薄荷呋喃(Menthofuran),又称薄荷醇呋喃,化学名称为4,5,6,7-四氢-3,6--二甲基苯并呋喃(4,5,6,7-tetrahydro-3,6-dimethylbenzofuran), CAS号为494-90-6,化学结构式为,分子式：C10H14O,分子量：150.22。薄荷呋喃存在于天然薄荷油中,具坚果香、咖啡香,可调配食用香精,安全添加浓度约为10mg/kg,使用广泛。天然薄荷呋喃主要提取自薄荷叶,产量少但价格高,难以满足市场的大量需求。因此,人们不断尝试通过化学法大量合成、制备薄荷呋喃。其中较为高效的化学合成法是氯代氧化法,但氯代氧化法所产生的薄荷呋喃中含有机氯,难以彻底去除且含量不符合食品使用的相关要求。用氯气氧化环氧异胡薄荷醇是氯代氧化法中的关键步骤,也是造成产品中有机氯残留的根源。为寻找可以替代这一关键步骤的安全、绿色、环保的生物转化方法,本文从商品酶转化、重组酶转化、菌株转化等3个方面进行尝试,试图解决产品中氯气残留问题。首先,本文依据底物的母核结构与关键官能团、酶的基本性质和已有商品酶的种类,先后选取乙醇脱氢酶、乳酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶和多酚氧化酶等5种商品酶,分别以环氧异胡薄荷醇、异胡薄荷醇为底物进行转化,并首先参照文献分别构建了五种酶的转化反应体系,继而优化反应条件,分别选择酶活最高的体系作为环氧异胡薄荷醇、异胡薄荷醇的转化体系。结果：乙醇脱氢酶能够分别与环氧异胡薄荷醇、异胡薄荷醇发生作用,反应体系在340nm具有特征吸收,但经气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析总产物,未发现环氧异胡薄荷酮、异胡薄荷酮的生成。其次,用薄荷呋喃合酶和P450环氧酶2种重组酶分别以异胡薄荷醇为底物进行转化。首先人工全合成薄荷来源的薄荷呋喃合酶(MFS)基因,并在大肠杆菌中表达该基因,由于薄荷呋喃合酶是膜蛋白且薄荷呋喃合酶催化底物反应时需NADH传递电子,因此优化表达条件后,用重组菌株的细胞破碎混合物为粗酶液转化异胡薄荷醇；其次,在大肠杆菌中表达来源于纤维堆囊菌So0157-2的P450环氧酶(epoF)基因,该酶与薄荷呋喃合酶同属于P450家族且底物特异性较小；上述2种重组酶与异胡薄荷醇反应时,选择反应缓冲液、反应时间、反应温度、产物是否酸化处理、与5种商品酶分别混合反应、是否添加双氧水,以及是否添加NADPH等7个因子进行条件优化,用薄板层析法分析比较上述2种重组酶对异胡薄荷醇的转化作用,结果未检测到薄荷呋喃的产生。最后,本文从特定环境中分离能够耐受或利用异胡薄荷醇的菌株并利用菌株破碎物以异胡薄荷醇为底物进行转化。(1)从新疆薄荷种植地土壤等3个样品中分离到94株细菌并鉴定至芽孢杆菌属、假单胞菌属等21个属,从薄荷叶等样品分离到78株真菌；分别检测上述菌株对异胡薄荷的耐受性,发现22株细菌和34株真菌对0.5%(v/v)的异胡薄荷醇具有耐受性；用其中56株异胡薄荷醇耐受菌的细胞破碎物分别转化异胡薄荷醇,薄板层析法未检测到薄荷呋喃的生成；(2)用异胡薄荷醇富集新疆薄荷种植地土壤获得混合菌株XJTA-F2,用XJTA-F2发酵异胡薄荷醇,对21天和28天的发酵产物进行液相分析比较,结果28天的发酵产物中异胡薄荷醇的含量比21天明显减少,进一步GC-MS分析,在21天与28天的发酵产物中均未检测到薄荷呋喃。综上,本论文首次用生物转化方法在体外合成香料化合物薄荷呋喃,但本文所尝试的方法未能实现薄荷呋喃的体外合成与生物转化。由于时间有限,本文筛选的酶与菌株较少,因此想要实现薄荷呋喃的体外合成需要尝试更多数量和种类的酶与菌株。在后续研究中也可以尝试在本底菌中构建一个酶系,此酶系含有将异胡薄荷醇转化为薄荷呋喃所需的酶,得到能够完成上述转化的工程菌。另外,薄荷细胞中含有以柠檬烯为前体合成薄荷呋喃的酶系,可以尝试利用植物细胞基因工程技术生产薄荷呋喃。