本文将讲述如何用微生物合成法合成2，5-二甲基-4-羟基-3（2H）-呋喃酮，旨在为相关领域的研究人员提供参考依据及实验支持。
背景：2，5-二甲基-4-羟基-3（2H）-呋喃酮（2,5-dimethyl-4-hydroxy-3(2H)-furanone，HDMF），又名菠萝酮，稀溶液呈草莓味，浓溶液则是焦糖香味。HDMF及其甲氧基衍生物、乙氧基衍生物、β-吡喃 葡萄糖苷及其丙二酰化衍生物均已在水果中鉴定。在加热、非加热、发酵的食品中均可以检测出 HDMF。HDMF在水中的阈值是0.03 mg/L、空气中阈值是0.1 mg/L、在pH值为3.2的10%水醇溶液中阈值是5 μg/L，较低的阈值及宜人的风味特征，被用作调味剂。环状二羰基衍生物的平面烯醇氧基的结构特征，使得HDMF与其类似物具有焦糖风味。
微生物合成法：产生HDMF的微生物。
1980年，NUNOMURA N等从酱油中提取到HDMF，笔者认为呋喃酮形成于酱油制备过程的美拉德反应。随着持续的研究，人们发现除了水果，某些昆虫、酵母菌和细菌中也分离到HDMF。HDMF作为重要的风味物质，被广泛分离于酵母菌和乳酸菌发酵的食品中（如味噌、啤酒和奶酪）。国外一些科学家以此为出发点，推断微生物在HDMF形成过程中的作用，发现并着重研究了几种产HDMF的微生物，其中以鲁氏结合酵母研究最为深入。
（1）鲁氏结合酵母
鲁氏结合酵母（Zygosaccharomyces rouxii）是一种能在高渗透压条件下繁殖的酵母菌。在酱油酿造过程中，鲁氏接合酵母能够产生乙醇、高级醇和4-羟基-呋喃酮类等物质，对酱油风味的形成起到重要的作用。
NUNOMURA N等首次鉴定出2，5-二甲基-4-羟基-3（2H）-呋喃酮（HDMF；呋喃酮）是酱油中的风味成分。SUGAWARA E等的研究也表明这种风味物质存在于由大米制作的类似于酱油的发酵制品－味噌（Miso）中。通过研究发现，呋喃酮类物质形成于发酵期间，表明其形成是一个鲁氏结合酵母酶促生化反应。HECQUET 等的研究结果表明，在含有D-1，6-二磷酸-果糖和D-葡萄糖的营养液中，鲁氏结合酵母可以合成HDMF。添加10%（w/v） D-1，6-二磷酸-果糖和5%（w/v）D-葡萄糖，培养11天后得到的HDMF的最高浓度约为80mg/L。
T.DAHLEN等又分别对鲁氏结合酵母在含有D-1， 6-二磷酸-果糖和D-葡萄糖的培养基中产HDMF的发酵条件、发酵中间产物进行了研究探索，经过发酵条件优化后，HDMF产量约为35mg/L左右，但底物（1，6-二磷酸果糖）较昂贵。
（2）毕赤氏酵母
对鲁氏结合酵母的研究多集中于其利用1，6-二磷酸果糖的研究，RIBEIRO B等报道酵母菌可以在含有脱氧糖L-（+）-鼠李糖的培养基中产生呋喃酮衍生物。
R.ROSCHER等对毕赤氏酵母属（Pichia capsulata）利用廉价的碳源L-（+）-鼠李糖产生HDMF进行了研究，研究表明，P.capsulata在加有L-（+）-鼠李糖和酪蛋白的培养基中可形成HDMF，培养4d产量最高（约为2mg/L）；两者分 开灭菌后未被检出，表明HDMF产生于L-（+）-鼠李糖加热后中间产物。
（3）乳酸菌
乳酸菌（lactic acid bacterium）是目前食品发酵工业研究较多的一类益生菌，也是目前有报道的产HDMF的细菌种类。
1985年，KOWALEWSKAD J等报道在含有瑞士乳酸杆菌（Lactobacillus helveticus）的氨基酸脱脂牛奶培养基中检测到HDMF的存在。1995年，PREININGERM等的研究表明，乳酸菌L.helveticus和L.delbrueckii在乳清粉水悬液中培养7天可以产生598μg/L和427μg/L HDMF。HAYASHIDY等对一株广泛用于乳酪生产的菌种——乳酸乳杆菌乳酸亚种L.cremoris的HDMF产生进行了研究。在加入谷氨酸钠的培养基中添加核糖或半乳糖后，结果显示两种培养基均有HDMF产生，其中加入半乳糖的培养基产量较高，在培养3天后达到1.17mg/L。
参考文献：
[1]俞兆斌,朱丽霞. 4-羟基-2，5-二甲基-3(2H)-呋喃酮的生物与非生物的合成途径研究进展 [J/OL]. 食品与发酵工业, 1-9[2023-12-25] https://doi.org/10.13995/j.cnki.11-1802/ts.035573.
[2]王鹏霄,宋焕禄,陈存社. 微生物发酵法制备4-羟基-2,5-二甲基-3[2H]-呋喃酮的研究进展 [J]. 中国酿造, 2009, (10): 4-6.
[3]莫启武,杨承鸿. 4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)呋喃酮的合成研究 [J]. 香料香精化妆品, 2001, (05): 7-8.
1
