槐糖脂（sophorolipid）是由假丝酵母菌以糖和植物油等为碳源，经一定条件的发酵工艺产生的微生物次级代谢产物。

槐糖脂是一种糖脂类生物表面活性剂。其具有常规表面活性剂所具有的增溶、乳化、润湿、发泡、分散、降低表面张力等通用性能，而且还具有无毒、100%可生物降解、耐温、耐高盐、适应PH范围广及对环境友好等特性。槐糖脂可应用于石油、环保、医药、食品、化妆品、洗涤、家居护理、农业、饲料等领域，可达到部分或完全替代化学合成表面活性剂使用。

目前有确切信息可工业化的产品供应商均采用发酵工艺生产，菌种均为自然选育，暂无基因工程菌用于工业化生产。提纯工艺基本为物理方法，包括自然沉降、离心、膜过滤等。目前真正可提供工业化产品的有中国、德国等少数几家企业。

槐糖脂1961年首次被发现，不同类型的槐糖脂有共同的结构特征，每个分子由亲水性和疏水性两部分构成，亲水性部分是槐糖，疏水性部分是饱和或不饱和的长链羟基脂肪酸。其区别还在于所含脂肪酸链的长度、饱和度，乙酰化的位置和程度。根据是否存在1,4″酯化，也分为内酯型和酸型。内酯型槐糖脂降低表面张力的能力较好，抗菌活性较强; 而酸型槐糖脂有较好的泡沫形成能力和溶解性。据已知文献报道，其具体单一结构种类可能多达几十种。

槐糖脂由亲水性的槐糖( 2 个葡萄糖分子以β-1，2糖苷键结合) 和疏水性的饱和或不饱和的长链ω-( 或ω-1) 羟基脂肪酸两部分构成。不同结构的槐糖脂具有不同的理化性质。槐糖脂主要两种类型: 内酯型和酸型( 见图1) 。

图 1 两种主要类型的槐糖脂

工业化生产的槐糖脂一般为混合结构产品，因发酵过程的不确定性，每批次的产品组成都会略有差异。如果经过提纯处理，也只是酸型和内酯型两类分开，除试剂用途外，通常很少有单一结构产品。

一般情况下，常见的内酯型槐糖脂技术信息描述见表1：

表1 内酯型槐糖脂的技术信息描述

表2 槐糖脂的理化指标

槐糖脂是一种环境友好、无毒、无污染的生物表面活性剂，对微生物、动物和人类均不会造成危害，它不仅可以用于工业方面，也可以用于日常生活等民用方面。目前槐糖脂已经在清洗、日化、环境保护、石油、冶金以及食品、医药等领域具有广范的应用。最新研究表明，槐糖脂也可应用于纳米技术中，作为昂贵材料的原材料，有很好的应用前景。

石油开采领域需要应用大量表面活性剂，大部分为化工类表面活性剂。槐糖脂作为生物表面活性剂的一种，除具备化学表面活性剂的一般特性之，更具备其所没有的诸多特性。槐糖脂可应用于油田开采、集输及后处理等阶段。工业品的槐糖脂是各种构型的混合物，主要分为酸型和内酯型。其可将水的表面张力降至30-40mN/m，与其他成份进行复配后的驱油产品可将界面张力降低到10-3甚至10-4mN/m，其临界胶束浓度为40-100mg/L，远远低于一般的化学表面活性剂。槐糖脂在120℃的高温条件下、高盐条件下其表面活性不受影响。另外，槐糖脂具有100%的可降解性，不会对石油、储层等带来二次污染，这些特征使槐糖脂完全适合于油田开采过程中（EOR及MEOR）。

槐糖脂用于石油领域主要体现在：

(1) 高表面（界面）活性、低用量

其良好的表面性能是公认的，这是石油开采的最直接作用。其CMC浓度也大大低于化学表面活性剂，即在达到最佳性能时其用量更低于化学表面活性剂。这样一是减少了人工产品对油田环境的注入量，降低了注入产品的直接成本。

(2) 降粘

槐糖脂单独使用或和配使用，可以对不同地质层的原油粘度降低25-50%以上，最佳效果降粘达到90%以上。可直接促进油井采液量增加，含水降低。另外，降粘的原油在地面处理及集输工段也大大降低了处理成本。

