香精与香料(27)—说说苯乙醇

苯乙醇，也称为2-苯乙醇、β-苯乙醇，分子式为C8H10O，外观为无色透明液体状，具有花香气味。苯乙醇不溶于水，可溶于乙醇、乙醚、甘油等有机溶剂，遇明火或高热可燃烧，可与氧化剂发生强烈反应，在密闭容器中有爆炸危险。苯乙醇是一种重要的有机合成原料，主要用来生产香精香料。

在自然界，苯乙醇存在于多种植物中，在苹果、杏仁、香蕉、玫瑰、风信子、茉莉花、百合等植物体内均有发现。在众多植物中，除玫瑰外，苯乙醇在其他植物体内含量低，无法进行提取，玫瑰精油虽然可以提取苯乙醇，但其成本高且生产周期长，产量较小。而苯乙醇是大宗香料之一，年需求量庞大，仅次于香兰素，天然提取产量难以满足市场需求。

在工业领域，一般采用化学合成法制取苯乙醇，主要有氧化苯乙烯加氢法、环氧乙烷法两种工艺。氧化苯乙烯加氢法是以氧化苯乙烯为原料，添加催化剂，在低温加压条件下加氢制得；环氧乙烷法是以环氧乙烷、苯为原料，在催化剂作用下反应制得。其中，氧化苯乙烯加氢法制得的苯乙醇产品质量较高，是我国苯乙醇行业的主流制备工艺。

苯乙醇可用作食用香料、日化用品香精。用作食用香料，苯乙醇可以调制水果型香味、蜂蜜香味、焦糖香味、奶油香味等香料，用于饮料、糖果、烘焙、甜点等产品生产中；用作日化香精，苯乙醇可以调制玫瑰香型、茉莉香型、丁香香型等多种花香型香精，用于香皂、沐浴露、化妆品等产品生产中。其中，日化香精是苯乙醇的主要应用市场，需求占比达到97%以上。

苯乙醇是一种食用香料，又叫乙位苯乙醇、β-苯乙醇，也天然存在于橙花油，玫瑰油，香叶油等芳香油中，因它具有柔和、愉快而持久的玫瑰香气而广泛用于各种食用香精和烟用香精中，是配制玫瑰香型食品添加剂，玫瑰香型香精主要原料，它对碱作用稳定，广泛应用在皂用香精中，是调合一切玫瑰香型系列香精不可缺少的香料，由于它不溶于水，因此，在化妆水、香皂中经常应用，此外，在橙花，紫馨等香精的调合中也有使用。由于苯乙醇有良好的抗菌效能，可以用在眼药水溶液中。目前主要合成方法有以下三种：

1，由苯乙烯经卤化、皂化、加氢、精馏而得。

2，微生物发酵法是将酵母通过生物转化制造而成。

3，以电石、苯为原料制备苯乙醇，反应方程式如下：

(1)CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2

(2)C6H6+C2H2=C6H6CHCH2（苯乙烯）

(3)C6H6CHCH2＋H2O=C6H6CH2CH2OH（苯乙醇）

参考质量标准

1）色状：无色透明液体、色泽不超过4#色标

2）香气：玫瑰花样香气

3）相对密度（25/25℃):1.017-1.020

4)  折光指数（20℃）：1.5310-1.5340

5)  溶解度（25℃）：1ML试样全溶于2ML50%乙醇中，溶于50倍容积的蒸馏水呈澄清溶液

6）含醇量：99.0%（内控化学法≥99.5%，色谱主峰99.7%以上）

7）氯化物含量试验：通过

8）含砷量：≤3PPM（0.0003%)

9）重金属：≤10PPM（0.001%)

符合USP23版标准和QB/T3786-99国家食品添加剂标准

含量分析

按总醇量测定法(OT-5)测定。所取乙酰化油样量为1g。计算中的当量因子(e)取61.08。或按气相色谱法(GT-10-4)中用非极性柱方法测定。

毒性

LD50 orally in rats:  1790 mg/kg (Jenner)

