化學(xué)性質(zhì)
中文名稱:海藻糖
中文同義詞:海澡糖;D-海藻糖,無水;無水D-(+)-海藻糖;D(+)-海藻糖無水物;海藻糖無水物;納米資質(zhì)圖海藻糖;無水海藻糖標(biāo)準(zhǔn)品;海藻糖廠家
英文名稱:TREHALOSE
英文同義詞:D-(+)-TREHALOSE;D-TREHALOSE;(2R,2'R,3S,3'S,4S,4'S,5R,5'R,6R,6'R)-6,6'-oxybis(2-(hydroxyMethyl)tetrahydro-2H-pyran-3,4,5-triol);TREHALOSE(P);ALPHA-D-TREHALOSE;ALPHA,ALPHA-D-TREHALOSE;MYCOSE;TREHALOSE
CAS號:99-20-7
分子式:C12H22O11
分子量:342.3
EINECS號:202-739-6
海藻糖性質(zhì)
熔點203°C
沸點397.76°C(roughestimate)
密度1.5800
折射率197°(C=7,H2O)RTECS號LZ5776770
溶解度Solubleinwater;veryslightlysolubleinethanol(95%);practicallyinsolubleinether.
酸度系數(shù)(pKa)12.53±0.70(Predicted)
形態(tài)Powder
顏色WhitetoOff-white
水溶解性Solubleinwater.
敏感性HygroscopicMerck14,9580
分類及性質(zhì)
海藻糖有三種不同的正位異構(gòu)體 (Anomers)，即α，α-海藻糖 (又叫蘑菇糖，Mycose)，α，β-海藻糖 (新海藻糖，Neotrehalose)和β，β-海藻糖 (異海藻糖，Isotrehalose)。海藻糖可以幾種固體形式存在，最常見的是二水化合物。海藻糖的穩(wěn)定性比蔗糖好，與氨基酸、蛋白質(zhì)等混合在加熱的條件下，也不會發(fā)生美拉德反應(yīng)。其溶解度約是蔗糖的2/3，滲透壓與蔗糖、麥芽糖等雙糖相同，甜度只有蔗糖的45%左右，留在口中的后味較清爽。含兩個結(jié)晶水的海藻糖不顯示吸濕性，而無水海藻糖結(jié)晶有非常強的吸濕性，后者可作為干燥劑使用。海藻糖不能使斐林試劑還原，也不能被α-糖苷酶水解，但在強酸條件下能被水解為兩個葡萄糖分子。
安全信息
危險品標(biāo)志 Xi
危險類別碼 38
安全說明 37/39-26
TSCA Yes
海關(guān)編碼 29400090
合成方法
1.微生物抽提法微生物抽提法是以乳酸菌、酵母、霉菌及其它一些含海藻糖的菌體為提取源,首先通過干燥、改變滲透壓等方法處理菌體,使其體內(nèi)積累更多的海藻糖,然后經(jīng)過乙醇等有機溶劑抽提、精制,從而得到較高純度的海藻糖晶體。這是傳統(tǒng)的海藻糖生產(chǎn)方法,由于酵母中海藻糖含量較高,可達(dá)細(xì)胞干重的20%,通常以酵母提取為主。
2.發(fā)酵法發(fā)酵法是在一定的基質(zhì)上培養(yǎng)微生物,通過微生物發(fā)酵生產(chǎn)海藻糖,再從發(fā)酵液中提取精制而成,其中能利用基質(zhì)發(fā)酵生產(chǎn)海藻糖的微生物包括節(jié)桿菌屬、棒桿菌屬、短桿菌屬、諾卡氏菌屬、絲核菌屬、微球菌屬等。一般先通過誘變、細(xì)胞融合或基因重組選育產(chǎn)海藻糖高的菌株,然后采用高濃度的培養(yǎng)基及高滲發(fā)酵,并在發(fā)酵結(jié)束前讓菌體Chemicalbook/饑餓02~3h,從而得到含海藻糖較高的培養(yǎng)物。該方法的缺點是轉(zhuǎn)化率低,發(fā)酵液成分復(fù)雜,海藻糖的提取、精制困難,因而研究運用先進的生化分離技術(shù),提高轉(zhuǎn)化率和純度,對于絳低生產(chǎn)成本,促進推廣應(yīng)用很重要。
