Читаем Handbook of Vanilla Science and Technology полностью

Biotechnologically produced vanillin is not to replace the vanilla extract. It is to replace the synthetic vanillin with a natural flavor at an affordable price. RhovanilR, marketed by Rhodia, is the first such vanillin manufactured through biotechnology. Given customers’ growing resistance towards genetically manipulated foods, rDNA modified strains (GMOs) have been used very sparingly in the food and flavor industry. At the same time, genetic manipulation offers tremendous possibilities and opportunities for strain and productivity improvements.

Moreover, fermentation products can be certified as organic if they comply with the regulations for organic foods. In manufacturing of organic foods, only non-GMO ingredients are allowed. In addition, the requirements for kosher status need to be considered.

<p>19.1.2 How?</p>

Biotechnologically produced vanillin can be formed by microorganisms, enzymes, and cell culture processes. The microorganisms can be also adapted for the formation of other vanillin related flavorings, when they present either economic advantage or distinctive end products.

In general, biological processes are performed under gentle processing conditions and tend to have lower yields than chemical reactions. Typical hurdles are the initial concentration of precursor, its solubility, toxicity, and the accumulation of the finished product. To make good yields economically feasible, the engineering of the process must be coupled with a detailed understanding of the metabolic pathways. More advanced processing technologies such as whole-cell biocatalysis in biphasic systems, cofactor regeneration for in vitro oxidation, immobilization, membrane separation of the product, etc., are being introduced to improve the product yields.

Microbial or enzymatic processes to produce vanillin have used any of the following precursors: lignin, curcumin, siam benzoin resin, phenolic stilbenes, isoeugenol, eugenol, ferulic acid, aromatic amino acids, and glucose via de novo biosynthesis (Figure 19.1). The most attention was given to the biotransformation of ferulic acid and eugenol, as they are readily available precursors. A number of fungi and bacteria have the capacity to metabolize the above-mentioned precursors. Some microbial metabolic pathways have been elucidated with the help of genetic engineering.

Fig. 19.1 Different microbial routes to vanillin.

Over the past two decades, a number of excellent papers and reviews have been written (Rosazza et al. 1995; Walton et al. 2000; Priefert et al. 2001; Xu et al. 2007). Considerable progress has been made in characterizing the biochemistry and molecular genetics of the microbial catabolic and anabolic pathways leading to vanillin. Accumulated knowledge presents an opportunity for direct evolution of specific genes, improvement of fermentation conditions, and targeted selection.

<p>19.2 SUBSTRATES</p><p>19.2.1 Ferulic acid (4-hydroxy-3-methoxycinnamic acid)</p>

This phenolic acid has been considered to be the most attractive precursor for microbial formation of vanillin. Ferulic acid has a similar chemical structure and is abundant in nature. It is one of the hydroxycinnamates that are major constituents of plants such as grains, woods, grasses, fruits, vegetables, etc., bound as esters of polysaccharides, flavonoids, amides, lipids, and long chains alcohols. Ferulic acid forms a covalent bond with carbohydrates. Almost all ferulic acid in cereals is esterified with arabinose, glucose, xylose, or galactose residues in the pectic or hemicellulosic component of cell walls. The ester bond is between the carboxylic group of the acid and the arabinoxylan. The molecular weight of these esters goes up to more than 50,000 daltons. These esters behave as antioxidants.

Crystalline ferulic acid is relatively insoluble in water at pH lower than 9. Therefore, some studies suggested using a solution of ferulic acid dissolved in 0.2 N sodium hydroxide. The higher pH helps with biotransformation since phenolic compounds tend to oxidize at the high pH to their corresponding quinoid. Quinoid, being an electrophilic intermediate, reacts immediately with nucleophiles. The pH determines the solubility of ferulic acid and thus its availability to the biotransformation.