(3) 促进地层微生物增殖

储层中的微生物多是利用原油中的成份生存的，这些微生物本称为本源微生物。而本源微生物的代谢产物是可以促进原油开采的，这本身就是一个石油开采的技术手段。而槐糖脂的出现，可以通过表面活性，增加本源微生物对石油烃类成份的利用和代谢，从面间接促进了本源菌对石油开采的有利作用。一般性实验表面，条件适宜的情况下，菌含量可提高了2-3个数量级。

(4) 节能、减排、降耗

使用生物表面活性剂最起码在五个方面直接或间接产生环保行为。一，减少化学品用量；二，不带来二次污染；三，可100%降解；四，减轻污水处理压力，促进污水处理过程的效率；五，降低综合成本，包括环保成本。

在胜利油田的应用表明：实验井实施生物表面活性剂复合吞吐施工后，日产液在实验周期内增加了2.5-5倍，日产油从增加了53.3%左右，含水下降了44%，9个月平均增油1.99倍。另外，由于原油降粘的原因，抽油机载荷保持了约5%的下降趋势。

采用槐糖脂为主表面活性剂的驱油产品，已在美国伊利诺伊油田进行了100口井的单井吞吐试验，注入后单井日产量提高400%-2400%, 效果显著，平均投入产出比为1:8.85。试验区块中部分油井高含水(99%)、高矿化度(＞100000ppm)、低ph(3.5)、中温(45℃)。

现在的农业已经离不开肥料和农药，这是食品安全对人口增长的无耐妥协，谁都知道，纯天然才是我们追求的最终目标，但在可预见的未来这似乎是不太可能实现的。我们为什么不采用一些方法缓解这种尴尬？答案就是采用生物原料。

槐糖脂在农业领域应用主要体现在以下几个方面：

(1) 肥料增效作用

肥料施加于土壤中后，当季被作物利用率因环境不同基本保持在25-40%之间，多余的肥料一部分存在于土壤会在下季作物起作用，还有一部分去向了大自然。所以缓释技术出现了，这其中就包括用到了表面活性剂。表面活性剂会形成包裹或微胶囊层来保证缓释，达到肥料高效利用的目的。槐糖脂是比现在使用的表面活性剂更好的选择，它可以起到基本的作用外，它还具备更好的亲脂性，利于携带营养离子进入作物根部。如果施加到植物表面，可以使液滴更好的铺展，增加叶面吸收的效率。

(2) 农药乳化减量作用

农药大多组分是亲脂性的，所以会用到大量的乳化剂，以保证产品稳定和利于喷施使用。槐糖脂有很好的乳化性能，用于农药中可以替代部分不易降解的化工表面活性剂。其独有的植物细胞亲合性会增加农药的作用效率，效率提高了，自然用量就可以减少。

(3) 抑制作物病原菌

作物病原菌是引发作物生命周期产生病害的主要原因之一，会导致作物大量减产，严重时甚至绝产，给生产带来巨大的经济损失。目前最主要的防治病害措施就是采用杀菌剂，尤其是化学杀菌剂。但长期使用化学杀菌剂会污染大气、水体、土壤，威胁生物多样性以及给人体健康造成危害。对生态和生物安全的新型杀菌剂，才是符合绿色生态农业发展的解决方案。通过有关专家的研究发现，槐糖脂具有抗菌和防治作物病害的作用。为什么它会有这样的作用？

经验证，当槐糖脂浓度达到10g/L时，对水稻纹枯菌和终极腐霉的有显著的抑制作用，对稻瘟菌最大孢子萌发抑制率达到90%以上，对终极腐霉的抑制率达到 98%，几乎完全抑制了菌丝的生长。研究发现槐糖脂处理后孢子的细胞壁不完整或被破坏，形态不规则、抗机械性能差，容易破碎，细胞质浓缩外泄，细胞发生聚团而粘连在一起。同样槐糖脂处理菌丝后，菌丝顶端菌丝粗细不均，多数菌丝膨大，菌丝顶端膨大圆钝，细胞质浓缩，胞内大液泡被破坏，秩序紊乱，抗机械能力差，容易破碎。槐糖脂不需要其他辅助剂，使用前将槐糖脂直接溶于水，将其pH调至7.0，稀释或直接喷洒使用。3g/L的槐糖脂能将黄瓜的发病指数由77.36%降到19.3%；马铃薯病情指数由31.8%降到11.66，病情得到有效控制。

