海藻糖的开发应用及研究进展

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1、海藻糖的开发应用及研究进展海藻糖的开发应用及研究摘要：海藻糖(Trehalose)是一种安全、可靠的21世纪新型天然糖类。广泛应用于生物学、食品、医药、化妆品等行业。本文主耍对其理化性质、牛物学特性、应用前景、提取方法等方面进行综述。关键词：海藻糖生物学特性提取应用海藻糖又称酵母糖，是由两个卩比喃环葡萄糖分子以a-1,1糖昔键连接的非还原性二糖。科学家们发现，沙漠植物卷叶柏在干旱时几近枯死，遇水后却又可以奇迹般复活；高山植物复活草能够耐过冰雪严寒；一些昆虫在高寒、高温和干燥失水等条件下不冻结、不干死，就是它们体内的海藻糖创造的生命奇迹。海藻糖因此在科

2、学界素有“生命之糖”的美誉。国际权威的《自然》杂志曾在2000隹7月发表了对海藻糖进行评价的专文，文中指出：“对许多生命体而言，海藻糖的冇与无，意味着生命或者死亡”。1832年,Wigger从黑麦中首次分离得到海藻糖,之后研究发现海藻糖广泛存在于动植物体和微生物体内，如磨菇、海带、面包酵母等。它的分子式为C12H22Ollo因海藻糖对生物活性物质具有重要的抗逆保鲜作用，许多生物体在逆境(如脱水、干旱、高温、冷冻、高渗透压及有毒试剂等)条件下都能通过体内调节增加海藻糖的含量来抵御外界不良的伤害。此外，海藻糖通过外加式同样能对牛物体和牛物大分子起着良好的

3、非特异性保护作用。因此，海藻糖在牛物学、医药、食品、农业、保健品、化妆品等方面具有广阔的市场前景。1、海藻糖的性质海藻糖的结构海藻糖是一种由两个葡萄糖分子通过半缩醛轻基以a-1,1糖昔键结合的非还原性双糖。它有(a,a)、(a,p)、(p,p)三种光学异构体，天然存在的海藻糖一般为(a,a)型，分子式为1.2海藻糖的理化性质海藻糖是白色晶体，带有两分子结晶水，能溶于水、冰醋酸和热乙醇中，不溶于乙醍、丙酮。海藻糖的理化性质非常稳定，不能使斐林试剂还原，也不能被"糖背酶水解，但在强酸条件下能被水解为两个葡萄糖分子[l]o2、海藻糖的生物学特性海藻糖成为极

4、受瞩目的天然物质，不仅仅是因为它具有独特的理化性质，更重要的是它对生物体组织和生物大分子的保护作用。海藻糖保护生物分子的机制，目前主要冇三种假说解释，分别是“水替代”假说、“玻璃态”假说和“优先排阻”假说。这些假设都是从分子角度考察海藻糖的作用机理，基本上都是与生物分子形成“分子复合物“水替代”假说是以Crowe等人代表提出的，他们认为生物体中的蛋白质、糖、脂类和其他大分子物质周围均包围着一层水膜，这层水膜对维持生物大分子的结构和功能是必不可少的，当生物大分子失去维持其结构的和功能特性的水膜时，海藻糖能在生物大分子的失水部位以氢键形式联接，形成一层保

5、护膜代替失去的结构水膜。而“玻璃态”假说则认为通过海藻糖玻璃化转变的趋势，导致无定形连续相的形成，在结构上与玻璃态的冰相似，在这种结构中分子运动和分子变性反应非常微弱。1989年，Green等了海藻糖的高效生物保护作用与它的玻璃态形成相关,糖类在生化保护作用中效力的顺序由强到弱依次为海藻糖、麦芽糖、蔗糖、葡萄糖，这恰与它们玻璃态转变温度由高到低的顺序一致。1998年，Sussich等提出，海藻糖有类似多糖的最高玻璃转变温度，即使在湿度适宜的前提下，玻璃态都不易转变为结品态。“优先排阻”学说由Timeshef提岀，用来解释溶液蛋白质的稳定状态。他们认为

6、海藻糖等一些小分子糖类不直接与蛋白质结构相互作用，而是优先与水结合，使他们从蛋白质分子的溶剂化层排除出來，导致酶的溶剂化层半径减小，导致蛋白质的表观休积减小,可移动性降低，使蛋白质的分子结构更加紧凑，构象更稳定从而抵御外界极端环境的影响。海藻糖与其他分子的协同作用也有利于海藻糖的保护作用。Singer等通过研究酵母细胞发现，海藻糖与一些分子伴侣在细胞耐受中发挥了协调作用。海藻糖作用与蛋白质变形过程的早期，能维持变形蛋白的半折叠状态，冇利于分子伴侣热休克蛋白HPSs的进一步加工；而热休克蛋白作用于晚期，可与已失活的蛋白酶分子结合以使起重新折叠以恢复活性

7、，这两者有很强的互补性Miller等以乳酸脱氢酶为研究体系，发现一些离子能与海藻糖产生协同作用，对该酶产生更强劲的保护效果，这种保护不仅体现在干燥和冻融过程中，更体现在酶的储存过程中。3、海藻糖的应用前景海藻糖具有稳定牛物膜（细胞膜）和蛋白质结构及抗干燥的作用，为其应用展示了广阔的前景:3・1海藻糖在食品加工中的应用海藻糖由于具有低甜度、非还原性、抗干燥等作用，在食品领域有着广阔的应用前景。海藻糖的甜度仅相当于蔗糖的45%,口感柔和，能在小肠内被消化吸收，可作营养源。此外述具有抗腐蚀性，不生成引起舗齿的不溶性葡聚糖，不被口腔病原菌所利用，因此可以作为

8、新型甜味剂，添加于奶粉、口香糖、巧克力、冰淇淋、糖果等食詁中［2］。供肥胖患者和糖尿病患者食用的低热食品增甜