使用限量

FEMA(mg/kg)：软饮料1.5；冷饮8.3；糖果12；焙烤食品16；布丁类0.15；胶姆糖21~80。适度为限(FDA§172．515，2000)。

化学性质

具有玫瑰香气的无色液体。溶于乙醇、乙醚、甘油，略溶于水，微溶于矿油。

用途

广泛用于调配皂用和化妆品用香精。

苯乙醇是我国规定允许使用的食用香料，用量按正常生产需要。一般在口香糖中21～80mg/kg；烘烤食品中16mg/kg；糖果中12mg/kg；冷饮中8.3mg/kg。

GB 2760--1996规定为允许使用的食用香料。主要用以配制蜂蜜、面包、桃子和浆果类等型香精。

调配玫瑰香型花精油和各种花香型香精，如茉莉香型、丁香香型、橙花香型等，几乎可以调配所有的花精油，广泛用于调配皂用和化妆品香精。此外，亦可以调配各种食用香精，如草莓、桃、李、甜瓜、焦糖、蜜香、奶油等食用型香精。

用于日化和食用香精,广泛用于调配皂用和化妆品香精

人造玫瑰油。香料调合剂。有机合成。

生产方法

天然品存在于玫瑰油、天竺葵油和苦橙花油等中。市售品为合成品，用苯乙烯单体经氧化苯乙烯制取。或将苯与环氧乙烷作用而得。

(1).氧化苯乙烯法以氧化苯乙烯在少量氢氧化钠及骨架镍催化剂存在下，在低温、加压下进行加氢即得。

(2).环氧乙烷法在无水三氯化铝存在下，由本与环氧乙烷发生Friedel-Crafts反应制取之。

苯乙烯在溴化钠、氯酸钠和硫酸催化下进行卤醇化反应，得溴代苯乙醇，加NaOH进行环化得环氧苯乙烷，再在镍催化下加氢而得。用氯化苄与氰化钠作用而得氰化苄，再用硫酸与乙醇处理而得苯乙酸乙酯，再用金属钠和无水乙醇还原而得。α-氯乙醇与格氏试剂(C6H5MgBr)作用，将生成物用硫酸分解而得。苯与环氧乙烷在氯化铝存在下，缩合而成。

苯乙醇天然存在于依兰油、橙花油、玫瑰油、风信子油等，市售商品大多由合成法制备。先将苯和三氯化铝加入反应釜并冷却至6℃，再通入氮气(压力40kPa)，并开动鼓风机使其循环。循环气中生成的氯化氢先用水洗，后用20%的NaOH溶液洗去。在0~5℃和搅拌下通人理论上所需的环氧乙烷，之后再搅拌反应1h。反应结束后，将反应混合物放人尖底槽，分出苯层。加热蒸出苯后，残液进行真空蒸馏，收集110～120℃(2.67kPa)馏分，即为粗苯乙醇。将粗品与硼酸作用生成高沸点的三硼酸酯，在0.3kPa下蒸出5%～10%的非醇杂质。剩下的三硼酸酯用水分解，经分离、干燥后，真空蒸馏得苯乙醇成品。以苯乙烯为原料合成先将37kg苯乙烯和135kg水投入反应釜，搅拌加热至85~90℃，然后分别均匀滴加溴化钠溶液(40.5kg溴化钠溶于80kg水中)和氯酸钠/硫酸溶液(15kg氯酸钠溶于30kg水，再加40%硫酸95kg)，2h内滴加完毕，Chemicalbook继续反应至下层有机层相对密度d4(20)＞1.430为止(约4h)。冷却、静置，放出下层油状物即为粗溴代苯乙醇，约68.5kg。将70kg粗溴代苯乙醇和77kg20%的NaOH溶液(由溴代苯乙醇的皂化值计算而得)投入反应釜。加热升温至35～45℃，搅拌反应至4(20)＜1.0781(约1h)。静置分层，上层有机层用水洗一次，得粗环苯氧乙烷约42kg。减压分馏，收集60～65℃(400～533Pa)馏分30kg，折射率nD(20)1.535，相对密度d16(16)1.055。在60L的反应釜中加入上述环氧苯乙烷20kg、乙醇15kg、雷尼镍250g和450g20%的NaOH溶液，在室温和0.98～1.96MPa压力下加氢，直到吸入理论量的氢为止。滤去催化剂，滤液用酸中和后先蒸馏回收乙醇，再分馏取99～99.5℃(1.33kPa)馏分，得成品苯乙醇约27kg，折射率nD(20)1.530～1.533，相对密度25(25)1.018。

