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去乙酰化槐糖脂生物表面活性劑的結(jié)構(gòu)鑒定、理化性質(zhì)及應(yīng)用（一）
來源：應(yīng)用化學(xué) 瀏覽 1002 次 發(fā)布時間:2025-02-13
摘要
槐糖脂親水基上的乙酰化程度對其表界面活性和理化性質(zhì)有重要影響，為了查明不同菌株發(fā)酵得到的乙酰化/去乙酰化槐糖脂（SLs）在結(jié)構(gòu)和理化性能上的差異，使用HPLC-MS/MS解析了去乙酰化SLs的結(jié)構(gòu)，并與野生菌株所產(chǎn)乙酰化SLs的表界面活性等理化性質(zhì)進行比較。結(jié)果表明：去乙酰化菌株所產(chǎn)的去乙酰化SLs疏水基主要為十八烯酸，親水基主要為去乙酰化槐糖，其中，內(nèi)酯型、酸性和具有bola型結(jié)構(gòu)的槐糖脂質(zhì)量分數(shù)分別為26.99%、49.98%和23.03%。野生菌株所產(chǎn)槐糖脂以乙酰化槐糖脂為主，且內(nèi)酯型和酸型質(zhì)量分數(shù)分別為97.86%和2.14%；其疏水基主要為十八烯酸。去乙酰化SLs在水中的溶解度高達485.8 g/L，較乙酰化SLs提高了14倍，且具有更好的發(fā)泡性能和泡沫穩(wěn)定性，同時，去乙酰化SLs乳化性能較乙酰化SLs提高26.7倍。去乙酰化SLs的表面活性稍低，臨界表面張力為41.0 mN/m，高于乙酰化SLs的36.2 mN/m；親水-親油平衡值為13，高于乙酰化SLs的11。2種槐糖脂具有良好的抗硬水性，但耐酸堿性均較弱。
槐糖脂（Sophorolipids，SLs）是一種由非致病性酵母菌生產(chǎn)的糖脂類生物表面活性劑。它不僅具有常規(guī)表面活性劑所具有的降低表面張力、增溶、乳化、潤濕、發(fā)泡和分散等通用性能，還具有低毒性、對環(huán)境友好和可生物降解等特性。因此，SLs可部分替代化學(xué)表面活性劑，應(yīng)用于石油、環(huán)保、醫(yī)藥、食品、化妝品、洗滌、家居護理、農(nóng)業(yè)和飼料等領(lǐng)域。
微生物發(fā)酵是獲得SLs的主要方法，發(fā)酵所得的SLs通常是10~20種不同結(jié)構(gòu)SLs同系物的混合物，野生的假絲酵母菌發(fā)酵生產(chǎn)的SLs產(chǎn)品中乙酰化的內(nèi)酯型SLs占絕對優(yōu)勢。SLs分子由槐糖和疏水基團組成，槐糖是由2個葡萄糖β-1，2連接形成的二糖，可以在6′或6″位置乙酰化。槐糖基團是SLs分子中的親水基團。SLs的疏水基團是ω-1-羥基化脂肪酸。羥基化脂肪酸與槐糖通過β-糖苷鍵連接。脂肪酸的另一端可以是游離的或與槐糖4″的羥基形成分子內(nèi)酯。此外，脂肪酸還可以與另一個槐糖分子的羥基連接，形成兩端為親水基，中間為疏水基的“bola”型SLs，這種結(jié)構(gòu)首先在2012年被發(fā)現(xiàn)，但是其在天然SLs中質(zhì)量分數(shù)低于0.1%。因此，脂肪酸的不飽和度和鏈長、槐糖的乙酰化程度以及內(nèi)酯形式與自由酸的形式的不同等特征，使SLs具有豐富的結(jié)構(gòu)多樣性。
野生菌株生產(chǎn)的SLs一般具有優(yōu)異的表面活性、抗癌性、抑菌性和親脂性。然而，由于親水基的羥基被乙酰基取代，一方面，乙酰化的SLs水溶性較差，限制了其在水介質(zhì)中的應(yīng)用；另一方面，乙酰基的毒性和細胞刺激作用較強，使SLs在食品、日化、美妝和制藥等方面的用途可能受到限制。去乙酰化的SLs的水溶性較高，作為洗滌劑、潤濕劑等在水介質(zhì)環(huán)境中的應(yīng)用具有優(yōu)勢，比如用作納米粒子合成的乳化分散劑；其毒性降低，對皮膚、眼睛或粘膜刺激性較小，可用于皮膚、黏膜部位的化妝品和藥物中，比如添加到護手霜、眼藥水或隱形眼鏡配戴液等護理產(chǎn)品中，同時去乙酰化酸型SLs還具有促進黏膜傷口愈合的功能，可以作為傷口的抑菌愈合劑。2011年，Saerens等通過敲除乙酰轉(zhuǎn)移酶基因得到了生產(chǎn)去乙酰化SLs的缺陷菌株，進一步研究發(fā)現(xiàn)其發(fā)酵產(chǎn)物中有大量bola型結(jié)構(gòu)的SLs產(chǎn)生。馬孝萌等在Starmerella bombicola vgb菌株的基礎(chǔ)上敲除乙酰轉(zhuǎn)移酶基因，得到了去乙酰化菌株，其SLs產(chǎn)率高達144.5 g/L，遠遠高于之前報道的27.7 g/L。
乙酰化和去乙酰化SLs同系物結(jié)構(gòu)上的不同導(dǎo)致其性質(zhì)上可能也有較大差異，但是目前人們對于去乙酰化SLs的結(jié)構(gòu)組成和理化性能缺乏較為系統(tǒng)的研究。為了查明乙酰化/去乙酰化SLs在結(jié)構(gòu)和性能上的差異，為SLs生物表面活性劑在不同領(lǐng)域的應(yīng)用提供參考。本研究在解析野生型菌株和去乙酰化菌株所產(chǎn)SLs同系物結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對比分析了兩類SLs的理化性質(zhì)，包括溶解性、耐酸堿性、表面活性、親水親油性、起泡性和乳化性等。探討了SLs的不同結(jié)構(gòu)對其理化性質(zhì)的影響，為拓展兩類SLs生物表面活性劑的應(yīng)用提供指導(dǎo)。