Highly purified ferulic acid is essential for elucidation of metabolic pathways and for determination of the fundamentals; however, it is not a viable substrate for commercial processes. To make ferulic acid a more cost effective substrate, a manufacturing process needs to be developed and optimized. Chemical or enzymatic hydrolysis of agricultural products such as sugar beet pulp, brewer’s spent grain, rice bran, wheat bran, or maize bran have been identified as potential sources of a cost effective ferulic acid (Cheetham et al. 1996, 2005).

Перейти на страницу:

Похожие книги

Биткойн для чайников
Биткойн для чайников

Цель этой книги – дать читателю общее представление о принципах функционирования, назначении и возможностях самой популярной на настоящий момент криптовалюты – биткойна. Здесь даны ответы на все основные вопросы, интересующие начинающих. Что такое биткойн? Где можно взять и как хранить эту криптовалюту? Как использовать биткойн для покупки товаров, оплаты услуг или счетов? Как организовать прием оплаты в этой цифровой валюте в своем магазине? Чем мы рискуем, накапливая свои сбережения в биткойнах? Как защищаться от хакеров и организовать надежное и безопасное хранение своих биткойнов? Каковы перспективы этой цифровой технологии? Ответы на эти и многие другие вопросы вы найдете в этой небольшой, но очень полезной книге.Чем важна и интересна эта книга? В первую очередь она позволяет детально разобраться в том, что такое Биткойн, как работает сеть, как создать криптовалютный кошелек и обезопасить его от взлома и много, много другой полезной информации, которой необходимо владеть не только начинающим пользователям, но и продвинутым адептам криптовалют. Книга позволяет:– познакомиться с биткойном поближе;– узнать, чем биткойн может оказаться вам полезен;– усвоить правила безопасности и хранения криптомонет.

С. Г. Тригуб , С. Н. Тригуб

Руководства / Словари и Энциклопедии
Как издать книгу. Советы литературного агента. (Пособие для начинающих писателей)
Как издать книгу. Советы литературного агента. (Пособие для начинающих писателей)

Ирина Горюнова — владелец успешного литературного агентства, является агентом таких звездных авторов, как Татьяна Догилева, Гарик Сукачев, Роман Фад и др., что говорит о его успешной деятельности и именно поэтому «как издать книгу» знает гораздо лучше других. Кроме того, автор еще и писатель, книги которого выходят в известных издательствах, таких как «АСТ», «Олимп», «ЭКСМО», «Время». В книге дана исчерпывающая информация по самым разным аспектам, включая кино, электронную книгу, зарубежный рынок, литературные премии и объединения (союзы), а так же информация по продвижению книг и пр. Объединив в себе достоинства многих книг, эта книга является неоценимым пособием для начинающего писателя. Кроме того, в книге раскрываются секреты общения с редакторами, инструкции по оформлению договоров и многое-многое другое.

Ирина Стояновна Горюнова

Руководства / Маркетинг, PR, реклама / Финансы и бизнес / Словари и Энциклопедии
Королева мужского царства
Королева мужского царства

Каждая девочка с самого детства видит себя принцессой или королевой роскошного замка в окружении галантных кавалеров и рыцарей.Однако детство проходит, а замки так и не появляются. Кавалеры год от года становятся все менее галантными, а уж о рыцарстве и мечтать не приходится. Мечты разбиваются о суровую реальность.Алла Фолсом в своей книге дает пошаговую инструкцию, как сделать так, чтобы реальность перестала быть суровой, и стала точно такой, о какой девочки мечтают в детстве.Благодаря ее знаниям о мужчинах даже самые брутальные хамы превращаются в обходительных джентльменов, готовых на любые подвиги ради дамы своего сердца. Алла щедро делится своими секретами мотивации мужчин по‑королевски и приглашает вас в удивительное путешествие по психологии мужского царства.«Королевами не рождаются, ими становятся» — таков девиз тренера международного класса, обладательницы титулов королевы красоты России и США, счастливой жены и мамы Аллы Фолсом…

Александр Сергеевич Белановский , Алла Фолсом , Андрей Алексеевич Парабеллум

Семейные отношения, секс / Руководства / Дом и досуг / Образовательная литература / Словари и Энциклопедии