2020年全球2-苯基乙醇的市场规模超过2.4亿美元

2-苯基乙醇中文名是β-苯乙醇（Phenethyl alcohol），别名苯乙醇、2-苯乙醇、2-苯基乙醇，是一种无色透明液体，具有玫瑰香气。2-苯基乙醇具有易溶于乙醇、丙二醇、乙醚等有机溶剂，微溶于水和矿物油的特性。2-苯基乙醇是我国食品添加剂使用卫生标准规定允许使用的食用香料。

近年来，全球2-苯基乙醇市场持续发展，据新思界发布的《2021年全球及中国2-苯基乙醇产业深度研究报告》显示，2020年全球2-苯基乙醇的市场规模超过2.4亿美元，预计未来五年2-苯基乙醇市场规模将以超过5.5%的复合年增长率增长。推动全球2-苯基乙醇市场发展的因素主要有三个方面：

其一，人们对健康绿色食品的需求增多。2-苯基乙醇广泛用于黑胡桃、白葡萄酒、红葡萄酒、马斯喀特葡萄酒、甜罗勒、薄荷、胡桃南瓜和蚕豆等各种食品和饮料中，以增强产品的风味和口感。在人们生活中，衣食住行的生活保障不可或缺，而2-苯基乙醇作为食品和饮料的天然香料，市场对于其的需求在过去几年中不断增长。越来越多的食品加工行业采用2-苯乙醇这种天然香料来提升产品风味和口感，这是2-苯乙醇在全球市场增长的关键驱动因素。

其二，化妆品领域消费持续增长。2-苯基乙醇作为天然香料可添加在化妆品中，天然香料被认为更健康、安全，所以当化妆品和个人护理产品使用天然香料时，人们对于相关产品的需求快速增长。

其三，全球经济发展推动消费增长。随着全球经济持续发展，消费者可支配收入增长，消费者购买能力提升，推动了市场对于2-苯乙醇的需求规模。

不过，近年来2-苯基乙醇市场发展也面临一些风险。欧美国家有关2-苯基乙醇在食品中应用的严格规定限制了其市场应用。例如，欧洲化学品管理局认为2-苯基乙醇是有害的，因为如果不慎吞食或与皮肤接触2-苯基乙醇将导致严重的眼睛刺激。

根据新思界产业研究中心发布的《2021-2025年苯乙醇行业市场深度调研及投资前景预测分析报告》显示，我国苯乙醇生产企业数量较多，2011年以来，行业产量整体呈现上升态势。2011-2020年，我国苯乙醇产量年均复合增长率为12.3%。我国是全球苯乙醇生产大国，但国内苯乙醇企业中，较多企业规模较小，行业规模化发展不足，未来还有较大提升空间。化学法合成的 2-苯乙醇产品纯度较低，纯化难度较大，产物中往往混合一些难以除去的副产物以及有 毒有害的重金属催化剂等杂质，达不到食品级的要求。如果进行进一步的分离纯化又会大大增加生产成 本，而且往往效果很不理想。而且化学催化底物转化 率低，常需要高温高压等苛刻的工业条件，对设备的 要求较高。化学法合成的 2-苯乙醇达不到欧洲和美国 食品药品管理局的“天然”标准，因此产品售价低廉， 市场竞争力弱。2008 年 1 月份化学合成的 2-苯乙醇国际市场价格为 5.5 美元，价格不到“天然”2-苯乙 醇的百分之一。

行业分析人士表示，苯乙醇是重要的大宗香料，全球每年需求量大，我国是主要生产国之一。苯乙醇可以应用在食品、日化生产领域，其中日化领域是其主要市场。现阶段，全球苯乙醇以化学合成法生产为主，但合成的苯乙醇中含有难以去除的副产物，用于食用领域会对人体健康造成一定影响，因此微生物发酵法受到关注，有望拓展苯乙醇在食品领域的市场空间。

