香气化合物是自身具有香气的酯类、醛类、醇类、酮类、萜类、有机酸类等化合物的统称，其具有抗氧化、抗菌等活性，在食品、化妆品、香料等行业应用广泛，部分香气化合物还可以作为燃料、溶剂、天然杀虫剂、信息素和药物前体。目前香气化合物主要是通过化学合成以及从天然动植物中提取来获得。 研究显示，许多微生物不仅能利用酶对香气化合物进行从头合成，还可以通过生物转化作用产生香气化合物，这些微生物除了原始菌株外，还有通过基因工程改造后的工程菌株。中、美两国均将酶法或微生物法所得的香料定义为天然香料，推动了生物技术合成香料市场的发展。
兰州理工大学生命科学与工程学院的李媚媛、刘安琪、张新国*等人 就产香微生物来源、产香气化合物研究概况及利用微生物发酵提高香气化合物产量的探索与策略等方面进行综述，为通过微生物生产绿色香气化合物提供重要的理论依据。
土壤是自然界最丰富的微生物库，已有不少的研究从土壤中筛选产香微生物用于食品发酵或香料等生产。Wang Xuzeng等从8个不同地区的葡萄园土壤中筛选出了3株酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）和1株异常威克汉姆酵母（Wickerhamomyces anomalus），通过顶空固相微萃取（HS-SPME）和气相色谱-质谱（GC-MS）联用技术对菌株挥发性物质进行检测，得到45种芳香物质，为获得香气浓郁的葡萄酒提供了重要参考。Muddapur等从森林土壤中分离到一株黑青霉菌（Penicillium nigricans），该菌株能通过多种途径将具有松木香气的3-蒈烯转化为二氢香芹酮、香芹酮、紫苏酸等香料物质或香料合成中间产物。Bao Yanrong等从芒果园的芒果果皮及土壤中分离到一株库德毕赤酵母（Pichia kudriavzevii），经HS-SPME和GC-MS对其挥发性物质进行检测，发现了乙酸乙酯、异戊醇（苹果味）、苯乙醇（蜂蜜和玫瑰味）以及β-紫罗兰酮（花香、果香和甜味）。
一些大型土壤真菌往往能合成数十种香气物质。如松露作为定殖在松树根部土壤的一类蕈菌，因能产生醇类、酮类、醛类、芳香族和硫类化合物而拥有独特的香气，研究发现，多种定殖于松露上的细菌、酵母菌和丝状真菌共同参与了松露的香气产生。Zhang Huiying等发现鲜牛肝菌（Boletus edulis）具有29 种香气物质，包括多种醛、醇类化合物。松露、牛肝菌及其他蕈菌也因其复杂的香气而深受人们喜爱。张炳火等对从森林土壤中分离的产香线进行鉴定，显示该菌种与赤褐鹅膏菌（Amanita fulva）亲缘相近但子实体形态不同，可能是一种新型蕈菌，通过GC-MS对其香气成分进行分析，鉴定出20余种香气物质，其中反-桂酸甲酯、桂酸乙酯和芳樟醇含量占到总挥发性成分的31.71%。
土壤微生物基数大且种类繁杂，对分离方法和技术有更高的要求，现有产香微生物的研究多采用富集培养法，以花园、果园等土壤为样本来源。探索一些新方法是必要的，比如通过向培养基中加入特定生长介质，如待发酵物、转化底物、生长因子等，或者直接以某种底物为唯一碳源，为目标菌种创造出适宜的环境，以实现目的菌种的富集。
植物内生菌是生活于健康植物组织内部、不引发植物明显病症的微生物，部分植物内生菌能产生与宿主相同或相似活性的物质，因此分离香料植物内生菌已成为当前研究的热点。
