結果和討論

槐脂（SLs）相對較大的生產能力、可再生性和“生態友好性”有助于提高其作為家庭和個人護理產品中某些石化表面活性劑的添加劑或替代品的工業意義。 然而，為了考慮用于工業用途，SLs也必須廉價生產，并且必須了解和控制其物理性質，以便準確預測SLs在各種應用中的潛力。 表面張力（ST）、臨界膠束濃度（CMC）、界面張力（IFT）和水溶性是表面活性劑應用特別關注的四個性質。 理想情況下，良好的表面活性劑是水溶性的，表現出較低的CMC，并導致最小表面張力（min.ST）小于30 mN/m。 這些性質中的每一種都可以根據表面活性劑的化學組成進行控制。 通過在多種不同的混合基質（包括葡萄糖和4種不同的脂肪酸）上生長棉鈴蟲，我們產生了具有不同化學分布的SLs。 簡單地通過改變脂肪酸來生產不同的SLs的能力提供了在發酵水平上管理物理性質的前景，并通過在應用水平上以不同的比例混合SLs。

SLs可以以相對大量的生物方式生產，并且大多數SLs以乳糖形式合成，側鏈主要從16到18個碳原子不等。 考慮到這一點，進行了發酵，其中利用棉鈴蟲從棕櫚酸（一種C16:0脂肪酸）和三種不同的C18脂肪酸[包括硬脂酸（C18:0）、油酸（C18:1）和亞油酸（C18:2）]合成SLs 希望由此產生的SLs的大部分側鏈能夠反映起始脂肪酸底物。 然后，通過混合各種SLs，可以實現性能控制，而無需進行化學改性，這會增加分子的總體成本。 在所采用的發酵條件下，棉鈴蟲生長并合成SLs，棕櫚酸產量為42 g/l，硬脂酸產量為77 g/l，油酸產量為98 g/l，亞油酸產量為40 g/l。 與棕櫚酸（SL-p）和亞油酸（SL-l）的SL產率相比，硬脂酸（SL-s）和油酸（SL-o）的SL產率增加，主要是由于酶對硬脂酸和油酸作為SL側鏈成分的偏好。 眾所周知，pH值影響酶的效率。 在所有四種SL發酵中，添加脂肪酸后的起始pH值為5.8±0.2，雖然在發酵過程中pH值未得到控制，但在細胞開始生長的24小時內（接種后）對其進行了監測， 每次發酵的pH值降低至pH值2.5±0.5，在整個發酵過程中保持不變。 在所有情況下，無論添加何種特定脂肪酸，發酵過程中的pH條件都是可比的； 因此，SL產量的差異似乎是酶底物特異性的結果，而不是pH值的差異。

圖2顯示了生產的4種SLs的總離子色譜圖（TIC）。 在每種情況下，主峰在15分鐘以上洗脫。SL-p和SL-l（圖2a，d）均顯示5個主峰，而SL-s和SL-o（圖2b，c）各只有3個主峰。

圖2葡萄糖和棕櫚酸（SL-p；a）、硬脂酸（SL-s；b）、油酸（SL-o；c）和亞油酸（SL-l；d）生產的槐脂產品的總離子色譜（TIC）曲線

在B和C中，在15和20分鐘之間沒有任何明顯的峰表明，在A和D中在15和20分鐘之間洗脫的峰對應于含有棕櫚酸和亞油酸的SLs，在21分鐘和25分鐘洗脫的峰分別對應于含有油酸和硬脂酸的SLs。 大氣壓化學電離質譜（APCI-MS）證實了這一點。 圖3顯示了TIC中每個基峰的APCI-MS。

在每個質譜圖中，無論分子是什么，峰都顯示出相同的趨勢。 例如，每一個質譜圖都顯示了一個對應于質子化分子離子（[M]+）的大的基峰。 根據SL側鏈中的長度和不飽和度，該峰值在m/z 663（圖3a）到m/z 691（圖3b）、m/z 689（圖3c）和m/z 687（圖3d）之間變化。 在每種情況下，[M]+離子依次失去總共3個水分子，從而產生M/z值比之前離子少18個質量單位的離子。 此外，每個[M]+損失了一個乙酰化己糖（質量=204個單位），分別導致[M]+-204個M/z 459、M/z 487、M/z 485和M/z 483值（圖3a至d），另外損失了2個水分子。 最后，圖3a至d中m/z 273、m/z 301、m/z 299和m/z 297處的離子分別對應于與每個SL分子相關聯的質子化羥基脂肪酸（[FA（OH）]+）。 通過使用與每個峰相關的值，可以識別TIC中的每個峰，并量化每個SL分子的絕對分布。 正如所希望的那樣，每個脂肪酸底物產生大量的SL分子，其中包含作為側鏈成分的特定脂肪酸。 明確了對硬脂酸和油酸的偏好，因為即使使用棕櫚酸和亞油酸作為底物，這兩種脂肪酸在SL側鏈中也以可測量的數量存在。 這些結果表明，在形成SL分子之前，棉鈴蟲將至少部分底物脂肪酸酶轉化為硬脂酸或油酸。 相比之下，SL-s和SL-o的TIC色譜圖在15到20分鐘之間缺少峰值，這表明在SL合成之前很少發生棕櫚酸或亞油酸的轉化，從而證明了在SL合成中酶對硬脂酸和油酸的偏好，并進一步解釋了SL-s和SL-o產量增加的原因。