许多具有 2-PE生产能力的野生型菌株已经被分离并鉴定，其中大多数是真核生物，包括酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、马克斯克鲁维酵母 （Kluyveromyces marxianus）、解 脂 耶 氏 酵 母 （Yarrowia lipolytica）、 米 曲 霉（Aspergillus oryzae）、黑曲霉（Aspergillus niger）、季 也 蒙 毕 赤 酵 母 （Meyerozyma guilliermondii） 等。然 而 ， 除 了 叶 微 杆 菌 （Microbacterium foliorum）、变形杆菌（Proteus vulgaris）和嗜冷杆菌（Psychrobacter sp.）外，很少有原核生物可以合成 2-PE。生物转化过程通常在温和的条件下进行，产物选择性高。此外，根据美国食品和药物管理局以及相关的欧洲法规规定，如果用于生产过程的底物是天然的，则生物生产的 2-PE 会被认为是“天然的”。目前，利用生物转化法生产2-PE 已取得重大突破。其中，合成生物学着力于构建“非自然存在下的生化系统”，通过利用不同的生物元件，构建全新的菌株代谢网络，从而高效合成人类需求的代谢产物。通过使用有效的代谢工程策略可以调节不同酶的基因表达水平，以找到最佳平衡，进而改善代谢通量并减少代谢负担或其他副作用，从而将廉价的葡萄糖或苯丙氨酸转化为高附加值的2-PE。

苯乙醇生物合成的研究现状

从玫瑰精油中直接提取

2-苯乙醇最早是从玫瑰花的精油中发现的，因此 最简单的方法就是直接从玫瑰花的精油中直接提取。然而玫瑰花的产量有限，例如 1993 年全国年产玫瑰 花 100 多万 Kg，可提供玫瑰油 40 Kg，但是上海日化公司一家年需要玫瑰油就达 50 Kg 以上。从玫瑰花 等植物中直接提取 2-苯乙醇的原料价格非常高昂。提取天然 2-苯乙醇的原料玫瑰精油国际市场的价格就已高达 3500~6000 美元/Kg。从玫瑰精油中直接提 取受原材料供应的限制。利用玫瑰为原材料直接提取 先天不足，产量低，原料来源困难以及生产无法实现可持续。从玫瑰精油中直接提取 2-苯乙醇无法进行大规模的产业化生产，无法满足日益增长的市场需求， 因此必须寻找其它替代途径。利用微生物催化法生产成本较低，可以实现小规模的可持续发酵生产，而且发酵周期短，产品产量高。

由植物细胞合成 2-苯乙醇

2-苯乙醇在玫瑰花中含量较高，因此可以利用玫 瑰的植物细胞培养来合成 2-苯乙醇，但是产量一般非 常低，而且培养周期较长，限制了其工业化应用。Banthorpe 等人用大马士革玫瑰培养来合成 2-苯乙醇 的产量只有 0.013 mg/kg。利用植物细胞作为生物催化剂来合成 2-苯乙醇的方法在日本研究较多，主要利用玫瑰花的细胞为催化剂来合成 2-苯乙醇。植物细胞的培养条件更加苛刻，应用时使用其原生质体， 植物细胞的培养难以做到无菌培养，生产周期较长。而且由于 2-苯乙醇是植物细胞的副产物，因此产量低、代谢活力不高，以植物细胞的原生质体来合成 2-苯乙醇目前还处于实验探索阶段，距离工业化应用尚需时日。必须寻找更为有效的转化方法。使用微生物催化合成法可以同时克服从玫瑰精油中直接提取时成本高昂、受原材料产量影响等原因不能满足广大的市场需求和化学法合成时产品含有毒杂质、价格低廉的缺点。微生物法合成的 2-苯乙醇香味纯正，不含各种受到限制的杂质，产量高，有利 于进行工业化生产，成本低廉，利润空间巨大。