3.酶轉(zhuǎn)化法酶轉(zhuǎn)化法是采用葡萄糖、麥芽糖或淀粉等為底物,通過與海藻糖合成有關(guān)的酶的作用轉(zhuǎn)化成海藻糖。根據(jù)其作用底物,主要分為葡萄糖、麥芽糖、淀粉為底物三種生產(chǎn)方法。(1)以葡萄糖為底物人們在研究細(xì)菌、真菌和植物體內(nèi)海藻糖的生物合成途徑時發(fā)現(xiàn),在生物體中最廣泛存在的一條海藻糖合成途徑是利用海藻糖-6-磷酸合成酶(EC21411115)和海藻糖-6-磷酸磷酸酯酶(EC31113112)催化葡萄糖生成海藻糖,其反應(yīng)式為:
圖1為以葡萄糖為底物合成海藻糖的反應(yīng)式
2.以麥芽糖為底物
以麥芽糖為底物的酶轉(zhuǎn)化法主要有兩種:
（1）由麥芽糖生物合成海藻糖的途徑:
圖2為以麥芽糖為底物合成海藻糖的反應(yīng)式
該法具有較高的特異性和快速溫和等特點,但反應(yīng)需要高能物質(zhì)UDP或高濃度磷酸鹽,而且磷酸化酶極不穩(wěn)定,轉(zhuǎn)化率只有60%,難于實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn);（2）在一些非常見細(xì)菌,如脂肪桿菌和某些耐熱菌中發(fā)現(xiàn)一種海藻糖合成酶(trehalosesynthase),它能將A,A-1,4-麥芽糖在分子內(nèi)重組成A,A-1,1-海藻糖。該酶具有較嚴(yán)格的底物專一性,只作用于麥芽糖生成海藻糖及從海藻糖生成麥芽糖,前者的反應(yīng)明顯優(yōu)于后者。
3.以淀粉為底物以淀粉為底物生產(chǎn)海藻糖也有兩條途徑:第一條途徑是利用葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶(glycosyltransferGTase)和淀粉酶(amylase)將淀粉轉(zhuǎn)化成海藻糖,轉(zhuǎn)化率可達(dá)8115%,這類酶廣泛存在于硫化葉菌科中,第一種酶是分子內(nèi)轉(zhuǎn)糖基酶,將麥芽寡糖水解產(chǎn)生的葡糖基轉(zhuǎn)移到麥芽寡糖還原末端葡糖基C1-OH位置,產(chǎn)生A,A-1,1-葡糖基海藻糖;淀粉酶水解葡糖基海藻糖生成海藻糖和麥芽寡糖,該酶僅切割各種葡糖基海藻糖中與海藻糖相鄰的A,A-1,4-糖苷鍵,是一種新型A-淀粉酶。這兩種酶熱穩(wěn)定性好,淀粉價格便宜,可望成為工業(yè)生產(chǎn)海藻糖的新途徑。第二條途徑是通過存在于節(jié)桿菌Arthrobactersp.Q36以及微黃短桿菌Brevibacteriumhelvolum,Micrococcusroseus,Sulfolobusacidicaldarium等菌中的麥芽寡糖基海藻糖合成酶(maltooligChemicalbookosyl-trehalosesynthase,MTSase)和麥芽寡糖基海藻糖水解酶(maltooligosyl-trehalosetrehalohydrolase,MTHase)的協(xié)同作用,將一定鏈長的直鏈淀粉轉(zhuǎn)化為海藻糖。麥芽寡糖基海藻糖合成酶是一種分子內(nèi)轉(zhuǎn)糖基酶,催化麥芽寡糖(淀粉液化液)還原端的葡萄糖基和相鄰的葡萄糖基間的A,A-1,4-葡萄糖苷鍵轉(zhuǎn)化成A,A-1,1-葡萄糖苷鍵,生成麥芽寡糖基海藻糖;麥芽寡糖基海藻糖水解酶專一水解麥芽寡糖基海藻糖的麥芽寡糖基和海藻糖基間的A,A-1,4-糖苷鍵,以上兩種酶聯(lián)合作用,每次從麥芽寡糖生成海藻糖和少兩個葡萄糖單位的麥芽寡糖。
