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为提升糖脂生物表面活性剂（GLs）产量，研究以季也蒙迈耶氏酵母 MX 菌株为对象，利用木质纤维素木糖与棕榈油共碳源发酵。通过蛋白组、qRT-PCR 等技术，发现关键代谢酶，获最高 55.72 g/L GLs 产量，具抗白色念珠菌生物膜活性，为工业应用提供新方向。
论文解读
研究背景与意义
生物表面活性剂因可降解、低毒等特性，被视为合成表面活性剂的理想替代品。糖脂作为其重要类别，在医药、环保等领域应用潜力显著。目前工业生产糖脂主要依赖假丝酵母属（如 Candida bombicola），但存在底物利用单一、生产成本高及抗生物膜活性不足等问题。开发新型高产菌株与代谢通路，利用木质纤维素类可再生碳源（如木糖）及廉价油脂（如棕榈油），成为突破现有瓶颈的关键方向。
在此背景下，泰国国王蒙库特理工大学（King Mongkut’s University of Technology Thonburi）的研究团队聚焦于季也蒙迈耶氏酵母（Meyerozyma guilliermondii）MX 菌株，探索其利用木糖与棕榈油共碳源合成糖脂的能力。该研究成果发表于《Scientific Reports》，为糖脂生物表面活性剂的绿色高效生产提供了新策略。
关键技术方法
研究采用多组学整合策略：
- 蛋白组分析：通过 LC-MS/MS 鉴定棕榈油诱导下的差异表达蛋白，解析脂肪酸代谢、三羧酸循环（TCA cycle）等关键通路。
- 实时定量逆转录聚合酶链反应（qRT-PCR）：验证细胞色素 P450 单加氧酶（CYP52M1）、葡萄糖基转移酶（UGTA1/UGTB1）等基因的表达水平。
- 液相色谱 - 质谱联用（LC-MS）脂质组学：鉴定糖脂成分，确认主要产物为 15-(2-O-β-D - 吡喃葡萄糖基 -β-D - 吡喃葡萄糖氧基) 十六烷酸 1,4''- 内酯 6'',6''- 二乙酸酯（m/z 663.4525）。
- 发酵工艺优化：在 5 L 生物反应器中调控溶解氧（DO）至 20%，结合锌离子（Zn2?）和氯化钠（NaCl）添加，提升糖脂产量。
研究结果
代谢通路与关键酶解析
- 蛋白组分析显示，棕榈油诱导下，脂肪酸生物合成酶、木糖还原酶（Xyl1）及 TCA 循环相关酶显著上调，表明碳代谢向脂质合成方向重编程。
- 蛋白互作网络（PPI）揭示，棕榈油通过调控戊糖磷酸途径（PPP）、脂肪酸延长及应激响应通路，促进糖脂前体（如乙酰辅酶 A）积累。
基因表达与发酵优化
- qRT-PCR 证实，CYP52M1（193.9 倍）、UGTA1（567.1 倍）等基因在棕榈油诱导下高表达，且 Zn2?和 DO 调控可进一步增强其转录水平。
- 摇瓶与生物反应器发酵表明，共碳源体系（8% 木糖 + 8% 棕榈油）结合 DO 20% 控制，糖脂产量最高达 55.72 g/L，生产率为 3.76 g/g CDW?h，显著优于传统菌株。
糖脂特性与抗生物膜活性
- 傅里叶变换红外光谱（FTIR）证实糖脂含酯键、羟基等特征官能团，LC-MS 鉴定其结构与槐糖脂（SLs）类似。
- 乳化活性（EI?? 55.30%）与临界胶束浓度（CMC 10 mg/L）显示其优异表面活性，对白色念珠菌（Candida albicans）生物膜的代谢活性抑制率达 50% 以上，展现潜在抗菌应用价值。
结论与讨论
本研究首次系统解析了季也蒙迈耶氏酵母 MX 菌株利用木糖 - 棕榈油共碳源合成糖脂的代谢机制，鉴定了以 CYP52M1、UGTA1 为核心的新型酶系统，并通过发酵工艺优化实现了糖脂产量的显著提升。该菌株兼具高效利用木质纤维素碳源与耐受高渗透压的特性，为降低生物表面活性剂生产成本、推动农林废弃物资源化利用提供了可行路径。
研究发现的抗生物膜活性拓展了糖脂在医疗领域的应用场景，尤其是针对白色念珠菌等病原真菌的感染防治。未来通过代谢工程进一步优化前体供应（如增强乙酰辅酶 A 再生）或调控转运蛋白（如 MDR 转运体），有望进一步提升菌株性能，加速其工业转化。本研究为开发环境友好型生物表面活性剂及新型抗真菌制剂奠定了重要基础。