微生物法合成 2-苯乙醇

生物法合成的 2-苯乙醇被欧洲和美国的食品管 理局标记为“天然”产品，使其具有了很强的市场竞 争力。利用微生物合成的产品生产成本低，产量高， 所获得的产品纯度较高以及不含有有毒有害杂质，而 且生产不受天气和原料供应的影响和符合“天然”的 规定，因此利用微生物法来合成 2-苯乙醇是当今国际 国内发展趋势。微生物在合成主产物 2-苯乙醇时，一 些副产物如苯乙醛等也是重要的香料。能够合成 2- 苯乙醇的微生物主要是酵母属，但是也有细菌如肠杆 菌属等能利用葡萄糖从头合成 2-苯乙醇。通过生物技术来生产 2-苯乙醇比较常用的技术 是通过与菌体生长相关联的生物催化法，即使用酵母 菌经由 Ehrlich 途径利用 L-苯丙氨酸(L-Phe)来合成 2- 苯乙醇。然而，酵母利用 L-苯丙氨酸来生产 2- 苯乙醇时，2-苯乙醇在浓度较高时可能对细胞产生抑 制作用而降低其产量。据文献报道在以酵母催化 合成 2-苯乙醇时，2.5 g/L 的 2-苯乙醇就能抑制 75% 的酵母生长，3 g/L 的 2-苯乙醇几乎可以抑制全部酵母的生长，产物对菌株的抑制作用限制了产物产量 的进一步提高。Fabre 等人用 Kluyveromyces marxianus 通过分批培养生产 2-苯乙醇时最高浓度达到 1.4 g/L。Albertazzi 等人利用 Hansenula anomala 菌株生 产 2-苯乙醇最高产量达到了 1.73 g/L。Seward 和 Stark等人用不同的Saccharomyces cerevisiae菌株分批 发酵产 2-苯乙醇最高达 2.6 g/L。Stark 用 S. cerevisiae 通过流加葡萄糖分批–补料培养来抑制产生乙 醇并获得了 3.8 g/L 的 2-苯乙醇浓度。通过普通的发酵手段已经很难再提高 2-苯乙醇的产量，因为乙醇和 苯乙醇具有协同抑制效应而降低 2-苯乙醇的产量。文献中报道的 2-苯乙醇的产量基本在 3 g/L 左右，原 因是此浓度以上的产物对菌体的抑制作用非常强烈；要想使菌体继续合成产物，首先应该解除产物对菌体 的这种抑制作用。要解除 2-苯乙醇对细胞的抑制作用 主要有两种方法：第一是用原位产物分离技术(In situ product removal，即 ISPR)将产物实时分离出来，这种方法可以使 2-苯乙醇的最终浓度和转化效率都有所提高；第二是筛选耐 2-苯乙醇的菌株来提高其产量。崔志峰等人通过紫外诱变获得了对 2-苯乙醇耐受性提高 50%，产量提高 9.1%的突变株。原位分离技术已经比较成熟，在工业化应用中较为常见，其特点是工艺简单，成本可控适宜于规模化 生产。目前获得高产菌株的方法主要是从自然界筛选以及对已有生产菌株进行诱变等，然而由于自然菌株的枯竭，很难筛选到更高产量的菌株，而且菌株诱变负突变多，突变株性能易退化，效果并不理想。因此必须考虑更为可靠的高产菌株获取方法，可以利用目前较为成熟的分子生物学手段，对已有菌株进行定向改造，例如通过过表达合成途径的关键酶，抑制分支途径以减少代谢流损失等都可以有效的提高菌株的生产性能。分子克隆技术是微生物合成中广泛应用的 技术，其中部分产品已经进行工业化应用。改造后的工程菌生产性能稳定，比野生菌具有更高的效率，可以有效的降低生产成本，提高生产效率，是今后发展趋势。

2-苯乙醇发酵生产技术

由于细胞产生的 2-苯乙醇对其自身有抑制作用， 为了获得更高的产物浓度，必须解除这种抑制，将产物从发酵液中提取出来降低其浓度以解除抑制。为了适合工业化生产，必须采用经济有效的萃取技术。