(4) 抑制致腐菌

槐糖脂对致腐菌均有良好的抑制性。槐糖脂浓度0.5g/L时几乎完全抑制酵母菌的生长，对霉菌的抑菌率也在60%左右。2.0g/L时对霉菌抑菌率超过80%。同时研究还发现槐糖脂对霉菌菌丝以及空气中的微生物有良好的抑制作用，3.0g/L的槐糖脂可以抑制95%以上的空气中的微生物，其对菌丝蔓延抑制率也超过70%；同时，槐糖脂还可以抑制和推迟菌丝产生孢子。对槐糖脂的抑菌机理进行研究，初步阐明槐糖脂的抑菌机理为槐糖脂破坏致腐菌细胞壁，使细胞裂解死亡。

(5) 对果蔬的保鲜作用

因槐糖脂具有抗菌特性, 能用于水果和蔬菜的清洗和保鲜中。槐糖脂的分子结构与细胞膜结构相似, 导致细胞膜受到破坏, 是槐糖脂抗菌的机理之一。

槐糖脂对有皮的果蔬有明显的保鲜作用，如苹果、梨、柑橘、黄瓜、西红柿等均有一定的保鲜效果。初步实验表明，3.0g/L的槐糖脂涂膜处理水果，室温放置7天，可以降低失重率6%-10%以上；而以失重15%来判定，槐糖脂处理的果蔬室温放置可以延长3-6天。槐糖脂保鲜机理是由于其分子亲油端进入果蔬表皮蜡质层，从而使得亲水端长链暴露在空中，起到保湿效果。

(6) 改良土壤

槐糖脂结构中包含羧基，对碱性土壤有中和改善作用，是一种良好的添加剂。槐糖脂的降解过程也是作物土壤中微生物的代谢过程，当它降解时，微生物环境也在生长，这对于土壤生物活力增强及改善板结有很重要的作用。

槐糖脂作为表面活性剂。由于其从生物来源，在植物叶、茎、根表面的存在都对植物表面无毒无害，而还可以改善植物细胞对营养物质的通透性，是植物表面物质对营养物质吸收最好的改进剂。由于土壤中的槐糖脂最终会被植物和土壤微生物作为营养物质彻底利用，所以槐糖脂在植物生长结束后，在土壤不会有任何残留。

(7) 养殖应用

在动物饲料中添加乳化剂能够促进肠道内的油脂分散形成乳糜微粒，扩大油脂与脂肪酶的接触面积，提高机体对油脂消化吸收。目前，饲料中添加的乳化剂主要是糖苷酯类、胆汁酸盐类和磷脂类物质，多为化学合成或者来源于动植物。而最近美国及中国部分企业已经成功将微生物次级代谢产物槐糖脂应用到动物饲料中。槐糖脂应用于动物饲料除了起到上述作用外，还具备抑菌、抗病害的作用。

槐糖脂可以用来修复人类所造成的环境污染，包括水、土壤等污染。主要是指POPs（农药、PAHs、PCBs、和油污等持久有机污染物）、重金属等的处理方面。比如：

(1) 槐糖脂用于土壤修复

土壤污染无疑是人类活动所造成的最大环境伤害之一，无论是通过置换还是其他方法修复再生都不是件易事。土壤的修复处理，在技术上要难于水污染很多，这也就是为什么土壤处理技术没有水处理技术那么成熟和多样化的原因。

根据人类的活动范围，我们主要污染了两种土地，一是工业用地，二是农业用地，农业用地尤为重要，因为它可以直接进入食物链。据统计，中国已经有大概1/5的耕地受到了污染，这些污染土壤严重影响农产品质量，威胁人类健康和环境安全，已成为迫切需要解决的环境问题。

土壤污染最主要的类型当为有机污染。在土壤有机污染的修复技术中，化学淋洗修复法由于具有流程简单、快速低耗等特点，被广泛应用。常用洗脱剂主要包括有机溶剂、植物油、环糊精和表面活性剂等。为免造成二次污染生物表面活性剂已是业内公认的最佳洗脱剂。生物表面活性剂因其对环境友好、兼容性广、洗脱效率高、100%可降解等特点，成为土壤污染修复的热门研究对象。槐糖脂作为最成熟的生物表面活性剂之一，已经得到了相关领域技术专家的认可，并进行了多种应用方式验证，其在土壤有机污染物的修复过程中应用的主要机理包括：

（1）脱附：主要是利用其表面活性，通过降低水与土壤、水与有机污染物、污染物与土壤间的界面张力，使污染物脱离土壤表面，从而达到洗脱的目的。脱附后污染物可进入下段工序继续处理，集中收集或进行生化处理。此过程中槐糖脂的使用量，仅达到其临界胶束浓度（CMC）或更低即可。