Monggoot等从泰国采集的芳香木本植物Aquilaria subintegra中发现来自Arthrinium属、Colletotrichum属和Diaporthe属的4 株菌能产生苯甲酸乙酯、苯甲酸苄酯以及β-沉香呋喃等广谱挥发性化合物，这些化合物与宿主产生的沉香油组成成分非常相似，对于寻找沉香木主要香气化合物的替代资源具有重要意义。刘选明等用4 种不同的分离培养基从成熟香茅草中分离筛选出一株具有明显清新、愉悦香味的菌株Pantoea ananatis CcSh-1，对其代谢产物进行分析发现，其中香气化合物橙花醛和香叶醛的含量都相对较高。Bier等从Pinus taeda树皮中分离出一株拟茎点属（Phomopsis sp.）内生线-醇、薄荷醇和香叶醇等香气化合物。Molina等从Dipteryx alata Vog.果实中分离出3 株真菌，其能将α-蒎烯转化为具有樟脑和薄荷风味的马鞭草烯醇，产量最高的菌株在发酵72 h后质量浓度达80 mg/L。从植物中寻找与宿主有相似代谢的内生菌发酵产香弥补了香料资源的短缺，也为香气化合物的发现的提供了重要的机会。
植物产香微生物的分离与植物内生菌相似。采用传统分离方法时应注意不同处理方法特别是消毒程序的选择，会导致微生物量有较大差别，需针对不同微生物选择合适的培养基、适当延长培养时间从而兼顾环境中生长缓慢的微生物。此外，在分离过程中可以采用一些新技术，比如运用宏基因组学的技术确定目标菌株、选择合适的培养基，对于产香微生物的分离具有重要指导意义。
地球上的水体约占地球表面积的71%，是地球上最大的生态系统，蕴藏着巨大的生物资源，其中不乏各种产香微生物。Hosoglu对3种海洋微藻（Crypthecodinium cohnii、Schizochytrium limacinum、Tetraselmis chuii）和2种淡水微藻（Chlorella vulgaris、Chlorella protothecoides）的特征香气成分进行分析，共检测到29 种挥发性有机物，分属硫化物、醛、醇、酮、芳香烃和酯等六大类，在这5 种菌株发酵样品中都检测到二甲硫醚（卷心菜气味，嗅觉阈值低、气味活性强，易由香味过渡到异味）、1-辛烯-3-醇（蘑菇香味）、(Z)-1,5-辛二烯-3-酮（天竺葵清香）、2-异丙基-3-甲氧基吡嗪（豌豆清香）和(E,Z)-2，6-二十二烯（黄瓜清香）等。Sutani等从日本海洋沉积物中分离出菌株MS1和MS2，并被鉴定为白地霉（Geotrichum candidum），其可以释放出类似甜瓜的香气，GC-MS分析结果表明与其相关的主要化学物质为顺式-3-己烯-1-醇、顺式-6-壬烯醛、3,6-壬二烯-1-醇等。
水体中产香微生物的取样，特别是海洋产香微生物，通常在海洋沉积物和其他特殊生态位中进行，培养时应考虑其特殊条件，引入含有海水的培养基，兼顾水压、温度等。微藻作为水体中较为丰富的微生物，培养时应注意光照、温度和盐度。此外，一些新分离方法比如通过选择性滤膜进行天然环境原位培养以分离难培养的产香微生物仍然值得期待。
除自然环境中存在的微生物，人类在发酵食品等过程中营造的人工环境也存在丰富的产香微生物，且由于特定的生长环境，这些菌种往往有更高的特异性。以中国的白酒为例，富志磊等从衡水老白干酒曲中分离出一株高产β-苯乙醇的季也蒙毕赤酵母（Meyerozyma guilliermondii）F11601，在优化培养条件后β-苯乙醇产量可达1.66 g/L，除苯乙醇外，还能产生棕榈酸乙酯、肉豆蔻酸、月桂酸等白酒中的重要特征香味物质。Lai等从高粱酒的黄水中分离出3 株酵母菌，经鉴定分别为Candida humilis、酿酒酵母和Kazachstania exigua，均具有较强的产酯能力，产物中2-苯乙醇、乙偶姻、异戊醇、乙酸乙酯的含量较高。Liu Chaolan等从浓香型白酒窖泥中分离出一株新型梭状芽孢杆菌（Clostridium swellfunianum sp.nov.）S11-3-10 T ，其发酵产物含有丰富的乙醇、乙酸，以及微量的丁酸和异戊酸（奶酪味、酸味），这些化合物在白酒香气形成中起着重要的作用。
