

我们被气味包围。在任何给定时刻,我们的嗅觉系统会受到大约10,000种不同化学物质的刺激,这些化学物质会引导我们的大脑识别气味并做出相应的反应。就日常生活而言,气味可以帮助我们保持安全。但对于销售各种产品的公司来说,从化妆品到食品,宜人气味的识别和使用是经济成功的关键。
气味是风味的两个标志之一(另一个是味道),因此,任何希望销售产品的公司都需要加入良好的挥发性化合物,以便我们做出积极的反应。甚至还有专门收集风味和气味的数据库。其中许多化学物质来自植物,因此植物衍生的风味需求持续不断。然而,问题在于许多植物物种的供应有限。这反过来又导致制造成本增加,这些成本会转嫁给消费者。
然而,还有另一种开发宜人风味的方法,而无需直接追溯到源头。通过生物合成风味化合物已成为持续供应和降低消费者成本的途径。这条路径的关键在于理解植物如何真正创造这些化学物质。一旦确定了其合成途径,就可以在实验室中模仿它,以生产对嗅觉系统具有相似作用的合成化学类似物。
传统上,通过生化分析和化学合成来生产风味。然而,研究微生物作为这些宜人气味的潜在天然来源的趋势日益增长。细菌也能产生宜人的气味,而且其合成途径比植物的复杂得多。
利用细菌为化合物添加风味并非全新的概念。这是从奶酪到肉类再到葡萄酒的食品生产的标志之一。然而,这些化学物质包含在较大的基质中,需要在实验室中进行分离才能用于其他产品。但是,通过利用这些微生物中的风味生成过程,可以在更受控的环境中合成化学物质,从而实现快速纯化以用于其他目的。
虽然这个前提有道理,但采用微生物路线存在一个问题。在所有能够产生风味的物种中,只有少数可以在实验室中充分培养以进行分析。这使得该过程非常困难,并且在成本上可能令人望而却步。幸运的是,基因分析的进步迅速改善了这种情况,使得搜索的重点不再是微生物本身,而是其基因。
风味产生中最关键的组成部分之一是脂肪酶,它们可以改变化学物质的形状,使其看起来、作用和闻起来都不同。它们与各种称为脂质或脂肪的芳香化学物质相互作用,并改变它们刺激我们嗅觉系统的方式。给定适当的原料化学物质和酶的组合,香气可以非常美妙。
利用遗传技术识别脂肪酶使得寻找微生物风味产生者变得极其简单,并为研究人员提供了探索各种环境(如海洋和森林土壤)以寻找新候选者的机会。但上周,一组中国研究人员发表了一份报告,其中他们在一种相当非传统的来源中发现了酶:泥土。
该团队专注于黄海的沉积物。将样品带到实验室,分离DNA,最终将其克隆到一种易于培养的物种——大肠杆菌(Escherichia coli)中。然后分析这些克隆体修饰脂质分子的能力。一旦找到成功的候选者,该团队就试图分离酶,并找出该分子是否产生了令人愉悦的气味。
通过实验,该小组发现了五种源自多种环境细菌的脂肪酶候选物。其中一种名为EST4(酯酶4)的酶被证明是最有用的,能够产生多种风味,包括肉桂、玫瑰、柠檬草和香蕉。也许最重要的结果是这些化学物质的产量,它高于其他基于微生物的风味产品。
这项研究的结果表明,我们或许可以从比最初设想的更多的来源中找到产生风味的选择。虽然这些发现是基于实验室的,但有机会进行更大规模的研究,检查无限数量的陆地环境。这可能会揭示新的酶学选择以及提高的性能和产量。最终,在泥土和其他不那么美观的地区发现的微生物可能有助于改善化妆品和食品工业的风味生产过程。这也有助于确保制造商和消费者的成本保持在合理范围内。