香草萃取物是食品和化妝品中使用非常廣泛的調味化合物之一，宜人的經典風味和甜美的氣味是來自蘭花科香草植物種莢中的化合物香草醛(vanillin)，香草醛是透過酵素(VpVAN) 轉化阿魏酸(ferulic acid)合成的。實驗室從植物來源的VpVAN生物合成只能產生非常少量的香草醛，而化學合成的香草香精價格雖然低廉，但與天然香草萃取物的風味有別。香草植物的種植因受氣候限制以及單株產量相對較低，導致天然香草萃取物供應量少和價格飆升。
日本東京理科大學的研究團隊成功開發了一種酶，由植物來源的阿魏酸中產生香草醛。原料阿魏酸可由米糠和麥麩等農業廢棄物中獲得的化合物，在室溫下將阿魏酸與開發的酵素混合即可生成香草醛。研究人員利用基因工程修改Ado(Aldehyde deformylating oxygenase)酵素的分子結構，在天然狀態下，它不具有將阿魏酸轉化為香草醛的能力，但經過試驗僅將三個特定苯丙胺酸(phenylalanine)和纈氨酸(valine)殘基取代為酪胺酸(tyrosine)和精胺酸(arginine)的突變蛋白，便能夠與阿魏酸穩定反應並表現出高轉化活性。該工程酶不需任何輔因子進行轉化，並且每公升反應溶液可產生克級的香草醛，具有比野生型酶更高的催化效率和親和力。此反應僅需在室溫下混合酵素、阿魏酸和空氣(分子氧），是一個簡單、永續及可商業化的過程。
到目前為止，還沒有微生物或植物來源的酶表現出以工業規模將阿魏酸轉化為香草醛的能力。研究團隊表示在溫和條件下利用微生物和酶的潛力，從可再生植物資源中提取有價值的化合物，為最大限度地減少環境足跡提供了一種永續的方法。未來，將進一步與業界合作利用新開發的酵素來實現香草醛生產的實際應用及提供一種簡單且環保的風味化合物生產方法。
《產業發展中心 產業分析組何玲玲摘譯》
<p>資料來源：https://www.eurekalert.org/news-releases/1044725
(圖片來源：Adobe Stock)