（2）增溶：通过胶束对有机污染物的分配作用，增大有机污染物在水相中的浓度，即增加其溶解度，这样洗下来后的污染物便于收集及在水项中被微生物降解。此过程使用槐糖脂的浓度为其CMC浓度及更高。

(2) 抑制藻类生长

减轻有害藻类危害与抗菌活性类似，槐糖脂还有抑制藻类细胞生长的作用。Sun等通过研究槐糖脂对有害藻类塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)，赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)和多环旋沟藻(Cochlodinium polykrikoides)细胞的不可逆抑制作用，揭示了槐糖脂通过对细胞膜不可逆的破坏，使胞内物质核苷酸流出而对细胞产生不可逆的伤害，10-20mg/L的槐糖脂即可杀死90%的藻类细胞。通过藻类沉降实验证实了槐糖脂和黄土抑制有害藻类的协同作用，5 mg/L槐糖脂和lg/L黄土联合作用时除去多环旋沟藻细胞效果最好。同样效果下，联合使用槐糖脂和黄土的用量分别降低25%和lO%，总成本降低60%。Lee等对某海域Cochlodinium藻类进行了抑制实验，同时也研究了槐糖脂和黄黏土混合物对海里细菌、异养原生生物和浮游动物的影响，结果在海面喷洒槐糖脂和黄黏土混合物30min后藻类细胞杀死率为95%，黄黏土对照组为79%，对其他生物的抑制率较低，表明槐糖脂和黄黏土联合使用可以有效减轻有害藻类危害，对水域上层生态系统影响较小。

(3) 环保方面的其他应用

作为表面活性剂，槐糖脂具有乳化活性，有助于分离疏水性物质和促进其被微生物降解。在石油工业中可利用槐糖脂的乳化活性回收残留在开采工具、废料、泥土中的石油，处理土壤、地下水中的油污污染。此外，槐糖脂既可除去水和土壤中的重金属离子治理环境污染，又可被生物降解，环境相容性良好，其表面活性受外界环境影响小，在环保方面有较大的应用价值。

(1) 抗炎

美国研究人员对槐糖脂的抗炎活性进行了深入研究，证实了槐糖脂通过调节一氧化氮、黏附分子和炎症细胞因子的生成，减少大鼠败血性腹膜炎模型中脓毒症的死亡率，同时也论证了不同剂量槐糖脂和不同衍生物对减少该脓毒症死亡率有影响。

槐糖脂作用于骨髓瘤细胞系(U266)，可以降低lgE的生成，推测这种作用是通过影响血浆细胞活性产生的，而不影响β肌动蛋白、细胞结构、增生和凋亡、IgA的产生以及FceRI和IL一6R mRNA的表达。

用槐糖脂对小鼠哮喘模型喷雾给药，证实槐糖脂能抑制哮喘病和卵自蛋白特异性IgE产生。以上研究为槐糖脂作为抗炎、IgE失调疾病以及哮喘病的治疗药物的应用提供了依据。

(2) 抗肿瘤

1997年，粗品槐糖脂被发现能诱导人早幼粒白血病细胞HL60分化为单核细胞，开启了槐糖脂抗肿瘤活性的研究。随后通过对纯化后的槐箱脂及其衍生物抗肿瘤活性的研究，发现其抗肿瘤活性可能与槐糖脂分子结构上的乙酰基有关。近几年槐糖脂抗肿瘤活性的研究仍在继续，Chen等报道由Wickerhamiella domercqiae生产的内酯型槐糖脂具有抗肿瘤活性，通过噻唑蓝(MTT)还原测定技术，后机制研究证实槐糖脂对细胞系H7402(人肝癌细胞系)，A549(人肺腺癌细胞系)，HL60(人急性早幼粒白血病细胞系)和K562(人慢性粒细胞白血病细胞系)具有抗性。研究还表明，槐糖脂可以诱导肿瘤细胞的凋亡。天然槐糖脂混合物及其衍生物对胰腺癌细胞有抗性。天然槐糖脂给药时细胞坏死率约20%，衍生物中甲酯衍生物的细胞坏死率最高约63%。根据Pradeep Kumar Singh等人的研究表明，姜黄素与槐糖脂的复合物，对乳腺癌细胞系MCF-7和MDA-MB-231的细胞毒性作用，显着增强。

