几种有机溶剂对面包酵母γ-癸内酯合成的影响(4)
1.4.2 面包酵母作用
面包酵母又称酿酒酵母，它是与人类关系最广泛的一种酵母。在食品工业方面，被广泛用作面包、馒头、包子、饼干、糕点等食品的优良发酵剂和营养剂；酿酒行业利用活性干酵母提高出酒率；医药工业方面则被用作辅助治疗药剂或用作培养基；而在现代分子和细胞生物学中用作真核模式生物，其作用相当于原核模式的大肠杆菌。
在生物催化的手性合成反应中，可以用离体酶或完整细胞作为催化剂，但由于许多的离体酶都在催化过程中需要一些辅助因子， 如ATP、NADPH、NADH是最常用的辅酶，它们的价格一般都比较昂贵，因此必须采用一种特殊的酶使它们能够再生而反复利用。但这需要花费很大代价。而面包酵母中含有脱氢酶、酯酶、丙酮酸脱羧酶及烯醇酸（酯）还原酶等多种酶类，及所有必需的辅酶和再生途径，易得且价格低廉，因此成为工业上广泛应用的生物催化剂[24]。
1.5 丙位癸内酯发酵生产原理
丙位癸内酯的前体物质为蓖麻油（18个碳的不饱和羟基脂肪酸），然后通过4 次 β-氧化使碳链缩短，再内酯化生成 γ-癸内酯[4]。生物转化蓖麻油酸产生 γ-癸内酯的代谢机理如图1.2。
1.2 发酵生产GDL代谢机理
1.6 细胞透性
透性化细胞是指通过物理或化学等方法，在不造成细胞裂解以及不破坏细胞内部有机结构的情况下，改变细胞壁和细胞膜的通透性，使得小分子和一些较大分子物质能够自由进出的细胞。发酵工业采用完整细胞作为生物发酵剂比用纯化的酶制剂具有两大优势：无需从细胞中提取出酶，减少了工序，并避免了酶失活；细胞易于和产物分离并回收，可以实现酶的重复使用。可是，由于细胞壁和细胞膜对底物和产物的穿透屏蔽作用，常致使转化效率很低，为了提高细胞内外物质的交换速率，研究人员们提出了各种制备透性化细胞的方法。从后期调控角度看,根据物质跨膜转运机制的不同，可以分为物理法、化学法、生物法；从遗传学的角度来看, 可以通过重组技术改变细胞壁和细胞膜的遗传性状，从而选育出细胞膜通透性突变株[25]。
1.6.1 物理法
物理法是通过造成细胞壁和细胞膜的结构性损伤来提高通透性。物理法具有效率较高、无残余毒性、参数易控制等优点，但因放大困难在工业生产操作上往往有一定的难度。物理法主要包括渗透压法、温度冲击法、超声法、电处理法等[25]。
（1）渗透压法
是指通过盐溶液或空气干燥来改变细胞内外的渗透压，在内外压差的作用下破坏细胞壁和细胞膜的结构，提高细胞的通透性温度冲击法即冻融法，是将细胞反复冻融，细胞内形成冰粒使剩余胞液的盐浓度增高引起细胞溶胀而提高通透性。
（2）冻融法
是将待处理的细胞冷至－20℃，然后置于室温下融化，如此反复冻融多次，反复冷冻时细胞中形成的冰晶及剩余液体中盐浓度的增高可以破坏细胞壁和细胞膜的结构，甚至引起细胞破裂。
（3）超声法
是利用短时间、低功率的超声波处理来提高细胞通透性。超声波在发酵工艺上的应用, 可增加细胞膜的通透性和选择性, 它能够在细胞表面瞬间造成微伤, 使细胞壁局部破裂, 从而改变细胞膜的通透性, 使胞内物质释放或胞外物质进入细胞内, 低功率时, 伤口很小, 容易被自身修复, 不会对生物体造成损伤或死亡。
（4）电处理法
该法是近年来发展起来的一种渗透细胞的方法, 是指在一定参数的电场作用下, 在细胞膜脂双层中形成孔洞的现象。由于短时程, 高强度的电脉冲作用使生物膜的类脂分子层发生瞬时混乱, 膜通透性暂增大, 形象的说, 就是“穿孔”,从而改变膜内外物质的分配, 起到有利代谢的目的。