圖3正大氣壓化學電離（APCI）-來自圖2中每個TIC色譜圖基峰的質譜圖。 圖2的TIC中的C16:0二乙酰化槐脂內酯（RT=16.7分鐘）、圖2的TIC中的C18:0二乙酰化槐脂內酯（RT=25.2分鐘）、圖2c的TIC中的C18:1二乙酰化槐脂內酯（RT=20.7分鐘）和圖2d的TIC中的C18:2二乙酰化槐脂內酯（RT=15.8）。 （[M]+=質子化分子離子；[M]+-204=質子化分子離子-減去乙酰化己糖（質量204）；[FA（OH）]+=質子化羥基脂肪酸）

TIC（圖2）中對應于含有棕櫚酸、硬脂酸和油酸的SLs的峰均顯示具有相同質譜的第二個峰。 根據之前報告的數據（Nun?ez et al.2001），我們得出結論，在這兩個峰中，首先洗脫的峰對應于結構變化，槐糖環的10-羥基和脂肪酸的x-1碳之間存在糖苷鍵，而隨后的洗脫峰（通常是除SL-p外的一個次要峰） 通過糖環與脂肪酸的x碳之間的糖苷鍵連接。 根據APCI-MS結果，確定在每種情況下，無論底物如何，超過92%的SL分子為內酯構象（表1）。

表1：通過LC/APCI MSa測定的由C.bombicola從棕櫚酸（SL-p）、硬脂酸（SL-s）、油酸（SL-o）、亞油酸（SL-l）酸生產的槐脂的結構含量（開鏈與內酯）

無論乙酸乙酯萃取時間長短，情況都是如此。 我們的方案包括三次單獨提取，每次提取兩天。 選擇這些時間是為了最大限度地提高溶解度，從而提高SL回收率。 然而，通過檢查作為時間函數的優先溶解度，確定TLC板上形成的斑點數量與每個SL樣品（見圖2）的TIC中存在的化合物數量相對應，這些化合物通過APCI-MS鑒定為二乙酰化內酯（見圖3）。 表2顯示了每個SLs的絕對分布，包括x與x-1連桿的比率（如可能）。

表2：根據羥基脂肪酸含量，由C.bombicola從棕櫚酸（SL-p）、硬脂酸（SL-s）、油酸（SL-o）、亞油酸（SL-l）及其混合物中生產的槐脂的二乙酰化內酯分布

在4個SL中，只有一個SL-p的x-連桿總數大于x-1-連桿。 具體而言，在75%的棕櫚酸殘基中，39%通過x位置連接，36%通過x-1位置連接。 在其他情況下，大部分（至少71%）的脂肪酸通過x-1位置結合（亞油酸在所用LC方法下不可溶解，因此被報告為x和x-1組合結構）。 這些結果表明，為了形成內酯，糖苷鍵和酯鍵之間必須至少有15個甚至17個碳單元。 SL-o和SL-s中對x-1連接的極大偏好表明17個碳是內酯形成的首選碳。 然而，通過將棕櫚酸連接到x碳處的SL，鏈長度增加了1個碳單元（鍵間16個碳），使得內酯的形成比連接到x-1碳（鍵間15個碳）時更有利。 SL-p中存在C17:0脂肪酸含量較低（3%）的SLs進一步證實了這一點，而SL-s、SL-o和SL-l中沒有C17:0脂肪酸夾雜的跡象。 根據這些數據和二乙酰化內酯分布（見表2），得出結論，對于SL包裹體測試的單個脂肪酸，其優先順序為油酸、硬脂酸、棕櫚酸和亞油酸，以及C18脂肪酸， 單原子飽和優于飽和和雙不飽和。

測試表面活性性質，以確定每種SL對水溶性、最小ST、CMC和IFT的影響。 我們發現SL-p和SL-l的水溶性均大于200mg/l，而SL-s和SL-o的水溶性均小于200mg/l。 圖4顯示了SL濃度對水表面張力的影響（圖4a）和流速對IFT的影響（圖4b）。

圖4槐脂濃度和流速對水溶液中的表面張力（a）和界面張力（b）的影響，包括來自葡萄糖和棕櫚酸（SL-p；d）、硬脂酸（SL-s；s）、油酸（SL-o；）和亞油酸（SL-l；r）的槐脂。

槐糖脂的屬性：脂肪酸底物和混合比例的影響——摘要、介紹

槐糖脂的屬性：脂肪酸底物和混合比例的影響——材料和方法

槐糖脂的屬性：脂肪酸底物和混合比例的影響——結果與討論

槐糖脂的屬性：脂肪酸底物和混合比例的影響——結論、致謝！