(3) 抗菌

Kim等报道了槐糖脂对枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、木糖葡萄球菌(Staphylococcusxylosus)、变形链球菌(Streptococcus mutans)、痤疮丙酸杆菌(Propionibacterium ache)和番茄灰霉病菌(Botrytiscineria)的抗菌活性，并推测其抗菌活性取决于细菌的细胞壁结构。通过测定胞内苹果酸脱氢酶，表明槐糖脂的抗菌机制是破坏细胞膜结构。后来Yoo等证实了槐糖脂对疫病霉菌(phytophthora sp．)和腐霉菌(Pythium sp．)有生长抑制作用，并证实其活性与结构有关。陈静等研究了槐糖脂对l2种细菌和真菌的抑制活性，发现槐糖脂浓度达到2.5g/L时。大肠杆菌、枯草芽抱杆菌、蜡状芽抱杆菌(Bacillus cereus)、粗糙脉胞菌(Neurospora crassa)的生长完全被抑制。

(4) 抗病毒

Shah等发现槐糖脂衍生物有杀精子的作用，而后他们进一步研究了天然混合物、酸型、内酯型槐糖脂及其各种衍生物的杀精子、抗艾滋病毒活性和细胞毒性。结果表明，槐糖脂的双乙酰化乙酯衍生物杀精予、抗艾滋病毒活性最高，效果和壬苯醇醚-9相近，相对其他同类药物，其低毒高效，可通过化学改性对其进一步开发。

全球每年产表面活性剂总量大约近2千万吨，其中大部分的表面活性剂用在了化妆品、洗护用品及清洗工业，它在每种产品中都存在。但其中95%以上的产品还是来源于石油和石油副产品。它们最终去了哪里？当然是水、土壤和空气中。它们不是不降解，而时降解的太慢。各国监管机构已经意识到问题的严重性，必须扩大绿色、环保产品的产能和应用量。槐糖脂由于其优良的性能和安全环保特性，已经率先被几大国际知名企业应用于洗护和化妆品中，各大公司已经申请了大量的专利，终端产品已在欧盟、美国、日本、中国形成销售。

槐糖脂可起到分散、润湿、保水、润滑、乳化的作用，并且它是一种低泡的表面活性剂原料。槐糖脂具有较温和的杀菌功效，可高效抑制痤疮丙酸杆菌及乳酸棒杆菌(除体臭)，并同时抑制脂肪酶的活性，防止皮脂分解而产生游离脂肪酸。槐糖脂刺激真皮纤维原细胞的新陈代谢和胶原质的合成, 抑制自由基和弹性蛋白酶活性,具有巨噬细胞活化和纤溶性能, 以及脱皮和脱色作用。槐糖脂还可通过脂肪细胞刺激来普汀(抗肥胖药)的合成, 来减轻皮下脂肪的超负荷。

槐糖脂结合金属纳米粒子，金属纳米粒子通过加“帽”处理，可以预防金属纳米粒子发生聚合反应，并使其均匀分散于有机溶剂或水中，使纳米粒子获得亲水性，容易分散。这些经过槐糖脂加“帽”处理的纳米粒子可以作为许多生物活性分子的载体。现已证明，有银纳米粒子涂层的槐糖脂对革兰氏阳性菌和阴性菌都有抑菌活性。

槐糖脂在纳米领域的另一个应用是作为一种结构导向剂。槐糖脂可以在水中形成纳米级的微粒，槐糖脂浓度不同，几何形状不同，并且具有极高的比表面积和可调孔径分布，这些性质使它们可以作为合成毫微-半结构化二氧化硅薄膜的结构导向剂，因此槐糖脂是催化、过滤、遥感和光伏电极等方面的理想材料。

槐糖脂还可以作为 ω 和 ω-1 羟基脂肪酸和槐糖的原材料。在香水行业中，槐糖脂的疏水部分-羟基脂肪酸可通过内酯化反应合成大环脂类，或者作为多聚反应中的单体，这些自然界难以得到的脂肪酸分子可以通过酸或者酶( 比如柚苷酶) 分解槐糖脂分子来获得。槐糖脂可以诱导红褐肉座菌产生纤维素酶，其原理为: 槐糖脂在真菌作用下释放出槐糖，槐糖可作为诱导物增强该菌株纤维素酶的合成。

槐糖脂可作为食品添加剂改善食品的口味和品质，应用于食品工业。还有报道在冷藏运输中，槐糖脂可防止冰粒子形成。