4.基因重組法基因重組法包括兩個方面:一是利用工程微生物和酶工程改進海藻糖生產(chǎn),提高產(chǎn)量,降低成本;二是利用與合成海藻糖相關(guān)的基因構(gòu)建具有抗逆性的轉(zhuǎn)基因植物。Kim等克隆了非病原菌Brevibacteriumhelvolum中麥芽寡糖基海藻糖合成酶(BvMTS)和麥芽寡糖基海藻糖水解酶(BvMTH)的基因,并將兩者重組成新基因BvMTSH,轉(zhuǎn)入大腸桿菌中表達(dá),表達(dá)出的重組蛋白可高效的將可溶性淀粉轉(zhuǎn)化成海藻糖。5.化學(xué)合成法海藻糖的化學(xué)合成主要是在2，3，4，6—四乙配基—D—葡萄糖和3，4，6—三乙?！?.2—脫水—D—葡萄糖之間產(chǎn)生環(huán)氧乙烷加成反應(yīng)。在后一種化合物濃縮過程中也有海藻糖生成。然而海藻糖的化學(xué)合成具有較多的缺點，其中主要一點是產(chǎn)率低，分離困難，至今還處于研究階段。
上下游產(chǎn)品信息
表征圖譜
相關(guān)文獻(xiàn)
用途
1.在食品工業(yè)上的應(yīng)用
a.防止淀粉老化使用淀粉的食品，放在常溫或低溫下，就會因淀粉的老化而變硬，出現(xiàn)松散、白濁等現(xiàn)象，從而引起品質(zhì)的下降，尤其是冷凍食品，淀粉的老化現(xiàn)象更為顯著。過去，是采用添加糖類、酶制劑、乳化劑等方法來抑制淀粉的老化，但這些方法都不夠完善，綜合來看，添加糖類是較為有效的。將12％的淀粉溶液與2％的糖等量混合，糊化后保存在4 ，以保存前和保存12h后的濁度比為淀粉的老化率，比較蔗糖、麥芽糖、海藻糖的防止淀粉老化效果，就會發(fā)現(xiàn)添加海藻糖的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他糖類。因此，使用海藻糖能夠抑制淀粉的老化，改善品質(zhì)，對于利用冷凍來流通的食品來說，今后可廣泛使用海藻糖。
b.防止蛋白質(zhì)變性
取蛋中的蛋白為蛋白質(zhì)，在里面添加5％的糖在-20 冷凍5d，以冷凍前和解凍后的濁度比為蛋白質(zhì)的變性率，比較蔗糖、麥芽糖、海藻糖的防止蛋白質(zhì)變性效果，同樣可以發(fā)現(xiàn)，海藻糖的防蛋白質(zhì)變性效果最佳。另外，牛奶酪蛋白長時間加熱后，伴隨蛋白質(zhì)的變性會發(fā)生凝聚從而產(chǎn)生沉淀。例如，調(diào)試牛奶咖啡使之在55 保存4周，在使用精制細(xì)砂糖的牛奶咖啡里，清楚見到牛奶酪蛋白的凝聚，但如果用海藻糖替換其中四分之一的精制細(xì)砂糖，牛奶酪蛋白就非常穩(wěn)定，幾乎見不到蛋白質(zhì)的凝聚。從上述可以看出，海藻糖具有防止蛋白質(zhì)變性或說使之穩(wěn)定的效果，今后在含蛋白質(zhì)食品以及各種酶制劑、醫(yī)藥品等領(lǐng)域可以充分應(yīng)用海藻糖。
c.矯味、矯臭作用
海藻糖的第三個功能，就是特有的矯味、矯臭作用。在低鹽醬油里添加2％左右的海藻糖，成味即刻增加，變成可與濃味醬油匹敵的味道。不過，作為海藻糖在這方面的作用，大多數(shù)還是掩蔽一些令人不愉快的氣味和味道，或使之向降低的方向移動。例如，葡萄柚和蘆薈的苦味、豆?jié){和蛋的生腥味、加熱臭、陳米臭等等。在這些食品里面，只要添加少量的海藻糖，其苦味或異臭味就可以得到大大改善。像這種由于其微妙的味道或氣味而影響其品質(zhì)的食品有許多。因此，今后海藻糖在這方面將有很大的利用價值。
