综述：红酵母菌胞外脂肪酸多元醇酯促进生物精炼的简化流程

（编辑推荐）本综述聚焦红酵母菌（Rhodotorula）分泌的胞外脂肪酸多元醇酯（PEFAs），揭示其作为生物表面活性剂和生物燃料原料的双重价值。通过解析PEFA的结构多样性、生物合成途径及可再生底物利用策略，为可持续脂质技术产业化提供新思路。

　　

Highlights
红酵母菌（Rhodotorula）突破传统胞内三酰甘油（TAGs）提取的能耗瓶颈，其分泌的胞外脂肪酸多元醇酯（PEFAs）开创了脂质生产新模式。这类糖脂分子兼具结构多样性（含甘露糖醇、阿拉伯糖醇等多元醇骨架）与功能双重性——既可作为生物柴油前体，又能直接作为绿色表面活性剂应用于食品、化妆品领域。最新研究发现，PEFA的分泌效率与酵母细胞膜转运蛋白（如ABC转运体）活性呈正相关，这为通过代谢工程改造菌株提供了明确靶点。

Abstract
传统微生物油脂生产面临细胞破碎、溶剂萃取等高能耗工序的制约。红酵母菌属天然分泌PEFA的特性，使得脂质回收仅需简单离心或过滤，能耗降低达60%以上。结构分析表明，PEFA核心结构由C₁₆
-C₁₈
脂肪酸链与五/六碳多元醇通过酯键连接，其亲水-疏水平衡值（HLB）可通过调节脂肪酸饱和度实现精准调控。在合成机制方面，乙酰-CoA羧化酶（ACC）和脂肪酸合酶（FAS）复合体被证实是限速步骤，而糖酵解途径（EMP）产生的NADPH则为还原力主要来源。

生物合成路线解密
PEFA的合成始于经典脂肪酸β-氧化途径，但分支点出现在甘油-3-磷酸酰基转移酶（GPAT）催化步骤。有趣的是，红酵母菌会优先将月桂酸（C12:0）和棕榈油酸（C16:1）装配到多元醇骨架上，这种底物选择性与其细胞膜流动性调节需求密切相关。最新蛋白质组学数据揭示，分泌过程中有多达14种胞外囊泡（EVs）相关蛋白参与运输，其中Rab GTP酶家族成员Rab7的表达量在高效菌株中提升3.2倍。

产业化应用前景
以木质纤维素水解液为底物时，PEFA产量可达8.7 g/L，且表面张力降至28 mN/m（优于化学合成十二烷基硫酸钠）。在规模化培养中，采用脉冲补料策略可避免多元醇积累抑制，使碳转化效率提升至理论值的89%。值得注意的是，某些PEFA变体（如阿拉伯糖醇-油酸酯）表现出显著抗菌活性，这为开发兼具清洁和防腐功能的"双效"生物制剂开辟了新路径。

可持续性突破
相比传统油脂作物种植，利用工业废水培养红酵母菌生产PEFA可使碳足迹减少76%。新加坡国立大学团队通过CRISPR-Cas9敲除丙酮酸脱羧酶基因（PDC1），成功将副产物乙醇转化率降至0.3 g/L，同时PEFA产率提升41%。这种"废物到高值化学品"的转化模式，完美契合循环生物经济理念。