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）在結構和理化性能上的差異，使用HPLC-MS/MS解析了去乙酰化SLs的結構，并與野生菌株所產乙酰化SLs的表界面活性等理化性質進行比較。結果表明：去乙酰化菌株所產的去乙酰化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，內酯型、酸性和具有bola型結構的槐糖脂質量分數分別為26.99%、49.98%和23.03%。野生菌株所產槐糖脂以乙酰化槐糖脂為主，且內酯型和酸型質量分數分別為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可部分替代化學表面活性劑，應用于石油、環(huán)保、醫(yī)藥、食品、化妝品、洗滌、家居護理、農業(yè)和飼料等領域。

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種不同結構SLs同系物的混合物，野生的假絲酵母菌發(fā)酵生產的SLs產品中乙酰化的內酯型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，這種結構首先在2012年被發(fā)現，但是其在天然SLs中質量分數低于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酯形式與自由酸的形式的不同等特征，使SLs具有豐富的結構多樣性。

野生菌株生產的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，限制了其在水介質中的應用；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、潤濕劑等在水介質環(huán)境中的應用具有優(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等通過敲除乙酰轉移酶基因得到了生產去乙酰化SLs的缺陷菌株，進一步研究發(fā)現其發(fā)酵產物中有大量bola型結構的SLs產生。馬孝萌等在Starmerella bombicola vgb菌株的基礎上敲除乙酰轉移酶基因，得到了去乙酰化菌株，其SLs產率高達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同系物結構上的不同導致其性質上可能也有較大差異，但是目前人們對于去乙酰化SLs的結構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在結構和性能上的差異，為SLs生物表面活性劑在不同領域的應用提供參考。本研究在解析野生型菌株和去乙酰化菌株所產SLs同系物結構的基礎上，對比分析了兩類SLs的理化性質，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的不同結構對其理化性質的影響，為拓展兩類SLs生物表面活性劑的應用提供指導。