Page 220 - 《精细化工》2022年第12期

·2586· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

(100.450.94) and (110.860.23) g/L. Glucose addition and activated carbon detoxification could further
improve SLs production. For SHP saccharification medium, glucose addition combined with activated
carbon detoxification further increased ASL production to (124.490.15) g/L; For STMEP saccharification
medium, lactonicsophorolipid (LSL) production was further increased to (32.020.11) g/L, which was
equivalent to the fermentation level of chemical synthesis medium [(34.730.06) g/L].
Key words: wheat straw; pretreatment; sophorolipids; Starmerella bombicola; fermentation optimization;
fine chemical intermediates

槐糖脂（SLs）是目前产量最高的糖脂类生物表 预处理方式更适合小麦秸秆的酶解糖化以及后续的
[1]
面活性剂 ，主要是由酵母利用亲水性碳源和疏水 SLs 发酵生产具有一定的现实意义。
性碳源发酵产生。由于其具有良好的表面活性、生 球拟假丝酵母（Starmerella bombicola）是 SLs
物可降解性和生物相容性，已被小范围地应用于食 的要产生菌，发酵过程中大量葡萄糖的添加有助于
品、医药、石油开采、环保等领域 [2-4] 。SLs 大范围 SLs 的积累。马晓静 [22] 研究发现，向脱木质素木糖
的应用受到生产成本高的限制，探寻廉价的发酵底 渣糖化液中补加葡萄糖，使其达到最优葡萄糖质量
物替代常规使用的亲水性碳源（葡萄糖）、疏水性碳 浓度可将 SLs 的产量提高 29.2%。此外，糖化液中
源（植物油）及氮源（酵母粉）是降低其生产成本 含有的抑制物会对微生物的生长和代谢产生抑制作
[5]
的有效方式 。已有研究者尝试使用乳清、甜水、 用，脱毒处理可以通过减少抑制物的质量浓度而提
甘蔗糖蜜等替代葡萄糖；使用生物柴油、煎炸废油、 高 SLs 的产量 [12] 。目前，常用的脱毒方法有活性炭
葵花籽油精炼废料等替代植物油；使用玉米浆、蛋 吸附、离子交换、Ca(OH) 2 中和等，其中活性炭吸
白胨、尿素等替代酵母粉以降低其原料成本 [6-10] 。 附法因操作简单、吸附效果好、不存在二次污染、
但上述探索仍存在替代底物来源受限、发酵周期长、 成本低等优点而被广泛用于水解液脱毒 [23] 。
SLs 产量偏低等问题，需进一步寻找可用于 SLs 发 基于此，本文首先考察 DAP、SHP 和 STMEP
酵生产的廉价替代底物。 对小麦秸秆酶解糖化和抑制物质量浓度的影响；随
葡萄糖的成本很大程度上决定了 SLs 的生产成 后，比较产 SLs 菌株 Starmerella bombicola 利用不
本，因此，对葡萄糖替代物的寻找从未停止过 [11] 。 同糖化液发酵产 SLs 的能力；最后，对 Starmerella
木质纤维素是廉价易得的可再生资源，2014 年，MA bombicola 利用小麦秸秆糖化液发酵产 SLs 的发酵进
等 [12] 以脱木质素木糖渣为亲水性碳源发酵产 SLs， 行优化，以进一步提高 SLs 的产量。本研究有助于在
并获得了 39.10 g/L 的产量，论证了木质纤维素替代 降低 SLs 生产成本的同时实现小麦秸秆的综合利用。
葡萄糖产 SLs 的可行性；随后，SAMAD 等 [13] 以甜
高粱渣水解液为亲水性碳源得到了产量为 84.60 g/L 1 实验部分
的 SLs；LIU 等 [14] 以 SO 3 微热爆预处理（STMEP）
1.1 试剂与仪器
的稻草秸秆为亲水性碳源获得了 53.70 g/L 的 SLs 产
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量。中国约有 2.33×10 11 m 的小麦种植面积，每年 小麦秸秆采自合肥市长丰县，使用前将其切割
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的小麦秸秆产量高达 1.5×10 t [15] 。多年来，国家相 至 1~2 cm 长； 纤 维素酶， 经测定酶 活为
关部门致力于推广建立秸秆收集储运体系。目前， 320.40 FPU/g，甘肃赛诺生物科技有限公司；活性炭
中国已建立较合理高效的收储运系统 [16] 。对小麦秸 （AV-CP），20~40 目，天津市精细化工有限公司；
秆进行合理利用并提高其附加值是现今值得思考和 葡萄糖、油酸、酵母粉、KH 2PO 4、Na 2HPO 4•12H 2O、
探索的课题。相比于玉米秸秆和稻草秸秆，小麦秸 MgSO 4•7H 2O 、 NaOH 、三水合 乙酸 钠
秆具有更高的棕纤维素含量及更低的灰分含量 [17] ， （ CH 3 COONa•3H 2 O ）、 P 2 O 5 、 H 2 SO 4 、乙酸
因此，通过酶解糖化获得小麦秸秆糖化液用于微生 （CH 3 COOH）、无水乙醇（CH 3 CH 2 OH），分析纯，
物发酵更具优势。但由于秸秆结构致密，且纤维素 国药集团化学试剂有限公司。
结晶结构和木质素的存在会降低酶解效率，所以对 MIRA3 型热场发射扫描电子显微镜，捷克
小麦秸秆进行预处理具有必要性 [18] 。目前，稀酸处 Tescan 公司；D7000-HSM 型高效液相色谱仪，日本
理（DAP） [19] 和 NaOH 处理（SHP） [20] 的化学法是 岛津公司；SBA-40E 型生物传感器，中国山东省科
研究较多的预处理方法。而 STMEP 是近年发展起 学院。
来的木质纤维素材料的预处理技术，具有条件温和、 1.2 菌株与培养基
能耗低、污染小等优点 [21] 。因此，考察并比较哪种 SLs 发酵菌株：Starmerella bombicola CGMCC