摘要

槐糖脂亲水基上的乙酰化程度对其表界面活性和理化性质有重要影响，为了查明不同菌株发酵得到的乙酰化/去乙酰化槐糖脂（SLs）在结构和理化性能上的差异，使用HPLC-MS/MS解析了去乙酰化SLs的结构，并与野生菌株所产乙酰化SLs的表界面活性等理化性质进行比较。结果表明：去乙酰化菌株所产的去乙酰化SLs疏水基主要为十八烯酸，亲水基主要为去乙酰化槐糖，其中，内酯型、酸性和具有bola型结构的槐糖脂质量分数分别为26.99%、49.98%和23.03%。野生菌株所产槐糖脂以乙酰化槐糖脂为主，且内酯型和酸型质量分数分别为97.86%和2.14%；其疏水基主要为十八烯酸。去乙酰化SLs在水中的溶解度高达485.8 g/L，较乙酰化SLs提高了14倍，且具有更好的发泡性能和泡沫稳定性，同时，去乙酰化SLs乳化性能较乙酰化SLs提高26.7倍。去乙酰化SLs的表面活性稍低，临界表面张力为41.0 mN/m，高于乙酰化SLs的36.2 mN/m；亲水-亲油平衡值为13，高于乙酰化SLs的11。2种槐糖脂具有良好的抗硬水性，但耐酸碱性均较弱。

槐糖脂（Sophorolipids，SLs）是一种由非致病性酵母菌生产的糖脂类生物表面活性剂。它不仅具有常规表面活性剂所具有的降低表面张力、增溶、乳化、润湿、发泡和分散等通用性能，还具有低毒性、对环境友好和可生物降解等特性。因此，SLs可部分替代化学表面活性剂，应用于石油、环保、医药、食品、化妆品、洗涤、家居护理、农业和饲料等领域。

微生物发酵是获得SLs的主要方法，发酵所得的SLs通常是10~20种不同结构SLs同系物的混合物，野生的假丝酵母菌发酵生产的SLs产品中乙酰化的内酯型SLs占绝对优势。SLs分子由槐糖和疏水基团组成，槐糖是由2个葡萄糖β-1，2连接形成的二糖，可以在6′或6″位置乙酰化。槐糖基团是SLs分子中的亲水基团。SLs的疏水基团是ω-1-羟基化脂肪酸。羟基化脂肪酸与槐糖通过β-糖苷键连接。脂肪酸的另一端可以是游离的或与槐糖4″的羟基形成分子内酯。此外，脂肪酸还可以与另一个槐糖分子的羟基连接，形成两端为亲水基，中间为疏水基的“bola”型SLs，这种结构首先在2012年被发现，但是其在天然SLs中质量分数低于0.1%。因此，脂肪酸的不饱和度和链长、槐糖的乙酰化程度以及内酯形式与自由酸的形式的不同等特征，使SLs具有丰富的结构多样性。

野生菌株生产的SLs一般具有优异的表面活性、抗癌性、抑菌性和亲脂性。然而，由于亲水基的羟基被乙酰基取代，一方面，乙酰化的SLs水溶性较差，限制了其在水介质中的应用；另一方面，乙酰基的毒性和细胞刺激作用较强，使SLs在食品、日化、美妆和制药等方面的用途可能受到限制。去乙酰化的SLs的水溶性较高，作为洗涤剂、润湿剂等在水介质环境中的应用具有优势，比如用作纳米粒子合成的乳化分散剂；其毒性降低，对皮肤、眼睛或粘膜刺激性较小，可用于皮肤、黏膜部位的化妆品和药物中，比如添加到护手霜、眼药水或隐形眼镜配戴液等护理产品中，同时去乙酰化酸型SLs还具有促进黏膜伤口愈合的功能，可以作为伤口的抑菌愈合剂。2011年，Saerens等通过敲除乙酰转移酶基因得到了生产去乙酰化SLs的缺陷菌株，进一步研究发现其发酵产物中有大量bola型结构的SLs产生。马孝萌等在Starmerella bombicola vgb菌株的基础上敲除乙酰转移酶基因，得到了去乙酰化菌株，其SLs产率高达144.5 g/L，远远高于之前报道的27.7 g/L。

乙酰化和去乙酰化SLs同系物结构上的不同导致其性质上可能也有较大差异，但是目前人们对于去乙酰化SLs的结构组成和理化性能缺乏较为系统的研究。为了查明乙酰化/去乙酰化SLs在结构和性能上的差异，为SLs生物表面活性剂在不同领域的应用提供参考。本研究在解析野生型菌株和去乙酰化菌株所产SLs同系物结构的基础上，对比分析了两类SLs的理化性质，包括溶解性、耐酸碱性、表面活性、亲水亲油性、起泡性和乳化性等。探讨了SLs的不同结构对其理化性质的影响，为拓展两类SLs生物表面活性剂的应用提供指导。