从发酵液中实时萃取出 2-苯乙醇的方法主要有：

第一，液–液萃取，其成本比较低、操作简便、而且提取量 比较大，缺点是有机溶剂可能对细胞有毒性、溶剂的选择有限制、有时两相的分离可能会有困难。刘国等人用油酸作为萃取剂 2-苯乙醇的最终浓度达到 4.55 g/L；梅建凤等人以油酸为萃取剂，最终获得有机相和水相中 2-苯乙醇的浓度分别为 14.9 g/L 和 1.74 g/L；Stark 等人用油酸作为萃取剂时发酵罐中 2-苯乙醇的最终浓度为 12.6 g/L，有机相中 2-苯乙醇 的浓度达到了 24 g/L，平均转化速率达到了 0.26 g/L·h 和最大转化速率为 0.47 g/L·h。Etschmann 等人用 Kluyveromyces marxianus CBS 600 以油醇为萃取剂进行两相发酵获得了 3 g/L 的 2-苯乙醇，使用遗传算法将培养基优化后获得了 5.6 g/L 的 2-苯乙醇。而 利用分批补料技术可以获得更高的 2-苯乙醇产量， 2006 年 Etschmann 等人用 Kluyveromyces marxianus CBS 600 菌株以聚丙二醇 1200 为萃取剂，最终在有机相中获得了 26.5 g/L 的2-苯乙醇和 6.1 g/L的2-苯乙 醛。

第二，利用水–固相分隔生物反应器(TPPB) 作为产物原位分离技术。这种系统使用高聚小球作为隔离不相混和相来隔离 2-苯乙醇，并将水相中的 2- 苯乙醇浓度降低到非抑制水平；利用这种系统 Fang Gao 等人的最终 2-苯乙醇产量为 20.4 g/L，水相中浓 度为 1.4 g/L，聚合物相中的浓度为 97 g/L。

第三，超临界流体二氧化碳(SCCO2)萃取；超临界流体二氧 化碳(SCCO2)萃取，其萃取能力比较强，但是可能会 对细胞造成损害以及需要将细胞进行分离开。需要首先将菌体除去然后再用超临界流体二氧化碳萃取。Cathy E. Fabre(1999)等人利用此技术对 2-苯乙醇的回 收率在 90%以上，萃取的 2-苯乙醇的回收率在 97%以上，纯度也达到了 91%。

第四，离子液体。2010 年 Sendovski 等人研究了不相容离子液体(ILs)在两相体系中提取 2-苯乙醇的效果，通过对九种离子液体的 研究发现[Tf2N]型阴离子相对于[PF6]和[BF4]阴离子 来说是生物相容性最好的，吡啶和铵阳离子比咪唑阳 离子要好；在大于六个碳原子后，烃链越长生物相容性越差；2-苯乙醇在 BMIM[Tf2N]中的分配系数(KD) 达到了 17.6，用 MPPyr[Tf2N]，OMA[Tf2N]，和 BMIM [Tf2N]三种离子液体处理后，2-苯乙醇浓度可以增加3~5 倍。离子液体可重复回收利用，其缺点是成本 较高而且部分离子液体毒性较大，对生产“天然”产 物产生限制。

第五，吸附剂进行吸附，其选择的特异性比较强，但是分离能力较低，如果不是将吸附剂直接加入发酵液中而是实行在线萃取的话还需要将细 胞分离出来以防止柱子堵塞。2009 年关昂等人利用大孔吸附树脂 FD0816 作为原位转移产物的介 质，使 2-苯乙醇的最终浓度达到了 12.80 g/L，随后用 乙醇进行洗脱时，2-苯乙醇的洗脱率在 95%以上，洗 脱液中 2-苯乙醇的浓度达到了 60 g/L。

第六，溶剂固定化，其操作简单、萃取量较大，但是需要额外的 溶剂固定化步骤。

第七，渗透蒸发，其选择性较强、 能将 2-苯乙醇直接浓缩至很高的浓度而且灭菌比较容易，但是其分离量可能较低。

第八，渗透萃取， 不需要将细胞分离出来，萃取量大，但是 2-苯乙醇的最终浓度在有机溶剂中被高度稀释，而且溶剂的选择受到限制和对细胞可能产生毒性。

原位萃取技术多种多样，然而其原理都是根据萃取剂对 2-苯乙醇的选择性吸附作用，或者是选择性分离作用将产物从发酵液中分离出来。在选择萃取剂时需要考虑产物在发酵液和萃取剂中的分配系数，选择在萃取剂中分配系数高的；其次要萃取剂和发酵液应易于分离，便于回收萃取剂；第三，萃取剂不应该对菌体产生抑制作用；第四，选择对人体无毒或毒性较低的萃取剂；第五，萃取剂应价格低廉，便于大规模应用。