尽管鲜有研究对产香微生物多样性进行系统分析，但是现有研究关于产香微生物主要集中在真菌界的酵母菌属、库德毕赤酵母、青霉属、曲霉属、地霉属、威克汉姆酵母属、节菱孢属、间座壳属、刺盘孢属、小球藻属、拟茎点属、假丝酵母属、Schizochytrium属、Crypthecodinium属、Tetraselmis属、Meyerozyma属、Kazachstania属、耶氏酵母属、蕈菌、担子菌，细菌界的泛菌属、克雷伯氏菌属、链霉菌属、芽孢杆菌属、梭状芽孢杆菌属、Chitinophaga属、假单胞菌属、肠杆菌属共26个产香属的微生物（部分无属分类），其中以酵母菌、霉菌以及芽孢杆菌的研究最多。多样性丰富的产香微生物不仅能直接用于生产，而且其代谢途径及相关基因可用于代谢工程以高效生产香气化合物，避免了毒性副产物的产生及大量污染物的排放。
目前，微生物发酵作为香气化合物的重要来源，资源广泛、环境友好而且产物具有天然属性，在食品行业有着巨大的应用潜力。
作为水果和花卉中香味的主要来源，酯类香气化合物广泛应用于香精、香料、食品、化妆品等方面。Zhang Zhongtian等研究发现菌株Clostridium tyrobutyricum ATCC 25755能产生具有水果香气的丁酸丁酯，在发酵过程中添加脂肪酶和丁醇可将丁酸丁酯产量提高60%。Kumar等发现的一株芽孢杆菌Bacillus safensis DVL-43能产生耐有机溶剂的DVL-43脂肪酶，可产生具有特殊的果香的月桂酸乙酯。Gao Wenyuan等用一种新型酯酶EST4构建了工程大肠杆菌EPI300™-T1R，以肉桂醇、香茅醇、香叶醇和异戊醇作为底物，获得了乙酸肉桂酯、醋酸香茅酯、乙酸香叶酯和乙酸异戊酯4 种香气化合物。邻氨基苯甲酸甲酯是一种有葡萄香味的酯类化合物，天然存在于葡萄、草莓、葡萄酒中。
醛类香气化合物普遍存在于食物中并且对大多数香水的制作而言必不可少，常用作食品添加剂出现在酒类、软饮料及冰激凌中。Chattopadhyay等利用菌株Streptomyces sannanensis（MTCC 6637）将麦麸中的阿魏酸酯生物转化得到708 mg/L的香草醛。芳香醛作为香精、香料应用广泛，Kunjapur等成功搭建了芳香醛生物合成的平台，利用醛酮还原酶、醇脱氢酶构建工程大肠杆菌K-12 MG1655产生芳香醛，该菌株合成的苯甲醛在24 h内向苯甲醇的转化率低于12%，大大提高了苯甲醛产量。Buchhaupt等用大豆脂氧合酶和西瓜过氧化氢裂解酶基因构建了一种酿酒酵母工程菌BY.JG10-2B，其以亚麻酸为底物合成了大量3(Z)-己烯醛（60 mg/L）。香茅醛是香茅精油中重要的成分之一，Zhang Baoyi等利用基因工程改造获得了一株催化效率和立体选择性同时提高的酿酒酵母工程菌株——Y84V，其能将(E/Z)-柠檬醛完全转化为(R)-香茅醛。
醇类香气化合物是一类常用的香料，通常具有花香、果香、叶香或木香特征。2-苯乙醇是一种芳香醇，具有蜂蜜和玫瑰香气，是玫瑰中最主要的花香化合物。Braga等将Yarrowia lipolytica pET-rrbdh菌株用于L-苯丙氨酸的生物转化生产2-苯乙醇，最终该菌株利用用4 g/L L-苯丙氨酸可生产2.2 g/L 2-苯乙醇。橙花醇（C 10 H 18 O）是一种无环单萜，是天然存在于植物精油中的一种香料成分。Zong Zhen等在工程大肠杆菌LZ005中利用橙花醇合成酶对葡萄糖进行生物合成获得产量为1.564 mg/L的橙花醇。香叶醇是一种无环单萜醇，具有玫瑰花气。
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