海藻糖的研究进展.ppt

海藻糖的研究进展海藻糖的研究进展简介海藻糖的理化性质海藻糖的功能与应用及其研究进展海藻糖的生产方法1234简介简介中文名称：海藻糖中文名称：海藻糖英文名称：英文名称：trehalose 海藻糖是一种由海藻糖是一种由2 2个葡萄糖以个葡萄糖以αα，，α-1,1-α-1,1-糖苷键结合而成的糖苷键结合而成的非还原非还原性二塘性二塘，有，有(α(α，，α)α)、、(α(α，，β)β)、、(β(β，，β)3β)3种光学异构体它的分子种光学异构体它的分子式为式为C C1212H H2222O O1111•2H•2H2 2O O，相对分子质量为，相对分子质量为378.33378.33，熔点为，熔点为97℃97℃，其水溶液性，其水溶液性质稳定，无色无臭，口感略带甜味质稳定，无色无臭，口感略带甜味海藻糖的理化性质海藻糖的理化性质海藻糖为白色晶体，带有两个水分子，能溶于水和热醇中，不海藻糖为白色晶体，带有两个水分子，能溶于水和热醇中，不溶于乙醚不能使斐林试剂还原，也不能被溶于乙醚不能使斐林试剂还原，也不能被α-α-糖苷酶水解，酸糖苷酶水解，酸水解时得到水解时得到2mol2mol的的D-D-葡萄糖。

葡萄糖不褐变：不褐变：海藻糖是非还原糖，在与氨基酸、蛋白质共存时，即海藻糖是非还原糖，在与氨基酸、蛋白质共存时，即使加热也不会产生美拉德反应，不褐变，非常适用于需加热处使加热也不会产生美拉德反应，不褐变，非常适用于需加热处理的食品、饮料理的食品、饮料耐热性及耐酸性：耐热性及耐酸性：海藻糖是天然双糖中最稳定的糖，即使在海藻糖是天然双糖中最稳定的糖，即使在 条条件下加热件下加热30min30min也不水解也不水解溶解性溶解性: : 海藻糖的溶解度在高温和低温的条件下差别较大海藻糖的溶解度在高温和低温的条件下差别较大低吸湿性：低吸湿性：海藻糖适合作为糖块，糖衣材料海藻糖适合作为糖块，糖衣材料玻璃化相变热：玻璃化相变热：海藻糖有高达海藻糖有高达115℃115℃的玻璃化转变温度的玻璃化转变温度海藻糖的生物学功能海藻糖的生物学功能 当生物体遭受饥饿、干燥、高温、低温冷当生物体遭受饥饿、干燥、高温、低温冷冻、辐射、高渗、有毒试剂等不良环境的刺激冻、辐射、高渗、有毒试剂等不良环境的刺激时，生物体内的海藻糖能对生物体及生物大分时，生物体内的海藻糖能对生物体及生物大分子的活性起到良好的保护作用。

子的活性起到良好的保护作用 海藻糖可保护细胞海藻糖可保护细胞DNA不被放射性物质损不被放射性物质损伤 海藻糖还具有提高植物的抗寒、抗盐功能，海藻糖还具有提高植物的抗寒、抗盐功能，具有抗冷冻保护功能、防止淀粉老化、防蛀牙、具有抗冷冻保护功能、防止淀粉老化、防蛀牙、防止蛋白质变性、稳定组织细胞结构与保鲜效防止蛋白质变性、稳定组织细胞结构与保鲜效果、稳定物料中超氧化物歧化酶等多种功能果、稳定物料中超氧化物歧化酶等多种功能海藻糖的应用与研究海藻糖的应用与研究在生命科学领域的应用研究在生命科学领域的应用研究u1998年，年，Mukoroh等在保护剂中加入海等在保护剂中加入海藻糖，大大增加了小鼠肝线粒体丙氨酸藻糖，大大增加了小鼠肝线粒体丙氨酸转移酶的稳定性，而且与海藻糖的浓度转移酶的稳定性，而且与海藻糖的浓度有关，在浓度下，此酶的半衰期为有关，在浓度下，此酶的半衰期为85小小时，而未加海藻糖的半衰期为时，而未加海藻糖的半衰期为1-4小时u1997年，年，Beattie等的研究表明，海藻糖等的研究表明，海藻糖对于长期冷藏的人胰岛器官有增强活力对于长期冷藏的人胰岛器官有增强活力和保护的功能。