利用细胞固定化技术可以有效的提高菌体的利用效率，固定化菌体可以多次重复利用，有利于降低生产成本，固定化可以明显减少乙醇和 2-苯乙醇对细胞的抑制作用。目前常用的固定化技术主要有吸附、 包埋、交联、共价结合等。利用固定化技术将 Acetobacter sp.菌固定在海藻酸微胶囊中，可以利用 4 g/L 的 2-苯乙醇产 1.92 g/L 的苯乙醛，而且转化速率比非固定化细胞要快，原因是固定化技术使细胞免除 了底物和产物对细胞的毒害作用。细胞固定化技术可以通过分批补料发酵，实现可持续发酵，固定化细胞的活力较高，生产时间较长，可以延长发酵时间， 提高设备的利用率。通过固定化增加了细胞的抗逆性 能力，可以忍受更高的产物浓度。菌体分离简单，便 于利用原位萃取技术将产物快速分离出来，简化和纯 化工艺。

2-苯乙醇的生理学作用

抗菌活性

在 1962 年 Berrah 等人就已经发现 0.25%浓度的 2-苯乙醇就能明显抑制革兰氏阴性菌的生长，抑制机制是 2-苯乙醇能够抑制菌体中 DNA 的合成。1967 年 Silver 等人对 E. coli 进行的研究表明，2-苯乙醇抑制机制是能够使细胞的渗透性屏障崩溃，首先是使细胞膜崩解，改变细胞膜功能，随后才是抑制核酸合成 和其它的细胞功能。1982年Sasser 等人的实验表明，1.024 g/L 以上浓度的 2-苯乙醇可以明显抑制烟草中Pseudomonas pisi 的菌体活性。2003 年 Fraud 更进一 步研究了 2-苯乙醇对革兰氏阴性菌，球菌和杆菌的抑制。

2-苯乙醇对植物果实、鲜花等有保护作用，机制是2-苯乙醇能抑制植物中病害菌的生长，随后 Mo 等人的研究证实了 2-苯乙醇在草莓保藏中的抗菌保鲜机制。总结出 2-苯乙醇的抗菌机制是首先使细胞的渗透性屏障细胞膜崩解，使细胞质外流，丧失细胞活力， 然后进一步影响胞内功能，抑制核酸合成等，最终导致细胞裂解死亡。2-苯乙醇对许多病害菌都能进行有效的抑制，这些特性可以使其应用在医药等行业中作为抗菌物质来取代人工合成的杀菌剂和消毒剂等。

植物生长发育中作用

近年来发现，2-苯乙醇在植物的生长发育过程中还具有促进繁殖、抗菌、保护植物等生物学功能。目前已经对玫瑰花中以 L-苯丙氨酸为原料合成 2-苯乙醇的两个关键酶，PLP 依赖的脱羧酶和苯乙醛脱氢酶进行了研究。对玫瑰中通过莽草酸途径合成2- 苯乙醇的机制也进行了阐明。在玫瑰花和许多其它花类以及成熟的果实中的 2-苯乙醇散发的香味能够吸引昆虫，其作用于其传粉和传播种子有关。

玫瑰等花类合成的2-苯乙醇一方面能作为抗菌等物质来提高自身的免疫力，抵抗病虫害等，提高其生存能力。另一方面，2-苯乙醇所具有的香味能够引诱昆虫来帮助植物完成授粉和传播种子，促进其繁殖后代。两方面的作用都能增加植物的生存能力，表明2-苯乙醇不仅是人们所需要的香料物质，在自然界中也是扮演着和重要的角色。