d.保持食品組織的新鮮度
貯存蔬菜、水果、谷類時，由于酶或非酶的因素會引起褐變、軟化，從而使新鮮度降低。為此，經(jīng)常采用預(yù)熱處理或化學(xué)藥劑等一些對策。例如，為防止蘋果的褐變，常常用食鹽水浸泡處理，但有時會感到有咸味或因組織軟化而影響口感，很難達(dá)到人們滿意的結(jié)果。這種情況，如果用5％的海藻糖溶液浸泡處理蘋果，不但能防止褐變，同時其組織感覺也很好。海藻糖不僅對蘋果、黃瓜、蘿卜等新鮮的水果蔬菜，對白菜、黃瓜的鹽腌制品等同樣起著保鮮用。此外，對采摘的玫瑰花等也有保鮮、延長壽命的功能。
e.非齲齒性
現(xiàn)已有實驗證明，海藻糖也不被齲齒菌所利用。人在攝入使用海藻糖的巧克力后的30分鐘內(nèi)，觀察其牙垢的pH變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)pH值不會下降到5.7以下。盡管海藻糖不是糖醇而是糖類，它不能作為無糖食品的素材來使用，但上述的非齲齒性，與糖醇具有同樣的意義。今后可作為非齲齒的糖類甜味劑而用于嗜好食品以及飲料等。
2.在分子生物學(xué)上的應(yīng)用
海藻糖對生物干制品的保護作用使其在生化制品領(lǐng)域大有作為，如果能開發(fā)出更多常溫下保存和使用的產(chǎn)品，則可使生化制品的成本大大降低。目前已將海藻糖技術(shù)應(yīng)用于最不穩(wěn)定的限制性內(nèi)切酶類，使其可以在常溫下保存相當(dāng)長時間而不失活，這種技術(shù)還可能導(dǎo)致推出自動化的帶干池或干PRC反應(yīng)試劑盒等新型生化工具。
3.農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用
前景隨著研究的深入，基因工程技術(shù)的發(fā)展，含海藻糖的轉(zhuǎn)基因植物的建成，不僅僅是提高作物的抗旱能力，而且能使作物在收獲加工后顯得新鮮、更具有濃濃的風(fēng)味如甜昧水果、蔬菜及其他產(chǎn)品。此外，高含量海藻糖的作物與其具有較好耐凍性有密切關(guān)系。由此看來，抗旱植物的建成及其發(fā)展將有可能為抵抗旱災(zāi)、凍災(zāi)及改造沙漠、綠化荒旱地做出重要貢獻(xiàn)。
4.醫(yī)藥工業(yè)的應(yīng)用
主要是作為試劑的診斷藥的穩(wěn)定劑。例如，應(yīng)用于移植內(nèi)臟器的儲存、淋巴激素、生物制劑、抗生素、維生素、酶以及各種容易失去活性的物質(zhì)改良與穩(wěn)定。也可用于牙膏、內(nèi)服藥、糖衣片劑等中作為甜味劑、呈味改良劑、品質(zhì)改良劑、穩(wěn)定劑。同時用海藻糖來干燥活疫苗，易于保藏，說得上是一種很好的醫(yī)用干燥劑，重新得水后使用極為方便有效。另外，海藻糖不僅可用于疫苗保存，而且還可使激素、血液及其成分穩(wěn)定化。其實用性還在于對生物高技術(shù)產(chǎn)品的保存起重要作用，如基因工程所用的DNA限制內(nèi)切酶，常規(guī)條件下不穩(wěn)定，易失活。
5.在化妝品方面：
現(xiàn)在，用于化妝品的主要是海藻糖的衍生物，在日本海藻糖因其本身所顯示的保濕性已被衛(wèi)生部確認(rèn)為新規(guī)格化妝品原料。例如可用于皮膚化妝品如洗面奶等，具有抑制皮膚干燥；可作為唇膏、口腔清涼劑、口腔芳香劑等各種組成物的甜味劑、呈味改良劑、品質(zhì)改良劑。另外，無水海藻糖可以應(yīng)用于如護膚霜等中作為磷脂以及酶的脫水劑。