和保护的功能u1996年，年，Suzuki等在常用的保护剂中加等在常用的保护剂中加入海藻糖，其浓度为入海藻糖，其浓度为5mmol/L-100mmo1/L时能大大提高冷藏解冻的牛时能大大提高冷藏解冻的牛卵母细胞的受精率卵母细胞的受精率食品工业的应用食品工业的应用u海藻糖是一种能改善食品风味的天海藻糖是一种能改善食品风味的天然食品添加剂然食品添加剂,它可应用于奶粉、果它可应用于奶粉、果汁饮料、冷冻浓缩果汁、蔬菜汁、汁饮料、冷冻浓缩果汁、蔬菜汁、风味调料等风味调料等u在低甜味、热酸稳定、抗淀粉老化、在低甜味、热酸稳定、抗淀粉老化、蛋白抗变性剂、低吸湿性、低呈色蛋白抗变性剂、低吸湿性、低呈色性、口感改良剂、保鲜等方面都具性、口感改良剂、保鲜等方面都具有广泛的作用有广泛的作用u美国有人将加入了海藻糖的炒鸡蛋和果美国有人将加入了海藻糖的炒鸡蛋和果泥进行干燥泥进行干燥,重新湿润后重新湿润后,在味、色和质地在味、色和质地上难以与新鲜食品区分开肉类、水果上难以与新鲜食品区分开肉类、水果等在脱水前添加海藻糖能使这些食品在等在脱水前添加海藻糖能使这些食品在货架上长期存放货架上长期存放u美国科学家采用基因工程手段把微生物美国科学家采用基因工程手段把微生物的海藻糖合成基因引入植物中的海藻糖合成基因引入植物中,在重组植在重组植物体中积累海藻糖物体中积累海藻糖,从而使水果或蔬菜在从而使水果或蔬菜在收获和加工后仍能保留较长时间的鲜度收获和加工后仍能保留较长时间的鲜度和风味。

和风味u日本林原生化研究所最近的研究发现日本林原生化研究所最近的研究发现,水水果和蔬菜具有的活性氧去除能力在加工果和蔬菜具有的活性氧去除能力在加工过程中会消失过程中会消失,而海藻糖可抑制这一现象而海藻糖可抑制这一现象农业方面的应用农业方面的应用u通过生物工程技术将海藻糖的转基因植通过生物工程技术将海藻糖的转基因植物培育成抗旱转基因植物，特别是粮食物培育成抗旱转基因植物，特别是粮食作物富含海藻糖，能增强植物的抗旱性作物富含海藻糖，能增强植物的抗旱性和耐寒性，以利于沙漠、荒地的改造；和耐寒性，以利于沙漠、荒地的改造；还能使农作物加工后显得更鲜，风味更还能使农作物加工后显得更鲜，风味更佳u还可用于家畜以及饲养动物的饲料中，还可用于家畜以及饲养动物的饲料中，使动物更加喜食已有研究成果，利用使动物更加喜食已有研究成果，利用大肠杆菌的海藻糖合成酶基因导入甜菜、大肠杆菌的海藻糖合成酶基因导入甜菜、马铃薯中，在获得大量海藻糖的同时，马铃薯中，在获得大量海藻糖的同时，也增强了植物的抗旱性和耐寒性也增强了植物的抗旱性和耐寒性在化妆品工业中的应用在化妆品工业中的应用u海藻糖及其硫酸衍生物可以作为化妆品海藻糖及其硫酸衍生物可以作为化妆品的保湿剂、稳定剂和品质改良剂；而其的保湿剂、稳定剂和品质改良剂；而其脂肪酸衍生物则是优良的表面活性剂脂肪酸衍生物则是优良的表面活性剂在医药工业中的应用在医药工业中的应用u在医药领域中，海藻糖可作为冻干菌种、在医药领域中，海藻糖可作为冻干菌种、病毒疫苗、激素、活菌制剂等的保护剂，病毒疫苗、激素、活菌制剂等的保护剂，还可防止有白蛋白导致的疫苗血源污染，还可防止有白蛋白导致的疫苗血源污染，而且若其取代白蛋白应用于各类疫苗和而且若其取代白蛋白应用于各类疫苗和酶、诊断用品、蛋白质、细胞因子和干酶、诊断用品、蛋白质、细胞因子和干扰素等，于室温保存好几年也不失效并扰素等，于室温保存好几年也不失效并且价格低廉。

