20公开日2001.12.05）
HAARMANN & REIMER GMBH (DE). Process for the preparation of vanillin and microorganisms suitable therefore. US6133003（申请日1996.08.23，授权公开日2000.10.17）
4.Bonnin, Estelle; Lesage-Meessen,etc. Enhanced bioconversion of vanillic acid into vanillin by the use of "natural" cellobiose. Journal of the Science of Food and Agriculture, 79(3), 484-486 (English) 1999
5.Oddou, J.; Stentelaire, C.; etc. Improvement of ferulic acid bioconversion into vanillin by use of high-density cultures of Pycnoporus cinnabarinus. Applied Microbiology and Biotechnology, 53(1), 1-6 , 1999
6.Muheim, A.; Lerch, K. Towards a high-yield bioconversion of ferulic acid to vanillin. Applied Microbiology and Biotechnology, 51(4), 456-461 , 1999
《世界各国微生物发酵法生产天然香兰素工艺导读（上）》一文关注了德国、法国、瑞士三个国家在微生物发酵法生产天然香兰素方面的研究进展，本文继续关注中国、日本和美国在该领域的研究。
（四）中国
2005年东北农业大学张莉力等人对朱红秘孔菌的生长和香兰素的生成两个阶段分别采用高密度培养基和普通培养基进行培养发酵，并通过对香兰素生成阶段的发酵条件的优化后，可生成0．403g／L的香兰素，相应的摩尔转化率为28．8％。
2004年陕西科技大学生命科学与工程学院周庆礼等人研究发现，阿魏酸是生产香兰素的较佳底物，添加量可达每升数克。发酵至16h后添加阿魏酸，此时链霉菌L1936对阿魏酸的转化能力最强。此株链霉菌不仅能耐受高浓度的香兰素，而且具有一种与其他菌株完全不同的代谢流。在转化阿魏酸时，当香草酸的积累量达到200mg／L时，就开始积累香兰素作为代谢的主要过量合成产物。流加2次底物阿魏酸使之浓度达13g／L，产物浓度达到7．12g／L。相应的摩尔转化率为69．9％。
2003年天津科技大学申请的中国专利CN200310123675.7揭示了一种微生物转化法生产香兰素的方法，其特征在于：以谷糠、麦麸、甜菜渣等富含阿魏酸的农副产品为原料，或以天然阿魏酸、姜黄素、(异)丁子香酚、4- 甲基愈创木酚为原料，微生物过量转化生产香兰素，包括发酵工艺以及香兰素的分离提取技术。
（五）日本
1992年日本TAKASAGO PERFUMERY CO LTD申请的日本专利JP 5227980以丁子香酚为底物，用假单胞菌(Pseudomonas spp TK2102)生产香兰素。香兰素在发酵液中累积可达280 mg／L，其他代谢产物是松柏醇、松柏醛、阿魏酸和香草醇。
1996年日本Mercian Corp.申请的日本专利JP 09224653通过紫外照射得到Saccharomyces cerevisiae酵母突变体，能够高产香兰素。
（六）美国
1991年美国GEN FOODS INC公司申请的美国专利US 5128253在含有葡萄糖的Mandels培养基中培养恶臭假单胞菌ATCC 55180过夜、收集，于0.2vols.Mandels培养基中再悬浮，Mandels培养基中包含5 mM二硫苏糖醇，于室温下培养。3小时后香兰素的浓度达到31.97mg/L，1296小时后达到210mg/L。
参考文献
7.张莉力. 迟玉杰微生物转化阿魏酸生产香兰素的研究. 现代食品科技.2005,21(2).-47-49
8.周庆礼. 微生物转化法生产香兰素食品与发酵工业. 2004,30(3).-18-20
9.天津科技大学. 微生物转化法生产香兰素. CN200310123675.7（申请日2003.12.18公开日2005.06.22）
10.TAKASAGO PERFUMERY CO LTD. Prepn. of vanillin, coniferyl-alcohol and -aldehyde, ferulic acid and vanilyl alcohol - by culturing mutant belonging to Pseudomonas genus in presence of eugenol which is oxidatively decomposed. JP 5227980（申请日19920221，公开日19930907）
11.Mercian Corp. Vanillin-high yeast mutant preparation. JP 09224653（申请日1996.2.26，授权公开日1997.9.2）
12.GEN FOODS INC (US). Bioconversion process for the production of vanillin. US 5128253（申请日1991.5.31，授权公开日1992.07.07）
