使用Starmerella bombicola进行索福脂（sophorolipid）生产的门到门生命周期评估：栽培条件及规模扩大对碳足迹的影响

《Journal of Bioscience and Bioengineering》：Gate-to-gate life cycle assessment of sophorolipid production with Starmerella bombicola: Impact of cultivation conditions and scale-up on carbon footprint

　　

Pijar Religia|吴志昌|织田秀正|大原智史|本多康辅

大阪大学工学研究科生物技术系，日本大阪府吹田市山田冈2-1，邮编565-0871

槐脂是一种生物表面活性剂，可以通过酵母Starmerella bombicola利用糖和脂类作为碳源进行发酵生产。与合成洗涤剂相比，槐脂具有多种优势特性，如可生物降解性和低毒性。尽管已有部分生命周期评估（LCA）研究评估了槐脂生产对环境的影响，但碳足迹的估算仍较为有限。在本研究中，我们将小规模实验数据与大规模模拟数据相结合，估算了S. bombicola发酵生产槐脂的碳足迹。我们的LCA分析表明，在1升规模的台式生物反应器中生产槐脂每生产1千克产品会排放685千克二氧化碳当量（CO₂ eq）。通过扩大生产规模的模拟，发现槐脂生产的二氧化碳排放量显著降低。通过敏感性分析，我们确定了生产过程中的关键热点，尤其是与生产规模相关的问题。

章节摘录

菌株和化学品

S. bombicola NBRC 10243菌株购自日本国立技术评估研究所（NITE）的生物资源中心。该菌株被接种在含有10克/升葡萄糖、5克/升蛋白胨、3克/升酵母提取物（Asahi Group Foods，东京，日本）、3克/升Bacto麦芽提取物（Gibco，Thermo Fisher Scientific，美国马萨诸塞州沃尔瑟姆）和15克/升琼脂的YM琼脂培养基上。随后将单个菌落培养在液体YM培养基中，并保存在25%甘油溶液中，置于-80°C条件下，作为所有实验的菌种储备。

1升发酵罐规模下的槐脂生产

本研究以一个工作体积为600毫升的1升罐式发酵罐为基础进行质量平衡计算。实验进行了两次重复；其中一个代表性结果如图1和图2所示，另一个结果见图S1。总体而言，在不同参数条件下，槐脂产量通常在24至48小时内增加（图1），这与油脂消耗的开始时间一致（图2）。槐脂的生产需要葡萄糖等原料。

Pijar Religia：撰写——初稿、方法论设计、实验研究。吴志昌：实验研究。织田秀正：实验研究。大原智史：撰写——审稿与编辑、方法论设计。本多康辅：撰写——审稿与编辑、监督、概念构思。

在撰写本文期间，作者使用了ChatGPT工具检查语法并提升英文句子的可读性。使用该工具/服务后，作者对内容进行了必要的审阅和编辑，并对出版物的内容负全责。

本文基于日本新能源产业技术发展组织（NEDO）资助的项目JPNP20011的研究成果。作者衷心感谢日本经济产业省（METI）的NEDO项目（项目代码：P20011）为本研究提供的研究资助。