且价格低廉u海藻糖还可在外科领域用来保护皮肤、海藻糖还可在外科领域用来保护皮肤、血液和器官等，为器官移植和生殖工程血液和器官等，为器官移植和生殖工程提供了有利的保障提供了有利的保障海藻糖的生产方法u微生物抽取微生物抽取u微生物发酵法微生物发酵法u酶合成法酶合成法u基因重组法基因重组法u化学合成法化学合成法微生物抽取u由于海藻糖在酵母中的含量较大，可达由于海藻糖在酵母中的含量较大，可达酵母干重的酵母干重的20%，海藻糖最早的传统的，海藻糖最早的传统的生产方法即是从酵母中采用溶剂抽提法生产方法即是从酵母中采用溶剂抽提法进行提取进行提取u其工艺流程为其工艺流程为:酵母酵母—乙醇提取乙醇提取—离心离心—上清液上清液—浓缩浓缩—离子交换离子交换—超滤超滤—浓缩浓缩—结晶结晶—离心离心—真空干燥真空干燥—成品u20世纪世纪40 年代，从面包酵母中抽提海藻年代，从面包酵母中抽提海藻糖获得成功，并建立了一套用酒精抽提糖获得成功，并建立了一套用酒精抽提面包酵母，结晶分离海藻糖的方法，至面包酵母，结晶分离海藻糖的方法，至今仍是生产海藻糖的重要方法今仍是生产海藻糖的重要方法u微生物提取法生产海藻糖生产周期长微生物提取法生产海藻糖生产周期长,提提取率低取率低,成本高成本高,很难实现大规模工业化生很难实现大规模工业化生产。

产微生物发酵法u选用一定的培养基培养微生物，通过生选用一定的培养基培养微生物，通过生物发酵产生海藻糖，再由培养液精制而物发酵产生海藻糖，再由培养液精制而成u通过诱变、细胞融合或基因重组筛选出通过诱变、细胞融合或基因重组筛选出高产海藻糖的菌株，采用高浓度的培养高产海藻糖的菌株，采用高浓度的培养基及高渗发酵，并在发酵结束前，让酵基及高渗发酵，并在发酵结束前，让酵母处于母处于“饥饿饥饿”状态，可得到含海藻糖高状态，可得到含海藻糖高的产物u该方法关键是通过诱变、细胞融合及基该方法关键是通过诱变、细胞融合及基因重组等方法选育高产海藻糖的菌株因重组等方法选育高产海藻糖的菌株u转化率低转化率低,副产物多副产物多酶合成法u酶化法制取海藻糖的途径有多种，主要分为以酶化法制取海藻糖的途径有多种，主要分为以葡萄葡萄糖、麦牙糖、淀粉糖、麦牙糖、淀粉为底物的为底物的3种方法u以葡萄糖为底物，利用酵母体内的葡萄糖磷酸化酶以葡萄糖为底物，利用酵母体内的葡萄糖磷酸化酶和海藻糖磷酸化酶，两步磷酸化作用可将两个葡萄和海藻糖磷酸化酶，两步磷酸化作用可将两个葡萄糖分子转化为一个海藻糖分子糖分子转化为一个海藻糖分子u以麦芽糖为底物：麦芽糖以麦芽糖为底物：麦芽糖+Pi→葡萄糖葡萄糖+β-1-磷酸磷酸→葡萄糖葡萄糖→海藻糖海藻糖+磷酸。

磷酸u杉本等开发出淀粉制备海藻糖的工艺方法为：淀粉杉本等开发出淀粉制备海藻糖的工艺方法为：淀粉悬浊液悬浊液→液化液化→糖化糖化→加热加热→精制精制→浓缩浓缩→结晶结晶→分离干燥分离干燥→成品基因重组法u将海藻糖合成酶的基因导入植物或微生将海藻糖合成酶的基因导入植物或微生物，构建具有生产海藻糖能力的转基因物，构建具有生产海藻糖能力的转基因植物或微生物，从而可利用这些工程微植物或微生物，从而可利用这些工程微生物或转基因植物生产海藻糖生物或转基因植物生产海藻糖u美国美国Calgene 公司与英国公司与英国Quadrant 公司公司合作研究利用大肠杆菌基因工程菌生产合作研究利用大肠杆菌基因工程菌生产海藻糖；海藻糖；u荷兰植物生物技术公司利用大肠杆菌的荷兰植物生物技术公司利用大肠杆菌的海藻糖合酶基因海藻糖合酶基因OtsBA 导入甜菜、马铃导入甜菜、马铃薯中薯中,产生大量廉价的海藻糖；产生大量廉价的海藻糖；u我国张树珍等从担子菌灰树花中克隆海我国张树珍等从担子菌灰树花中克隆海藻糖合酶基因并导入甘蔗，也可得到大藻糖合酶基因并导入甘蔗，也可得到大量海藻糖量海藻糖u利用基因工程技术生产海藻糖具有很大利用基因工程技术生产海藻糖具有很大的优势。

的优势化学合成法u海藻糖的化学合成法是在海藻糖的化学合成法是在2 , 3 , 4 , 6 - 四四乙酰基葡糖和乙酰基葡糖和3 , 4 , 6 - 三乙酰三乙酰- 1 , 2 - 脱脱水水- D -葡糖之间产生环氧乙烷加成生成葡糖之间产生环氧乙烷加成生成u化学合成法缺点是产率低、分离困难化学合成法缺点是产率低、分离困难, 目目前还处于研究阶段前还处于研究阶段。