药理学作用

2-苯乙醇不仅具有抗菌活性，而且其衍生物苯乙 醇苷具有药用价值，近年来许多研究表明，该类化合物具有抗菌、抗炎、抗病毒、抗肿瘤、抗氧化、免疫调节、增强记忆、保肝、强心等作用，尤其以抗菌活性最为显著。李刚等人的研究表明苯乙醇苷有助于小鼠精子的体外抗氧化作用。人体内的致病菌主要为原核生物，2-苯乙醇的抑菌活力也主要限制于革兰氏阴性菌，因此可以有选择的作用于致病菌，应用于医药行业来替代部分抗生素，解决细菌的耐药性问 题。在许多药物中都含有 2-苯乙醇衍生物的有效成分，其它种类的衍生物的药用价值也在不断的发现。随着 2-苯乙醇在医学中生理功能研究的深入，以及药理学机制的阐明，其在医药行业也将发挥更大的作 用，更好的造福人类。

2-苯乙醇的应用

最早的 2-苯乙醇的市场数据可以追踪到 1990 年。当时，全球每年生产 2-苯乙醇的产量估计在 7000 t ，其用途如下：6000 t 用于香水行业，10 t 用于香味调味应用和剩下的 990 t 用于合成反应产物如酯类等。随着 2-苯乙醇生产工艺的成熟，其应用领域也在不断拓展，未来全球的市场需求也会不断增加。2-苯乙醇除了主要用做香料，2-苯乙醇的最大用途就是以香料成分添加进香水化妆品以及洗涤行业中，源于其淡雅、细腻而持久的香型。2-苯乙醇在许多食品中也作为特征香味化合物来满足其香味要求， 尤其在发酵食品中广泛存在，如白酒、啤酒、巧克力饮料、咖啡、面包、果汁和酱类。2-苯乙醇是酒精饮料中重要的高沸点香气成分，广泛存在于各种酒精饮料中；比如黄酒、啤酒、白酒。2-苯乙醇是稻米黄酒的特有成分，是黄酒中香气物质的重要成分， Tao Luo 等人利用气相色谱–质谱法(GC-MS)对大约十种中国米酒进行检测分析其中的挥发性和半挥发性物质，发现在所有检测到的芳香族化合物中，2-苯乙醇的浓度最高，其含量从最低的 1.333 mg 到最高的 16.711 mg 不等。2-苯乙醇不仅存在于黄酒中，在白酒中也广泛存在，也是白酒风味的重要组成部分。苯乙醇还是一种重要的医药中间体，由 2-苯乙醇合成其它重要的医药产品，例如苯乙醇苷、羟基苯乙醇等是许多药物的有效成分。此外，2-苯乙醇还广泛应用于精细化工行业来生产其衍生物。虽然当期苯乙醇价格高于苯乙烯的价格，随着石油化石资源的短缺，利用可再生资源合成的苯乙醇合成苯乙烯在材料行业中具有重要的应用前景。

未来和展望

苯乙醇由于其良好的特性而受到广泛的欢迎，但 是“天然”2-苯乙醇价格依然昂贵。在未来如果能找到合适降低其生产成本的方法，则其全球市场需求及应用范围将进一步扩大。目前利用酵母以 L-苯丙氨酸 来生产 2-苯乙醇仍然是主流，未来可以通过工程菌株以葡萄糖为原料从头合成 2-苯乙醇以降低其生产成 本，因此构建合适的工程菌是关键。利用植物细胞来合成 2-苯乙醇在国外如日本、德国、以色列等研究的较多，利用植物细胞来合成天然2-苯乙醇也可能是一 条较好的途径。2-苯乙醇对菌体具有强烈的产物抑制效应，解除这种抑制有两种方法：其一是筛选耐高浓度 2-苯乙醇 的菌株；其二是利用原位萃取(ISPR)技术实时将其分离出来及将两者的有机结合。合成 2-苯乙醇的关键酶及基因在不断发现和研究，未来相关方面的研究可能更加偏向于利用分子生物学手段对合成 2-苯乙醇代谢途径进行定向改造。

参考文献：

曹明乐 , 姜兴林 , 张海波 , 咸 漠 , 黄 峰 (2012) 生物催化法生产2-苯乙醇的研究现状. 生物过程， 2， 89-97. doi: 10.12677/bp.2012.22015

严伟，高豪，蒋羽佳，钱秀娟，周杰，董维亮，章文明，信丰学，姜岷(2021).2-苯乙醇生物合成的研究进展. 合成生物学，2(6):1030-1045.DOI: 10.12211/2096-8280.2020-096